超長地下室結(jié)構(gòu)裂縫防治淺析

劉衛(wèi)巍

河南省第一建筑工程集團(tuán)有限責(zé)任公司（450009）

超長地下室結(jié)構(gòu)裂縫防治淺析

劉衛(wèi)巍

河南省第一建筑工程集團(tuán)有限責(zé)任公司（450009）

對(duì)超長地下室結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析，并從采用優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、確定原材料含量、控制混凝土配合比、控制施工過程等方面提出可行的控制措施，使超長地下室結(jié)構(gòu)裂縫問題得到有效控制。

地下室；超長結(jié)構(gòu)；裂縫成因；防治措施

隨著城市建筑規(guī)模向高層化、大型化發(fā)展，超長地下室結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了不同形式的裂縫，這已經(jīng)成為目前普遍存在的問題。有的超長地下室甚至出現(xiàn)滲水、漏水等現(xiàn)象，影響其正常使用，因此怎樣減少、控制和避免超長地下室結(jié)構(gòu)裂縫的產(chǎn)生就成為很多施工單位經(jīng)常要解決的難題。

1　超長地下室結(jié)構(gòu)裂縫發(fā)生的原因

1.1水泥水化熱影響

水泥在硬化過程中自身會(huì)產(chǎn)生水化熱，而超長地下室結(jié)構(gòu)的表面積大，混凝土表面的溫度散失速度快，在混凝土中容易形成不均勻的溫度應(yīng)力和溫度變形。溫度應(yīng)力與溫差成正比，溫差越大，溫度應(yīng)力就越大。當(dāng)溫度應(yīng)力超過混凝土內(nèi)外的約束力時(shí)，就會(huì)形成裂縫，嚴(yán)重時(shí)會(huì)形成貫通縫，對(duì)結(jié)構(gòu)的安全產(chǎn)生不良影響。

1.2內(nèi)外約束條件的影響

混凝土在早期溫度上升時(shí)，產(chǎn)生的膨脹受到約束而形成壓應(yīng)力；當(dāng)溫度下降時(shí)，則產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力。另外，混凝土內(nèi)部由于水泥的水化熱的原因，中心溫度高，熱膨脹大，因而在中心區(qū)產(chǎn)生壓應(yīng)力，在混凝土表面產(chǎn)生拉應(yīng)力。若拉應(yīng)力超過混凝土的抗拉強(qiáng)度，混凝土就會(huì)產(chǎn)生裂縫。

1.3外界氣溫變化的影響

超長地下室結(jié)構(gòu)屬于大體積混凝土結(jié)構(gòu)，在施工階段常受氣溫影響?；炷羶?nèi)部溫度是由水泥水化熱引起的絕熱溫度、澆筑溫度和散熱溫度三者的疊加。當(dāng)氣溫下降，特別是氣溫驟降，會(huì)大大增加外層混凝土與內(nèi)部混凝土的溫度階梯，產(chǎn)生溫差和溫度應(yīng)力，使混凝土產(chǎn)生裂縫。

1.4混凝土收縮變形的影響

混凝土的收縮變形產(chǎn)生裂縫主要是由于混凝土自身特性所引起的。砂石骨料的體積收縮是十分有限的，基本不會(huì)形成收縮裂縫，混凝土結(jié)構(gòu)的整體收縮主要原因是水泥成分所致，水泥整體的收縮量又有諸多因素影響：水泥品種、用量和攪拌混凝土?xí)r所使用的混凝土配合比。

在一般的施工過程中，收縮裂縫常常在水泥剛剛發(fā)生水化時(shí)就伴隨凝結(jié)逐漸形成了，在有模板接觸的混凝土表面由于養(yǎng)護(hù)受到了模板的限制，收縮裂縫受到了外部約束力而沒有形成。當(dāng)混凝土初期硬化具有了一定的抗壓強(qiáng)度時(shí)，收縮往往表現(xiàn)為混凝土的干縮。對(duì)于大多數(shù)混凝土結(jié)構(gòu)而言，干縮的形成時(shí)間與溫度裂縫的形成時(shí)間幾乎是同時(shí)的。伴隨著混凝土結(jié)構(gòu)中自由水受到水化熱影響轉(zhuǎn)化為水蒸氣逸出混凝土外，混凝土內(nèi)部產(chǎn)生一定的濕度梯度。根據(jù)干縮濕脹的原理，濕度梯度同樣也會(huì)形成濕度應(yīng)力。在此時(shí)如果混凝土不能得到及時(shí)的養(yǎng)護(hù)與保溫，干裂就會(huì)逐漸加重，混凝土結(jié)構(gòu)的毛細(xì)孔內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生毛細(xì)收縮應(yīng)力。濕度應(yīng)力、溫度應(yīng)力和毛細(xì)應(yīng)力等幾種不利因素疊加在一起，就形成了混凝土表面的早期干裂現(xiàn)象。

2　超長地下室結(jié)構(gòu)裂縫的防治措施

2.1優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在超長地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，首先采用合理的結(jié)構(gòu)布置，避免受力構(gòu)件的主要收縮方向與建筑物長向一致，盡量采用細(xì)鋼筋替代粗鋼筋，以減少裂縫的寬度。超長地下室屬于大體積混凝土結(jié)構(gòu)，大體積混凝土的含筋率較低，加筋只對(duì)一般混凝土結(jié)構(gòu)有影響。加筋后的大體積混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部裂縫變得數(shù)目多，間距小，寬度與深度較小。鋼筋直徑細(xì)而間距密，可提高混凝土抗裂性。大體積混凝土除應(yīng)滿足承載力和構(gòu)造要求外，還應(yīng)增配承受因水泥水化熱引起的溫度應(yīng)力及控制裂縫開展的鋼筋，以構(gòu)造筋來控制裂縫，配筋率應(yīng)在0.5%較為合適。為了避免結(jié)構(gòu)突變產(chǎn)生應(yīng)力集中，在結(jié)構(gòu)凹角、轉(zhuǎn)角和空洞處增設(shè)構(gòu)造加強(qiáng)筋。

2.2確定原材料含量

選用低水化熱水泥，可降低水泥水化時(shí)所產(chǎn)生的熱量，從而控制混凝土的溫度升高。試驗(yàn)表明，用42.5礦渣水泥，可降低混凝土中水泥水化所產(chǎn)生的水化熱，并盡量采用同一廠家生產(chǎn)的同時(shí)期、同規(guī)格的產(chǎn)品，以保持產(chǎn)品的穩(wěn)定性。

選擇合適的粗骨料，粗骨料中針片狀顆粒含量不大于15%，細(xì)骨料選用細(xì)度模數(shù)2.50左右的中粗砂。嚴(yán)格控制粗細(xì)骨料的含泥量，石子控制在1%以下，黃砂控制在2%以下。因?yàn)槿绻嗔刻?，不僅會(huì)增加混凝土的收縮，而且會(huì)引起混凝上抗拉強(qiáng)度的降低，對(duì)混凝土抗裂極為不利。

合理選用混凝土外加劑，可避免裂縫產(chǎn)生。摻加具有減水、增塑、緩凝、引氣的外加劑，可以改善混凝土拌合物的流動(dòng)性、黏聚性和保水性，在降低用水量和提高強(qiáng)度的同時(shí)，還可能降低水化熱，推遲放熱高峰出現(xiàn)的時(shí)間。延遲了水化熱釋放速度，推遲放熱高峰，減少了溫度應(yīng)力，并使初凝和終凝時(shí)間延緩2～4h，降低了大體積混凝土施工中出現(xiàn)冷縫的可能性，起到了減少水泥用量和早期微膨脹的作用，可以控制和減少裂縫。

2.3控制混凝土配合比

調(diào)整好商品混凝土的配合比，是控制混凝土收縮裂縫的有力保證。在常規(guī)配合比設(shè)計(jì)和優(yōu)選原材料的基礎(chǔ)上，進(jìn)行抗裂配合比設(shè)計(jì)，可使混凝土除具有符合設(shè)計(jì)和施工所要求的性能外，還具有抵抗開裂所需要的性能?？沽鸦炷僚浜媳戎?，水灰比不宜小于0.4，粗、細(xì)骨料的體積含量不宜小于0.7，體積砂率不宜大于0.41。在進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)時(shí)可遵循了以下原則：在滿足混凝土強(qiáng)度和工作性能的前提下，選擇最小膠凝材料用量，增大骨料體積；控制骨料的合理級(jí)配，減小骨料空隙率；選擇合適的水膠比，滿足強(qiáng)度和耐久性的要求，不過大或過小。

2.4控制施工過程

合理確定混凝土施工性能指標(biāo)，坍落度不宜過大。加強(qiáng)混凝土澆筑，包括工人振搗的施工組織、管理等。

分層澆筑混凝土，利用澆筑面散熱，以減少施工中出現(xiàn)裂縫的可能性。選擇澆筑方案時(shí)，除應(yīng)滿足每一處混凝土在初凝以前就被上一層新混凝土覆蓋并搗實(shí)完畢外，還應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)大小、鋼筋疏密、混凝土的供應(yīng)情況以及水化熱因素的影響。

加強(qiáng)混凝土振搗，消除混凝土內(nèi)部空隙，確?；炷恋母呙軐?shí)度。增加混凝土與鋼筋的黏結(jié)力，提高混凝土的強(qiáng)度，尤其要提高混凝土的抗拉強(qiáng)度。

采取覆蓋保濕養(yǎng)護(hù)措施。養(yǎng)護(hù)是防止混凝土產(chǎn)生裂縫的重要措施，應(yīng)充分重視，制訂養(yǎng)護(hù)方案，派專人進(jìn)行養(yǎng)護(hù)工作?；炷翝仓戤吅?，在12h之內(nèi)澆水覆蓋保濕養(yǎng)護(hù)。在14d養(yǎng)護(hù)期內(nèi)，派專人不間斷澆水養(yǎng)護(hù)，使超長地下室結(jié)構(gòu)始終處于濕潤狀態(tài)。

地下室頂板施工完畢后，可對(duì)較長時(shí)間外露部分采用封水或覆蓋等方式減少外界環(huán)境的影響。設(shè)計(jì)有后澆帶的地下室頂板，后澆帶澆筑時(shí)間宜選擇在頂板面覆土隱蔽前20d內(nèi)，盡可能減少整體結(jié)構(gòu)外露時(shí)間。

2.5盡早完成地下室側(cè)面土方回填

溫差效應(yīng)始終存在于混凝土澆筑過程、養(yǎng)護(hù)過程及養(yǎng)護(hù)結(jié)束后。如果地下室外墻長期暴露在外，可能引起后期裂縫的產(chǎn)生。因此，應(yīng)盡早組織驗(yàn)收，完成地下室側(cè)面土方回填，減少溫差影響，控制裂縫生成。

3　結(jié)語

超長地下室結(jié)構(gòu)裂縫的產(chǎn)生是多方面的，其原因錯(cuò)綜復(fù)雜。在超長地下室結(jié)構(gòu)混凝土裂縫的控制中，要從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工原材料、施工方法等多方面著手，認(rèn)真分析施工實(shí)際環(huán)境，采用對(duì)應(yīng)的施工措施，以確?；炷潦┕さ馁|(zhì)量。