混凝土地下室墻體裂縫分析及防治措施

1、1、 混凝土地下室墻體裂縫分析及防治措施【2007年度】混凝土地下室墻體裂縫分析及防治措施南通新華建筑集團有限公司 陳光隨著高層建筑的增多，混凝土地下室墻體裂縫已成為一種常見的現(xiàn)象。裂縫的產(chǎn)生，將導致地下室發(fā)生滲漏，影響地下室的正常使用，降低混凝土墻體的耐久性。根據(jù)本人多年積累的經(jīng)驗，對混凝土地下室墻體裂縫產(chǎn)生的原因進行分析并介紹裂縫的防治措施。1 混凝土地下室墻體裂縫主要特征及一般規(guī)律（1）絕大多數(shù)裂縫為豎向通長裂縫，多數(shù)為貫穿性裂縫，中間寬兩端窄。（2）裂縫寬度一般不大，絕大多數(shù)裂縫寬度小于0.3mm。（3）墻長中部附近裂縫較兩端附近裂縫多。（4）裂縫出現(xiàn)時間多在拆模后不久，且拆模早開裂多

2、。（5）南方地區(qū)比北方地區(qū)多，夏季澆灌的混凝土比春秋季多。（6）氣溫驟降，暴露時間長的開裂多。（7）水平構(gòu)造筋配筋率小，間距大的開裂多。（8）強度等級高的混凝土比強度等級低的混凝土開裂多。（9）泵送商品混凝土比現(xiàn)場攪拌半干硬性混凝土開裂多。2 混凝土地下室墻體裂縫原因分析裂縫產(chǎn)生的原因主要是變形作用，如收縮變形、溫度變形、基礎(chǔ)不均勻沉降變形等多因素,此類裂縫幾乎占全部裂縫的80%以上。2.1 收縮變形混凝土在空氣中硬化時，其體積將在較長時間內(nèi)不斷縮小，這種收縮由混凝土在凝結(jié)硬化過程中的化學反應(yīng)產(chǎn)生的“凝縮”和混凝土自由水分的蒸發(fā)所產(chǎn)生的“干縮”兩部分組成，混凝土的收縮早期發(fā)展較快，以后逐漸變慢

3、，一般在最初半年內(nèi)收縮最大，可以完成全部收縮量的8095%。各齡期混凝土的收縮變形值y(t) 隨許多條件和因素的差異而變化，一般可按下式計算：y(t)= yº（1-e-0.1t）×M1×M2×M3×Mn式中 yº 標準狀態(tài)下的最終收縮值（即極限收縮值），取3.24×10-4 t 混凝土澆筑后至計算時的天數(shù)M1、M2、M3、Mn 考慮各種非標準條件的修正系數(shù)2.2 溫度變形混凝土具有熱脹冷縮的性質(zhì)，其溫度線膨脹系數(shù)一般為=1×10-5/，由溫度變化引起混凝土產(chǎn)生溫差變形，包括混凝土內(nèi)外溫差、晝夜溫差、日照下混凝土陰陽

4、面的溫差、拆模過早及氣候突變等因素引起的溫差。（1） 內(nèi)外溫差變形 除大體積混凝土外，早期水泥水化溫升問題并未普遍引起重視，實際上混凝土地下室墻體也存在早期水泥水化溫升，其溫升一般為15至25，對于氣溫較高的南方地區(qū)，溫升可達25以上。當墻體模板拆除后，混凝土迅速降溫，尤其是表面降溫最大，混凝土發(fā)生了收縮，并產(chǎn)生了內(nèi)外溫差應(yīng)力，由于混凝土早期強度低，當內(nèi)外溫差應(yīng)力大于混凝土的抗拉強度時，混凝土墻體表面出現(xiàn)裂縫。（2） 晝夜溫差和墻體陰陽面溫差變形 由于晝夜溫度的差異以及墻體陰（背光面）陽（朝光面）面溫度的不同，引起墻體產(chǎn)生隨溫度變化的脹縮變形，特別是墻體陽面夜間降溫幅度較大，相應(yīng)地收縮變形也較

5、大。（3） 氣候突變引起的溫度變形 炎熱的夏季，暴雨頻繁，高溫下的混凝土墻體受雨淋后溫度驟降，在較短的時間內(nèi)形成較大的溫度應(yīng)力，結(jié)構(gòu)物沒有足夠的時間調(diào)整應(yīng)力分布，極易形成廣泛性裂縫。 2.3 約束變形地下室基礎(chǔ)一般為板筏式鋼筋混凝土基礎(chǔ)，底板較厚，對地下室墻的約束力很大，其水平約束系數(shù)Cx一般取1.5N/mm3，有資料顯示，高層建筑混凝土大底板對長墻的約束系數(shù)Cx比地基對混凝土大底板的約束系數(shù)Cx大100倍。由于約束作用，地下室墻不能自由收縮，致使混凝土墻產(chǎn)生較大的約束應(yīng)力，當約束應(yīng)力（溫度收縮應(yīng)力）超過該齡期混凝土的抗拉強度時，混凝土開裂?；炷粮鹘禍仉A段的綜合最大溫度收縮應(yīng)力可按下式計算：

6、 1 n(t)=(1- )i(t)·Ti(t)·Si(t) 1- coshL/2 n=1式中 (t) 各齡期混凝土的溫度應(yīng)力 混凝土線膨脹系數(shù) 泊松比i(t) 各齡期混凝土的彈性模量Ti(t) 各齡期綜合溫差Si(t) 各齡期混凝土松弛系數(shù)Cosh 雙曲余弦函數(shù) 約束狀態(tài)影響系數(shù)計算時先將混凝土的收縮變形換成當量溫差：Ty(t)=y(t)/2.4 設(shè)計問題混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（GBJ10-89）中規(guī)定：現(xiàn)澆鋼筋混凝土地下室墻伸縮縫最大間距為20m（露天） 30m（室內(nèi)或土中），但實際工程中地下室墻長絕大部分均超過此規(guī)定且墻體的水平筋仍按構(gòu)造配置，這是墻體較易開裂的又一原因。2

7、.5 強度高的混凝土收縮大強度高的混凝土與強度低的混凝土比較，其化學收縮和干燥收縮小些，但塑性收縮大些，而溫度收縮和自生收縮更大些，若混凝土變形受到約束，更容易產(chǎn)生裂縫。2.6 泵送混凝土收縮大由于流動性及和易性的要求，預拌泵送混凝土與現(xiàn)場攪拌的混凝土相比，坍落度大，水泥用量多，水灰比大，砂率增多，骨料粒徑減小，混凝土收縮率較大，容易開裂。2.7 地下室墻暴露時間較長薄而長的地下室墻對溫度、濕度變化較敏感，實際施工中很難做到地下室墻完成后立即回填土方和完成地下室頂板，常因附加的溫度收縮應(yīng)力導致墻體開裂。2.8 原材料和施工質(zhì)量差混凝土原材料質(zhì)量不良、使用過期的膨脹劑，施工配合比不當、坍落度控制

8、不好、施工過程中任意加水、混凝土震搗不密實、混凝土養(yǎng)護不良等因素，均會造成混凝土收縮加大而產(chǎn)生裂縫。2.9 由于各種原因引起的建筑物基礎(chǔ)不均勻沉降，使地下室墻體受拉而產(chǎn)生裂縫。3 預防混凝土地下室墻體裂縫的主要措施3.1 設(shè)計方面（1）混凝土墻體的長度愈長受溫度收縮變形影響愈大，產(chǎn)生裂縫的可能性就愈多，在條件許可的情況下，盡量縮短伸縮縫的間距，不要超過混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（GBJ10-89）中的規(guī)定。（2）從整體性、防水性、抗震性等方面考慮，設(shè)置后澆帶代替永久性變形縫以減小混凝土墻的收縮應(yīng)力是比較理想的，后澆帶填充封閉時間不宜過短，以能將總降溫及收縮變形進行一半以上的時間為佳，最短不少于45天。

9、（3）適當增加水平構(gòu)造鋼筋的配筋率，采用小直徑（12mm）鋼筋，縮小水平鋼筋的間距（100150mm），可提高鋼筋混凝土的極限拉伸能力，并盡可能減小水平鋼筋的保護層厚度。（4）采用補償收縮混凝土。利用它可減小鋼筋混凝土的干縮和水化熱產(chǎn)生的冷縮，控制有害裂縫的出現(xiàn)。膨脹劑摻量的依據(jù)是必須達到補償收縮混凝土性能的技術(shù)指標：14d水中養(yǎng)護的限制膨脹率大于0.015%，28d干空收縮率小于0.03%，28d抗壓強度大于25.0MPa。同時要考慮水泥品種、水泥用量、水灰比和外加劑等的影響，通過實驗，確定合理摻量。膨脹劑多摻對強度不利，少摻則難達到補償收縮的抗裂防滲效果。（5）盡量采用中低強度等級（C25

10、C35）的混凝土。3.2 施工方面（1）加強現(xiàn)場攪拌混凝土的制作管理，嚴格控制水灰比和坍落度，嚴禁操作人員隨意加水，注意攪拌的均勻性。（2）采用預攪拌混凝土的，施工單位在混凝土澆筑前，應(yīng)根據(jù)氣候條件和工程的特點，向攪拌站提出混凝土的具體性能要求，特別對坍落度要嚴加控制。（3）運輸及澆筑過程中，要防止混凝土發(fā)生離析，振搗要均勻密實以免混凝土墻體出現(xiàn)薄弱部位而產(chǎn)生裂縫。（4）改善和減小約束。盡量縮短與墻下基礎(chǔ)和混凝土地下室底板的施工間隔時間，宜控制在714d內(nèi)，以減小底板對墻體的約束；在胎模面上做隔離層，減小水平約束力。（5）加強新澆混凝土的養(yǎng)護?；炷恋酿B(yǎng)護對控制墻體裂縫的產(chǎn)生十分重要，養(yǎng)護的方

11、法有潮濕養(yǎng)護、養(yǎng)護劑涂層、自動給水養(yǎng)護、防風等多種多樣。養(yǎng)護時保濕和保溫應(yīng)兼顧，要綜合考慮水化熱溫升、氣候條件、模板等因素，選擇合適的方法，潮濕養(yǎng)護的時間越長越好。（6）土是最佳的養(yǎng)護介質(zhì)，地下室墻施工完畢以后應(yīng)盡快回填。（7）在氣溫變化劇烈的季節(jié)以及冬季，不宜使用鋼模板，使用木模板要充分濕潤，以利保濕和散熱，拆模時間不宜過早。3.3 材料方面（1）水泥：宜用水化熱較低、收縮率不大、細度不過細的水泥，不要輕易使用早強水泥。（2）砂、石：砂石的含泥量對于混凝土的抗拉強度與收縮影響很大，應(yīng)嚴格控制，砂石骨料的粒徑應(yīng)當盡可能大一些且級配良好，以達到減少收縮的目的。（3）為降低用水量，保證泵送混凝土的

12、流動性，應(yīng)選擇對收縮變形有利的減水劑，冬季和中低強度等級的混凝土可選用普通型減水劑，夏季宜選用緩凝型減水劑。（4）摻用粉煤灰代替一部分水泥（水泥重量的15%20% ），可增加混凝土的密實度，延緩水化熱峰值的出現(xiàn)，降低溫度峰值，減少收縮變形。 3.4 環(huán)境方面混凝土墻體的裂縫與環(huán)境條件有很大的關(guān)系，施工過程中應(yīng)注意氣溫和濕度的變化，采取有效措施控制高溫、低溫沖擊和劇烈干燥沖擊，此時，應(yīng)力狀態(tài)接近彈性應(yīng)力狀態(tài)，混凝土應(yīng)力松弛效應(yīng)無法發(fā)揮出來，特別注意澆筑后經(jīng)過一定時期養(yǎng)護的混凝土仍需保護，不宜長期裸露。注意天氣預報，避免在雨中澆筑混凝土，否則將改變水灰比。按照上述預防裂縫綜合措施，在汕頭市華景廣場

13、地下室工程施工中裂縫控制方面取得了滿意效果，地下室墻體施工完成至今四年多來，未發(fā)現(xiàn)肉眼可見裂縫和滲漏現(xiàn)象。4 地下室混凝土裂縫的處理方法目前常用地下室混凝土裂縫的處理方法有以下幾種，使用時要根據(jù)裂縫的具體情況采用合適的方法，也可以兩種方法同時使用。4.1 表面涂抹法對于微小的裂縫，可采用這種方法。常用材料有環(huán)氧樹脂類、氰凝、聚氨酯類等。施工時應(yīng)先清理混凝土表面的浮漿、雜物，使表面堅實、清潔，有的材料還要求混凝土表面干燥。涂刷時應(yīng)分多層用毛刷反復涂抹，至涂層達到1mm以上。4.2 填充法對于較大的裂縫，可采用這種方法。施工時可用風鎬、鋼釬或切割圓盤將裂縫擴大成V形或梯形槽，清洗干凈后分層壓抹環(huán)氧砂漿或水泥砂漿、瀝青油膏、高分子密封材料或其它成品堵漏劑等材料封閉裂縫。當修補的裂縫有結(jié)構(gòu)強度要求時，最好用環(huán)氧砂漿填充。4.3 灌漿法灌漿法是一種較常見的混凝土裂縫修