地下室混凝土裂縫成因及控制分析

1、地下室混凝土裂縫成因及控制分析    摘要：隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的加快,建設(shè)規(guī)模越來(lái)越大,地下空間已經(jīng)成為城市建筑中必不可少的一部分。然而地下室建筑施工過(guò)程中,混凝土裂縫問(wèn)題相當(dāng)普遍。這些裂縫的產(chǎn)生直接影響著建筑物的使用功能，有的甚至?xí)饑?yán)重滲漏及房基下沉塌陷問(wèn)題。本文結(jié)合實(shí)例對(duì)地下室I段裂縫的成因分析,在施工II段中采用優(yōu)化的施工技術(shù)措施成功控制地下室裂縫,確保工程質(zhì)量。 關(guān)鍵詞：地下室 混凝土裂縫 控制措施 中圖分類號(hào)：TV543+.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)： 1 工程概況 某工程項(xiàng)目總建筑面積約15萬(wàn)m2,其中地下室建筑面積2.84萬(wàn)m2,半地下

2、室建筑面積1.56萬(wàn)m2,地上15棟主樓建筑面積10.6萬(wàn)m2,均為框剪結(jié)構(gòu)。地下室由后澆帶劃分成2個(gè)施工段，地下室底板350厚鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),采用C35泵送商品混凝土;地下室外剪力墻厚300mm,采用C40泵送商品混凝土：地下室頂板厚度為180 300mm,采用C35泵送商品混凝土。由于拆遷延誤原因,本工程施工段I與施工段II施工時(shí)間相差8個(gè)月左右。 2 施工段I地下室裂縫情況 地下室施工段I剪力墻拆模后、頂板拆模后、主體封頂?shù)热齻€(gè)時(shí)間點(diǎn)對(duì)地下室底板、地下室外剪力墻和地下室頂板裂縫進(jìn)行了仔細(xì)檢查，發(fā)現(xiàn)裂縫比較多,具體情況如下： 底板裂縫情況：共發(fā)現(xiàn)裂縫15條,其中規(guī)則裂縫6條,縫寬超過(guò)0.2

3、mm的有4條（2條裂縫出現(xiàn)滲漏水）。裂縫呈平行線狀或網(wǎng)狀。 外剪力墻裂縫情況:共發(fā)現(xiàn)墻面裂縫16條,其中縫寬超過(guò)0.2mm 的5條（3條裂縫出現(xiàn)滲漏水）。裂縫垂直地下室底板,寬度下寬上窄。 頂板裂縫情況：共發(fā)現(xiàn)頂板裂縫巧條,其中縫寬超過(guò)0.2mm的有8條（5條裂縫出現(xiàn)滲漏水）。頂板的裂縫大多數(shù)集中于主樓和地下室交界處,平行于主樓建筑物外邊線。 根據(jù)以上裂縫檢查情況,本工程地下室裂縫對(duì)結(jié)構(gòu)安全性影響不大,但有少量裂縫出現(xiàn)滲漏情況,會(huì)影響地下室的使用功能和外觀,應(yīng)該按照規(guī)范或設(shè)計(jì)要求對(duì)此部分裂縫進(jìn)行相應(yīng)的處理。 3 地下室裂縫產(chǎn)生原因 3.1 混凝土水泥水化熱和收縮引起裂縫 地下室采用高強(qiáng)度泵送混

4、凝土,就必然要采用高標(biāo)號(hào)水泥,增加水泥用量,加大水灰比和砂率,骨料粒徑減小,用水量增加,這直接導(dǎo)致水泥水化過(guò)程中放出的熱量大量增加，且主要集中在澆筑后的24 l00h左右,使混凝土內(nèi)部溫度不斷升高,特別對(duì)于大體積混凝土來(lái)說(shuō),這種現(xiàn)象更加嚴(yán)重。因?yàn)榛炷羶?nèi)部和表面的散熱條件不同,因此混凝土中心溫度很高,這樣就會(huì)形成溫度梯度,使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力,表面產(chǎn)生拉應(yīng)力,當(dāng)拉應(yīng)力超過(guò)混凝土的極限抗拉強(qiáng)度時(shí)混凝土表面就會(huì)產(chǎn)生裂縫。初期出現(xiàn)的裂縫很細(xì),隨著時(shí)間的發(fā)展而繼續(xù)擴(kuò)大,甚至達(dá)到貫穿的情況?；炷猎诳諝庵杏步Y(jié)時(shí)體積減小的現(xiàn)象稱為混凝土收縮?；炷猎诓皇芡饬Φ那闆r下的這種自發(fā)變形受到外部約束時(shí)（支承條件

5、、鋼筋等）,將在混凝土中產(chǎn)生拉應(yīng)力，使得混凝土開(kāi)裂。引起混凝土的裂縫主要有塑性收縮、干燥收縮和溫度收縮3種,在硬化初期主要是水泥水化凝固結(jié)硬過(guò)程中產(chǎn)生的體積變化,后期主要是混凝土內(nèi)部自由水分蒸發(fā)而引起的干縮變形產(chǎn)生裂縫。地下室底板裂縫的產(chǎn)生基本就是混凝土水泥水化熱和收縮引起的。 3.2 設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)約束作用導(dǎo)致裂縫 本工程地下室體型比較大且平面復(fù)雜，屬于超長(zhǎng)超厚及超靜定結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式。這種結(jié)構(gòu)形式有顯著的約束作用，對(duì)于各種變形必然產(chǎn)生較大約束應(yīng)力。約束是對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件活動(dòng)和變形的制約,約束分為內(nèi)部約束和外部約束。內(nèi)部約束主要有：混凝土墻內(nèi)配筋對(duì)混凝土收縮變形的約束：墻體內(nèi)收縮變形小的部分對(duì)收縮變形大的

6、部分的約束；墻體內(nèi)暗柱、暗梁對(duì)墻板收縮變形的約束；長(zhǎng)度大的剪力墻，墻端與墻中收縮變形的相互約束。外部約束主要是超靜定結(jié)構(gòu)的多余聯(lián)系,如墻體以下的基礎(chǔ)和底板,墻體頂上的樓板或梁，墻體兩端的附墻柱或電梯井筒等。當(dāng)墻體混凝土收縮變形產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，若外約束很強(qiáng),產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力不能造成約束變形時(shí),則墻體混凝土出現(xiàn)開(kāi)裂，尤其是早期混凝土容易開(kāi)裂，因?yàn)榛炷猎缙诳估瓘?qiáng)度較低。墻體的最大外約束應(yīng)力一般都產(chǎn)生在外約束的邊緣,即剪力墻與柱、筒體、基礎(chǔ)、底板、梁等交接處。但實(shí)際裂縫并非在墻與約束體的交接處，而是離開(kāi)0.30.5m,其理由是裂縫由約束產(chǎn)生,反過(guò)來(lái)約束又能推遲裂縫的出現(xiàn)和限制裂縫的擴(kuò)展,這就是“模箍作用”在

7、主樓與人防地下室交界處,由于兩側(cè)所受荷載及兩側(cè)結(jié)構(gòu)的剛度或柔性有顯著差異，使其變形差異增大。由于超靜定結(jié)構(gòu)的強(qiáng)約束作用,在主樓與人防地下室交界處的頂板極易產(chǎn)生裂縫,并穿透地下室頂板。 3.3基礎(chǔ)沉降不均導(dǎo)致裂縫 主樓和地下室的荷載和結(jié)構(gòu)剛度差異較大,在不同的靜荷載和施工荷載作用下,兩部分會(huì)出現(xiàn)不均勻沉降產(chǎn)生不同位移,主樓與人防地下室交界處的梁和樓板在支座處產(chǎn)生負(fù)彎矩，造成與地面垂直或呈 3045°方向的裂縫,此裂縫在20 21主樓與地下室交界處比較明顯。沉降裂縫多屬貫穿性裂縫，其走向與沉降情況有關(guān)；裂縫寬度受溫度變化影響較小,因荷載大小而異,且與不均勻沉降值成比例。 3.4 施工原因

8、導(dǎo)致裂縫施工 技術(shù)保證措施不當(dāng),導(dǎo)致裂縫無(wú)法遏制。經(jīng)過(guò)對(duì)裂縫區(qū)域的觀察和對(duì)施工過(guò)程的還原分析,發(fā)現(xiàn)混凝土出現(xiàn)蜂窩麻面的部位周邊出現(xiàn)裂縫的幾率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于混凝土振搗密實(shí)的部位?；炷琉B(yǎng)護(hù)方法不當(dāng)或養(yǎng)護(hù)不到位對(duì)混凝土整體質(zhì)量影響也特別顯著,混凝土的養(yǎng)護(hù)直接影響混凝土的抗裂能力。在混凝土產(chǎn)生足夠強(qiáng)度以前,過(guò)早拆模以及在混凝土施工面上過(guò)早施加荷載或從事其它工序，會(huì)破壞混凝土結(jié)構(gòu),降低承載力,導(dǎo)致產(chǎn)生裂縫。 4 地下室裂縫預(yù)防控制措施 經(jīng)過(guò)對(duì)地下室施工段I裂縫的檢查和分析,在地下室施工II的施工過(guò)程中針對(duì)性的采取了一些預(yù)防控制措施。 4.1 優(yōu)化泵送混凝土配合比設(shè)計(jì) (1)嚴(yán)把商品混凝土原材料關(guān)。水泥:由于

9、水泥的用量直接影響著水化熱的多少及混凝土溫升,所以本工程選用水化熱較低的低熱礦渣硅酸鹽水泥;細(xì)骨料:采用II區(qū)中砂,以便減少水及水泥的用量;粗骨料:在可泵送情況下,選用粒徑5 31.5 mm連續(xù)級(jí)配碎石,以減少混凝土收縮變形。原材料中的含泥量高不僅嚴(yán)重降低了混凝土的抗拉強(qiáng)度,而且對(duì)抗裂的危害性也很大,所以施工過(guò)程中嚴(yán)格控制原材料含泥量,確保碎石的含泥量控制在1以內(nèi),砂的含泥量控制在1.5以內(nèi)。 (2)充分利用高效減水劑和優(yōu)質(zhì)粉煤灰的雙摻技術(shù)。高效減水劑的緩凝作用，使水泥的水化熱峰值延緩出現(xiàn)和降低峰值，稱其為緩凝效應(yīng)。減水劑的分散作用增加了水泥水化的表面積，因而加快了早期的水化速率，促進(jìn)水化熱峰值的出現(xiàn)和增大峰值,稱其為減水效應(yīng)。低熱水泥同時(shí)摻入粉煤灰和高效減水劑后,高效減水劑的分散作用，使水泥初始的水化速率加快,另一方面,優(yōu)質(zhì)粉煤灰的摻入，減少了水泥用量，粉煤灰尚待激發(fā)。后期減水劑的緩凝作用慢慢消失，粉煤灰己開(kāi)始與氫氧化鈣反應(yīng)，高效減水劑的緩凝作用和粉煤灰的火山灰效應(yīng)使水化反應(yīng)的減速期和穩(wěn)定期較不摻更長(zhǎng),這對(duì)混凝土的溫控有利。高效減水劑和優(yōu)質(zhì)粉煤灰的雙摻可以增加混凝土的和易性，而且能夠大幅度提高混凝土后期強(qiáng)