某工程地下室頂板裂縫問題分析

李俊賢，錢文舉，李永成

（廣東省佛山市順德區(qū)兆建商品混凝土有限公司，廣東 佛山 528300）

1 引言

建筑工程中地下室底板和頂板經(jīng)常因裂縫的產(chǎn)生而出現(xiàn)滲漏，會嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)的使用功能和結(jié)構(gòu)耐久性。地下室頂板裂縫的產(chǎn)生，除與混凝土材料本身收縮大小有關(guān)外，還與施工安排和結(jié)構(gòu)設(shè)計是否合理密切相關(guān)?，F(xiàn)就佛山市順德區(qū)倫教鎮(zhèn)某商住小區(qū)地下室中庭部分頂板出現(xiàn)的多條貫穿性裂縫原因進(jìn)行分析。

2 工程概況

該地下室為人防地下室，結(jié)構(gòu)長度為 101m，寬度為87m，樓板設(shè)計厚度 300mm，混凝土強度等級為 C35，采用泵送施工。頂板在長度方向設(shè)置兩條 800mm 寬的后澆帶，寬度方向設(shè)置一條寬 800mm 的后澆帶，分為六分塊長寬和澆筑時間如表1，后澆帶于 2011年9月17日、9月21日及 10月14日澆筑。

表1 某商住小區(qū)地下室頂板分塊長寬和澆筑時間

3 裂縫情況

裂縫于 2011年8、9月份開始出現(xiàn)，主要分布在(D-A)～(D-L) 軸沒有上蓋結(jié)構(gòu)的范圍，且集中在人防墻附近位置及施工預(yù)留洞口位置，而在 E 區(qū)及 F 區(qū)中有上蓋結(jié)構(gòu)的位置（圖1 中陰影部分）基本未發(fā)現(xiàn)裂縫。裂縫在平面上絕大部分呈 45°方向排列，中間 (D-B)～(D-D)×(D-8)～(D-14) 軸中有小部分呈垂直于 (D-B) 軸排列，(D-A)～(D-B)×(D-16)～(D-19) 軸中有小部分呈平行于 (D-B) 軸排列，在五個預(yù)留洞口的每個角幾乎都有呈 45°方向排列裂縫。裂縫的長度比較長，由一米至十五、六米不等，很多裂縫是跨梁面、跨柱頭式的長裂縫，但裂縫僅限于頂板，對應(yīng)位置下的梁、柱沒有發(fā)現(xiàn)裂縫。后澆帶狀況基本正常，暫未發(fā)現(xiàn)跨后澆帶的裂縫。

4 裂縫原因分析

此頂板裂縫產(chǎn)生的主要原因是結(jié)構(gòu)設(shè)計嚴(yán)重超長超規(guī)范，而沒有采取足夠有效的措施減少混凝土收縮；該頂板設(shè)計施工分塊長度太大，沒有考慮施工期間的溫度應(yīng)力對混凝土的影響。頂板混凝土在自身收縮及溫度收縮共同作用下產(chǎn)生很大收縮變形，而下部粗大的墻、柱及大梁約束了板的變形，使樓板在約束較大的位置和截面突變應(yīng)力集中的位置產(chǎn)生的拉應(yīng)力超過了混凝土的抗拉強度，導(dǎo)致樓板開裂。

圖1 某商住小區(qū)地下室中庭部分頂板裂縫分布圖

GB50010—2002《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范 》第 9.1 伸縮縫的構(gòu)造規(guī)定中規(guī)定：現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)伸縮縫最大間距，露天的不大于 35m、室內(nèi)的不大于55m，對有位于夏季炎熱且暴雨頻繁地區(qū)的結(jié)構(gòu)或室內(nèi)結(jié)構(gòu)因施工外露時間較長等不利影響的伸縮縫宜適當(dāng)減少，當(dāng)采用后澆帶分段施工、預(yù)應(yīng)力或能減少混凝土溫度變化或收縮的可靠措施后，伸縮縫的最大間距可適當(dāng)增大，當(dāng)增大伸縮縫間距時，尚應(yīng)考慮溫度變化和混凝土收縮對結(jié)構(gòu)的影響。

該工程的 101m×87m 遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了規(guī)范的基本要求。該工程設(shè)計中雖然設(shè)置了后澆帶，但設(shè)置后澆帶后的分塊長度仍然達(dá)到 40 多米。40 多米的分塊長度如果是室內(nèi)結(jié)構(gòu)應(yīng)該不存在問題，從 E 區(qū)和 F 區(qū)中有上蓋結(jié)構(gòu)遮擋部分未發(fā)現(xiàn)裂縫也可以得到驗證，由此也說明混凝土本身的收縮值是不大的，不是造成本工程產(chǎn)生裂縫的主要原因。從設(shè)計圖紙規(guī)劃上看，D 區(qū)雖然完工后有園林綠化等作為保溫隔熱措施，但設(shè)計人員沒有考慮到施工期間的幾個月內(nèi)，該區(qū)頂板一直是處于露天狀態(tài)的，必須按露天結(jié)構(gòu)來考慮。加之地處南方的順德夏季炎熱多雨，溫差變化劇烈，因此在未澆筑后澆帶時，樓板也在約束力較大的人防墻附近和應(yīng)力集中的預(yù)留洞口處產(chǎn)生了裂縫。

由于地下室頂板的工作環(huán)境比底板惡劣，結(jié)構(gòu)超長太大，頂板結(jié)構(gòu)應(yīng)該摻加膨脹劑來補償混凝土收縮，以減少裂縫出現(xiàn)的幾率。但該工程頂板結(jié)構(gòu)長度達(dá) 110m，設(shè)計僅采取了后澆帶一項措施，這存在了非常大的風(fēng)險。因為后澆帶的作用是減少混凝土自收縮對整體結(jié)構(gòu)的影響，所以設(shè)置了后澆帶從理論上說可以適當(dāng)增大伸縮縫間距（如室外由35m 增大到 55m，室內(nèi)由 55m 增大到 75m），但絕不可能呈數(shù)倍的增大。后澆帶澆筑填補后，整塊樓板形成整體，并不能改變混凝土熱脹冷縮的特性。該地下室頂板室內(nèi)部分雖然暫時未發(fā)現(xiàn)裂縫，但由于較大的施工分塊可能會使結(jié)構(gòu)處于臨近開裂的狀態(tài)，如遇強冷空氣南下急劇降溫，同樣不能排除出現(xiàn)裂縫的可能性。

5 混凝土收縮裂縫預(yù)防措施

要避免或減少混凝土收縮裂縫的出現(xiàn)，不僅混凝土本身質(zhì)量需要把好關(guān)，而且與施工和設(shè)計息息相關(guān)。

混凝土材料本身從原材料到配合比設(shè)計到生產(chǎn)各項都要進(jìn)行嚴(yán)格控制，盡可能降低混凝土自身收縮值。

設(shè)計方面要根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)情況采取不同的措施，降低結(jié)構(gòu)內(nèi)部所產(chǎn)生的拉應(yīng)力，減少裂縫出現(xiàn)的幾率。例如：結(jié)構(gòu)長度室外 55m 或室內(nèi) 75m 以內(nèi)的可僅設(shè)后澆帶；室外 75m或室內(nèi) 100m 以內(nèi)的需要采用后澆帶與補償收縮混凝土結(jié)合的措施；室外大于 75m 或室內(nèi)大于 100m 的必須采用后澆帶與微膨脹混凝土結(jié)合的措施。此外，室內(nèi)結(jié)構(gòu)必須做好效果良好的保溫隔熱措施，以減少因結(jié)構(gòu)熱脹冷縮而引起的溫度應(yīng)力。

施工方面要合理組織施工，做好養(yǎng)護工作，使混凝土達(dá)到應(yīng)有的設(shè)計性能。盡可能結(jié)合本地氣候情況，合理掌握后澆帶的澆筑時機。當(dāng)室內(nèi)結(jié)構(gòu)因故需要長時間露天或露天結(jié)構(gòu)較長時間未能做好保溫隔熱墊層時，應(yīng)做好有效的臨時遮蓋措施，以防開裂。