地下室外墻混凝土開裂的原因分析及質量控制措施

林勇華

（深圳市建筑工務署，廣東 深圳 518000）

1 問題提出的背景

近年來，隨著城市的發展，土地資源就顯得越來越寶貴，建筑物的地下空間越來越被充分利用。于是我們就看到了很多建筑在建設后都有地下工程，如地下車庫、地下商場等，一些普通的商品住宅樓也配有地下室。為了充分利用地下空間，地下室面積往往比地上的任何一層的單層面積都要大，也就造成了地下室的外墻設計成了超長結構。然而，由于多方面原因，如工程設計、施工和工期持續時間等，有很多混凝土地下室墻體出現裂縫問題，并且這一問題在多數工程的地下室外墻中都存在。由于地下室環境的特殊性，一旦外墻出現裂痕，就會帶來相應的泄漏和腐蝕，給建筑物的使用造成不便，使建筑物存在安全風險，所以這一問題必須得到有效的治理。結合筆者參與建設的一些工程具體情況，對地下室外墻混凝土開裂的一些原因進行分析及提出了質量控制措施。

2 外墻混凝土開裂的原因分析

2.1 地下室外墻裂縫的主要特征

（1）常見的裂縫都是平行于彼此的垂直裂紋，也有一些是傾斜角在0°~30°范圍內的斜形裂紋。

（2）裂縫寬度一般較小，大部分的狹縫寬度為0.3mm或更小，形狀多為中間相對較寬，兩端逐漸變細直至消失的特點。

（3）墻上特殊的橫截面突變部位的兩側附近的結構會有顯著的裂紋，中間壁也會出現許多裂縫。

（4）除去模板后短時間內就可以發現出現一些細裂紋，隨著時間的推移，內部和外部之間的溫差產生變化，裂縫會逐漸增多、變大。

（5）混凝土強度低的相比混凝土強度高的產生的裂紋少。

（6）經過很長一段時間，一些細微的裂縫會自然愈合。

2.2 地下室外墻裂縫產生的主要原因

2.2.1 混凝土干縮變形及溫度變形

混凝土的組成材料很多，而這些材料組成了混凝土這種非均質材料，它在濕潤時是漲的，一旦沒了水分就縮回去了。混凝土在干燥的環境中，形成負壓的水分蒸發擴大了毛管孔隙度，連續的水分蒸發時，負壓逐漸增大產生收縮力，進而產生拉伸應力。當拉應力超過混凝土的拉伸極限，混凝土就會出現裂紋。

大量的水化熱在混凝土內部積累，因為揮發的速度較慢，導致內部溫度急劇增加，而相應的混凝土表面溫度散失的卻很快，這樣就使混凝土內部和外部產生較大的溫差，引起混凝土外縮里漲的程度，不同的內部和外部的混凝土表面產生一定的拉伸應力，當拉伸應力達到混凝土承受強度的極限，混凝土表面就會出現裂紋。當混凝土受到外界溫度、濕度等變化或者混凝土受到了冷空氣的襲擊，就造成上面說到的內外部溫差的問題，也就是這個原因，造成了混凝土內部的收縮，產生了較大的拉伸力，造成了混凝土裂紋的出現。

2.2.2 約束原因

地下室墻壁在施工時，就會受到內部約束和外部約束的限制，主要的內部約束存在于：鋼筋混凝土的墻壁對混凝土收縮變形的約束；墻上小部分的收縮變形對大部分收縮變形的約束；墻壁柱、暗梁對墻板收縮變形約束；長度混凝土墻收縮變形相互制約。主要的外部約束有：超靜定結構過量的和墻壁、地板下面的樓層或梁的頂壁接觸，壁的端部和連接到電梯井眼等，這些墻壁混凝土開裂，特別是早期混凝土墻，收縮變形應力所產生的強大的外部約束力，容易造成混凝土開裂，原因就是早期混凝土抗拉強度低。

2.2.3 設計與施工方面原因

一些設計單位對工程地下室外墻混凝土裂縫的防范意識不強，不能按照混凝土結構設計的標準來執行，比如說超過伸縮縫最大間距要求或考慮加強其抗裂設計等，造成了裂縫的出現；施工時，未實現的設計要求，對過程的控制也不嚴格，在澆筑過程中，振搗不足或不密實，拆模隨意性較大，維護工作不及時，這些都會增加產生裂縫的機會。

2.2.4 混凝土配合比不當是造成地下室外墻裂縫的重要原因

目前，普遍采用泵送混凝土，為了提高混凝土和易性，配合比中通常砂率較大（砂石比），水泥用量偏多，水灰比過大，造成坍落度過大，混凝土凝固時產生很強的收縮變形。而減水劑的使用也會增加混凝土的收縮，若膨脹劑用量偏小，就不能有效抵消混凝土的收縮變形，從而產生裂縫。

3 地下室外墻混凝土開裂質量控制措施

根據上述裂縫成因分析，結合筆者參與的一些工程具體情況，采取了以下質量控制措施：

3.1 設計方面的質量措施

采取水平鋼筋的配置來控制裂縫的質量措施。鋼筋保護層應盡可能小，抗裂縫控制鋼筋間距也不能過大，盡量采用細而密的鋼筋配置，這對鋼筋混凝土溫度收縮應力具有抗性作用，在混凝土中摻雜鋼筋的目的一是可以增加混凝土的強度，二是可以產生后澆帶或膨脹加強帶效果，可以有效地應對混凝土拉伸應力造成的混凝土裂紋，通過這方面的質量措施控制，可以減少地下室外墻裂縫的出現。

3.2 混凝土配合比的質量措施

做好石頭的最大粒徑，并從細到粗進行骨料級配控制，在施工條件得到滿足后，盡量挑選顆粒較大的石頭進行使用，并做好總體厚度水平的使用和控制。當砂粘土含量超過預定要求，不僅增加了混凝土的收縮，同時降低了混凝土的抗拉強度，容易導致裂紋，所以對碎石粘土含量必須進行嚴格的質量控制，在配置時添加粉煤灰等礦物摻合料。粉煤灰和其他礦物摻合料具有一定的活性性質，不僅可以取代部分水泥，而且還增加了混凝土的粘彈性，提高了混凝土的后期強度，同時降低了水泥的水化熱溫升。在混凝土里摻入10%~15%UEA微膨脹劑，可以配置成補償收縮混凝土，增加了混凝土的抗裂縫纖維。添加了纖維的混凝土因纖維分布的不規則，有利于抵消混凝土塑性收縮。更多的纖維對混凝土的系統支撐，有效地防止混合物里面的混凝土因為粘度的關系聚集形成隔離，從而防止由于收縮造成的裂縫出現。

3.3 施工及養護質量措施

（1）灌注樁施工期間，按照設計要求，必須對巖石界面進行質量檢測和判斷，以確保樁入巖深度，嚴格對樁孔底部沉積物進行監測。嚴格控制灌注樁開澆時間，并確保樁施工的質量，以確保清孔符合要求時及時進行混凝土澆筑，從源頭上消除導致出現裂縫的主要因素。

（2）施工是否合理直接決定混凝土外墻的質量，所以必須嚴格執行設計的混合比例進行施工，這也是預防地下室外墻出現裂縫的質量措施之一。施工過程應該是一步一步分層澆筑，每個分層澆筑過程要完全致密，混凝土澆注厚度不超過500mm，混凝土入模高不大于2m，使用振動器垂直振動，振動時不允許使用振動器來趕送混凝土，不漏震或劇烈震動。與此同時，控制澆筑混凝土布料的位置，采取從兩端向中間圈著漸漸散去的方式，以避免濃度的過度富集，造成局部塑性收縮導致裂縫出現。

（3）混凝土的坍落度控制在160 ~180mm，嚴禁在施工現場加水。原因就是如果坍落度過大，一個小小的振動就會造成浮漿，容易發生沉降收縮裂縫，與此同時，由于混凝土混合物里有多余的水，在混凝土硬化后，比較容易產生水被蒸發干燥，產生收縮裂縫。

（4）良好的混凝土養護控制。在早期混凝土養護時，主要目的是保持適當的溫度和濕度，以防止混凝土受到不利的溫度，有害的濕度或溫度變化的收縮等產生的收縮變形，以保證水泥水化順利進行，使混凝土達到設計的強度和抗裂性要求。墻體結構為立式結構，給混凝土的養護帶來了難題，在這種情況下，為了保證混凝土外墻的質量，不宜過早拆模，當條件允許的情況下，再仔細拆模板，當拆模完成后，要做好混凝土的水分和溫度的養護，使混凝土表面保持濕潤。

4 工程實例

深圳某醫院新建門診樓工程地下二層、局部三層，地下室建筑面積16566m2，外墻采用C35S8抗滲混凝土，施工后發現外墻板上出現不同程度的裂縫、滲漏現象，經檢查共有裂縫42條，約80m，治理難度較大。本工程地下室外墻裂縫基本都是豎向細小裂縫，裂縫寬度在0.05~0.3mm之間。門診樓最大沉降10.6mm，沉降量較小并較均勻，排除結構沉降產生裂縫的可能。由于是商品砼，坍落度16～18cm。經分析，該工程地下室裂縫為混凝土收縮裂縫，不影響結構安全。通過對相關資料的分析研究，結論是該裂縫為混凝土收縮裂縫，不影響結構安全，但滲水嚴重，影響使用，必須進行堵漏防滲處理。在本工程地下室外墻滲漏水的處理過程中，遵循“堵排結合、因地制宜、剛柔相濟、綜合治理”的原則。在滲漏水治理前，熟悉掌握工程的原防排水設計，查閱施工記錄和驗收資料，并盡量能少破壞原有完好的防水層。針對本工程裂縫滲漏類型，應采用對裂縫注漿堵漏的工藝進行修補，具體工藝和要求如下：

第1步對混凝土裂縫處進行表面處理。即在裂縫處開鑿寬5~6 cm、深5cm的槽，并用水洗刷干凈。

第2步埋設注漿口及注漿槽。即在裂縫開槽處用1﹕2的堵漏水泥進行封堵，留設注漿口、出氣孔及注漿槽。

第3步進行壓力注漿。在封堵24h以后，進行壓力注漿，漿液采用聚氨酯注漿液，注漿壓力一般為0.2~0.3MPa。

第4步進行封堵注漿口。注漿結束后及時封堵注漿口，待注漿液固化后對注漿口進行清理，檢查封堵防漏效果。

該工藝使用的材料主要為水泥、堵漏劑、1.6cm增強塑料軟管、4分管封頭，注漿材料用PHA聚氨酯發泡注漿，該材料性能穩定，防水效果好。

本工程地下室外墻裂縫滲水部位進行壓力注漿處理后，使用三年多來，地下室外墻裂縫滲水處理部位未見滲水現象，防水效果較好，符合相關規范的要求。

5 結語

綜上所述，地下室混凝土裂縫控制是一個綜合性的學科，要從設計、施工、材料選擇等多方面進行完全控制，才可以有效地減少和控制裂縫的出現。從樁基施工質量、質地和結構性上采取質量措施，以提高抗裂性能，對混凝土原材料的優化分配，延緩拆除邊模時間，加強養護，細心細致的工藝操作以及許多其他的質量控制措施，都是在相對經濟的情況下，確保地下室外墻混凝土保持強度，在裂縫的預防和控制上取得了良好的效果。

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