地下室外剪力墻裂縫成因分析及預防控制措施

馬強

摘 要：地下室墻體裂縫一直是影響其工程質量和使用功能的常見質量問題。從長遠來看，裂縫的存在會導致鋼筋過早銹蝕，引起混凝土的剝落，降低結構的耐久性，同時，可能導致地下室滲漏水事故發生，影響到建筑的使用功能。因此，了解影響地下室裂縫產生的原因，采取相應的控制措施，具有重要意義。

關鍵詞：地下室外墻 裂縫 成因 控制

1、地下水外剪力墻裂縫成因分析

對混凝土強度的研究及大量工程實踐所提供的經驗都表明，結構物的裂縫是不可避免的。結構裂縫分為荷載引起的裂縫和變形引起的裂縫。工程實踐中，除因設計荷載取值不當外，裂縫主要由變形產生，其作用包括溫度、濕度、地基變形。與荷載作用相比，從環境的變化、變形的產生，到約束應力的形成，裂縫的出現與擴展是應力累積和傳遞的過程，是多次產生和發展的。

地下室外墻裂縫除應考慮混凝土的干縮、水化、升溫與冷縮、水泥用量與品種、骨料粒徑、摻合料、外加劑、水灰比等影響因素外，還應主要考慮其他一些因素。

（1）水平鋼筋的影響，包括鋼筋外形與配筋率。帶肋鋼筋與混凝土間有更好的機械咬合力與粘結能力，抗裂性能好；選擇細而密的水平筋且適當增加配筋率能使鋼筋與混凝土更好地協同工作，增加墻體的韌性，提高抗裂能力。

（2）保護層厚度的影響。相關規范對迎水面混凝土保護層厚度有嚴格控制，但不適當的設計或構造會使墻體外側保護層厚度過大而開裂；水平鋼筋置于豎向鋼筋內側，導致水平鋼筋對裂縫產生不能起到有效的抑制作用。

（3）墻體長度的影響。墻體過長會使其變形能量不能有效釋放，導致裂縫出現，且墻體越長，裂縫出現的可能性就越大。

（4）約束條件的影響。地下室基礎底板或樓板會對外墻的收縮變形形成很強的約束。

（5）截面特征的影響。外墻屬于薄壁桿件，混凝土的水化熱散熱快，溫度梯度大，干縮與冷縮變形大，與其相鄰的附壁柱或樓面梁變形不能相互協調。

（6）商品混凝土的影響。泵送混凝土多選用緩凝型高效減水劑，同時也摻加一定量的粉煤灰，會影響混凝土的早期抗拉強度與彈性模量，降低混凝土早期的抗裂能力，使混凝土出現早期裂紋。尤其高水灰比混凝土對控制混凝土收縮更為不利。

（7）拆模時間的影響。拆模時間的控制也是影響裂縫開展的一個重要因素。一般情況下，澆筑24h后可拆模，但此時混凝土凝結硬化的溫升正處于峰值，若拆模后澆筑冷水養護，可能會造成混凝土內外溫差大，從而產生裂縫。

（8）養護的影響。地下室外墻為豎向構件，靠澆水難以保持表面長期、均勻濕潤，因此如措施不當或養護不及時，混凝土表面極易出現裂縫。

（9）環境溫差的影響。溫差越大，產生的溫度應力越大，這是混凝土結構開裂的直接原因。

2、地下水外剪力墻裂縫預防措施

（1）混凝土等級

在滿足承載力和防水要求的條件下，混凝土強度等級宜選取C25～C35。混凝土強度等級越高，水泥用量則越多，混凝土硬化過程中水化熱高，收縮就大，容易引起墻體裂縫。當需要采用高強混凝土時，為適應裂縫控制的要求，應選擇具有低熱、低收縮、低彈模、高極限拉伸、適當的抗壓強度、較高的抗拉強度、極限拉伸和適當的徐變特征的高性能混凝土。此外，纖維混凝土具有較好的抗裂性能，能夠滿足地下室裂縫控制的特殊要求。

（2）配筋方式

地下室外墻的橫向收縮裂縫是最為常見的，改善水平筋的配筋方式和提高配筋率對控制裂縫開展具有重要意義。設計人員往往不區分情況，將水平鋼筋置于豎向鋼筋的內側，僅按規范最小要求，間距取150mm～200mm，最小配筋率取0.2%～0.25%。工程實踐表明，地下室墻體水平筋應細而密，并建議使用帶肋鋼筋，鋼筋間距不宜過大，采用直徑Φ10mm～Φ16mm鋼筋、80mm～150mm水平間距；同時，除計算要求外，墻體水平筋的構造配筋率宜在0.4%～0.6%間。另外，由于墻體受底板或樓板的約束較大，混凝土脹縮不一致，宜在墻體中部或端部設一道間距為100mm、高為1m的“水平暗梁”，水平筋宜放在豎向受力筋的外側，有利于控制墻體有害裂縫的出現，并取得了良好的工程效果。

（3）邊界約束

實際工程中，對于墻體與柱子相連的結構，由于墻與柱的截面特征和配筋率相差較大，強構件就會對弱構件造成約束。混凝土脹縮變形與限制條件有關，導致應力集中，在離柱子1m～2m的墻體上容易出現縱向收縮裂縫工程實踐表明，應在墻柱連接處設水平附加筋，附加筋的長度為1500mm～2000mm，插入柱子中200mm～300mm，插入墻體中1200mm～1600mm，該處配筋率提高10%～15%。這樣，有利于分散墻柱間的應力集中，避免縱向裂縫的出現。

（4）應力集中

外墻由于功能需要或從經濟上考慮，可能會需要開洞或改變截面，而在孔洞或變截面的轉角部位，由于溫度收縮作用而引起應力集中，會導致裂縫產生。因此，需要對孔洞部位進行局部加強處理，避免結構突變或截面突變而產生應力集中，當不能避免截面突變時，應局部加強做過渡處理，并加強配筋。

（5）“抗”與“放”

原則上，應盡可能根據《混凝土結構設計規范》規定設伸縮縫，當有充分依據或可靠措施時，規范中相關數值可予以增減。當因功能或防水等要求不允許設伸縮縫時，可采取下列措施中的一個或幾個來解決溫度或收縮應力問題：①“先放后抗”——采用后澆帶分段施工；②“抗”——采取專門的預加應力措施；③采取其他“抗”與“放”措施，如局部加強配筋、加強保溫隔熱措施、設置滑移層解除約束、在建筑物頂部留音叉式伸縮縫等。應根據概念和計算慎重考慮各種因素對結構內力和裂縫的影響，確定合理的伸縮縫間距。目前，另外一種觀點認為，伸縮縫雖然是外墻變形和能量釋放的最直接方式，但是給施工造成了相當大的困難，如果處理不好，容易漏水并對結構抗震不利。工程實踐表明，采用施工后澆帶取代永久性伸縮縫的措施對控制混凝土早期收縮裂縫是有效的，并逐步得到了推廣應用。但其弊端是在施工中后澆帶填充時間較長，后澆帶中垃圾清理比較麻煩，有時難以保證后澆帶的質量。相關專著總結了多年的施工經驗以及觀測資料，提出一種有效的裂縫控制新方法“跳倉法”，實則也遵循了“先放后抗”的原理。

3、結語

地下室外墻裂縫控制應綜合采用“抗放兼備，以抗為主，或者以放為主”的科學方法。“抗”可以通過提高混凝土的抗拉強度或極限抗拉性能，主要利用混凝土的拉伸變形吸收能量來提高抗裂能力；采用合理的構造措施加強抗裂能力。“放”就是通過設變形縫及施工縫釋放約束應力，使結構具有一定變形能力，從而減少約束；采取合理的結構方案或技術措施使結構具有一定變形能力。總之，地下室外墻裂縫控制需要從設計、施工、材料、環境、管理等各方面綜合考慮，才能保證結構的安全性與適用性。

參考文獻

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