地下室超長結構混凝土裂縫防治措施

楊鑫

摘 要： 近年來，大量大型商住樓和公用建筑施工中，為滿足建筑功能需要，地下室均選用超長結構。由于結構整體性及地下室防水要求，取消地下室底板所有后澆帶，促使超長結構混凝土無縫施工技術得到了大力推廣及應用。而在該部位施工過程中，裂縫已經成為一種常見的質量通病。本文主要對超長地下室混凝土結構產生裂縫的原因進行了分析，進而從材料、施工等方面，提出了裂縫控制措施。

關鍵詞： 地下室；超長結構；混凝土裂縫；防治措施

一、混凝土裂縫產生原因

混凝土超長結構是指結構單元長度超出《混凝土結構設計規范》（GB50012—2002）9.1-1條所規定的混凝土結構伸縮縫最大間距的結構。結構設置伸縮是基于控制由于混凝土的干燥收縮和熱脹冷縮而引起的變形，超長混凝土結構必須考慮在施工期間和建成使用如何控制減少裂縫。混凝土產生裂縫的原因眾多，包括濕度的變化和混凝土的收縮，混凝土的脆性和材料的不均勻性，原材料不合格（如堿骨料反映），模板變形，基礎不均勻沉降等。其中濕度的變化和混凝土的收縮是引起裂縫的主要原因。

1、溫度應力（包括施工期間的溫度應力和建成使用后溫度變化產生的應力）：施工期間自澆筑混凝土開始放熱至混凝土完全冷卻以后的時期，混凝土中的水泥放出大量的水化熱，同時混凝土彈性模量發生顯著的變化，這個時期形成了彈性模量變化殘余應力和混凝土的冷卻所引起殘余應力。

溫度變化對結構產生作用，當結構或構件變形約束不能自由變形時將引起應力。如：框架變形受到地基基礎的約束，框架梁的變形受到框架柱的約束，樓板的變形受到墻、梁的約束；這類外約束引起的力為外約束應力結構構件非均勻受熱，如混凝土冷卻時表面的濕度低，內部濕度高，在表面出現拉應力，在中間出現壓應力，這類由于結構本身互相約束而出現的溫度應力為內約束應力。

2、混凝土的收縮（主要有塑性收縮、自收縮、干燥收縮和碳化收縮）：塑性收縮是新拌混凝土失水引起的收縮，它的失水是由表面脫水而引起。當收縮力大于基體的抗拉強度時，就會使表面產生開裂。混凝土日早期塑性收縮最大速率發生在澆筑后1～4h，此后收縮平緩。因此在收縮速度較大的時期特別要采取保護措施以避混凝土開裂。化學減縮主要是無水熟料與水起化學反應，使固相體積逐漸增加，而水泥中的水體系的總體積逐漸減少的緣故，干燥收縮的主要原因是水分在混凝土硬化后較長時間產生的水分蒸發引起的，由于集料的干燥收縮很小，因此混凝土的干燥收縮主要是水泥石干燥收縮造成的。

二、工程概況

某建筑工程建筑面積約84500㎡，地上16層，地下1層。為滿足人防和交通部門的規范設計要求，在小區的中央綠化帶下，設計出綜合式人防地下車庫；地下室長達120多m，寬達100m，總建筑面積1萬多㎡，地下室凈高4.5m。地下室所有內外墻采用S8、C50抗滲混凝土混凝土，底板、頂板為S8、C35抗滲混凝土混凝土，其中外墻厚度為350m m，內墻厚度為25O m m，底板厚度為500至600mm，頂板厚度為350mm。鋼筋為I級、Ⅱ級綱。考慮到超長結構建筑極易出現裂縫的客觀因素，特別是地下室裂縫引起的滲漏更是會引起很大的麻煩和因后期維修而帶來巨大的經濟損失。為預防出現裂縫而導致滲漏情況的發生，也為了完成既定的質量目標，在地下室施工前，應尋找可以控制超長地下室鋼筋混凝土墻板裂縫的施工措施，探索出一條行之有效的施工管理之路。

三、地下室超長結構混凝土裂縫防治措施

1、原材料配比防裂措施

（1）分析容易引起混凝土收縮變形的因素。根據工程經驗，引起墻板裂縫的主要原因是混凝土的收縮變形，而混凝土結構的收縮變形又是由許多因素決定的，為此需根據本工程的特點，對引起混凝土變化的因素進行了認真地分析，希冀通過對混凝土原材料的合理選用，找到防止混凝土收縮變形的辦法。

（2）合理選用微膨脹劑。對外加劑的使用工程技術人員也是相當慎重的。根據以往的經驗我們選擇了玻璃纖維和微膨脹劑（U E A）在不同的實驗段進行試驗。實踐證明：微膨脹劑（U E A）在其他地下室項目上使用效果良好，因為它確實達到了減少水泥用量和早期微膨脹的作用，可以控制和減少墻板裂縫。

（3）選用中低熱水泥。選用中低熱水泥的目的主要是降低水泥水化時所產生的熱量，從而控制混凝土的溫度升高。本工程試驗表明用525#礦渣水泥，可降低混凝土中水泥水化所產生的水化熱。并盡量采用同一廠家生產的同時期、同規格的產品，以保持產品的穩定性。

（4）選擇合適的粗骨料。經試配本工程粗骨料選用粒徑為5～35mm連續級配碎石（施工中也可采用5—15mm，20～40mm雙級配碎石），粗骨料中針片狀顆粒含量不大于15%，細骨料選用細度模數2.50左右的中粗砂。嚴格控制粗細骨料的含泥量，石子控制在1石以下，黃砂控制在2%以下。因為如果含泥量大的話，不僅會增加混凝土的收縮，而且會引起混凝土抗拉強度的降低，對混凝土抗裂極為不利。

（5）摻加粉煤灰。摻入一定量的磨細粉煤灰，發揮其“滾珠效應”，可以改善混凝土的粘塑性，也提高了混凝土的可泵性，并因此取代部份水泥，降低了混凝土的水化熱，從而使混凝土的溫升大為減小。

（6）應用外加劑。摻入具有緩凝、減水作用的外加劑，以改善混凝土的性能，可延長混凝土的凝結時間。實踐證明，混凝土的膠凝材料的用量是影響混凝土結構收縮變形的主要因素，只要我們精心選用原材料，并在混凝土中添加某種外加劑，就能改善其性能，使其既能減少水泥用量，又能提高混凝土的早期“抗”收縮能力，達到防裂效果。

2、施工防裂措施

在材料中采取了相對應的防裂措施后，若因商品混凝土的澆搗和養護不當，同樣會造成地下室外墻板的開裂。特別是因為泵送混凝土量大，如果是一次性澆筑，勢必造成混凝土相應的收縮量增大。另一方面給地下室墻板表面的養護也帶來相當難度，使內外溫差過大，同樣會造成溫度裂縫。為避免因商品混凝土的澆搗和養護不當造成的裂縫，工程技術人員在原有施工經驗的基礎上，特采取以下措施：

第一，減低混凝土的出機溫度和澆筑溫度，如：降低攪拌前石子、砂、水的溫度；在泵管上鋪設濕草包，以減低入模溫度。

第二，充分利用混凝土的后期強度，即將28d強度改為60d。這樣可使混凝土收縮速度減小。

第三，采取分層澆筑混凝土的施工措施，利用澆筑面來散熱，這樣可大大減少施工中出現冷縫的可能性。

第四，加強二次振搗。在混凝土澆搗施工中，應在初凝前給予第二次振搗，這樣能排除混凝土因泌水在粗骨料、水平鋼筋下部生成水分和空隙，提高混凝土的握裹力，防止因混凝土沉落而出現的裂縫，減小內部微裂，增加混凝土密實度，使混凝土的抗壓強度提高1O～20%左右，從而提高抗裂性。

第五，加強保溫、保濕養護。本次工程墻板的模板采用小鋼模，優點是保濕性能比木模好，但缺點是保溫性能比木模差，為了解決這一問題，我們在外模上加蓋了二層麻袋。并按規范定時進行澆水養護。

第六，增加表面摩阻，提高混凝土墻表面的摩阻力。在混凝土澆筑7d后，才拆除墻根部模板。利用這段時間不放松對拉螺栓的螺母，使兩側模板在養護期內始終夾緊模板，這樣可利用混凝土表面產生的張力及由于螺母緊固力而產生的側向摩阻力用以抵抗一部分收縮力，從而減小表面裂縫的出現。

四、結束語

綜上所述，裂縫在超長混凝土結構中較常見且日趨增多，由于該裂縫的危害性及規范的局限性，施工人員均應予以足夠重視。對超長地下室混凝土結構裂縫采取“放”和“抗”相結合的措施是減輕超長混凝土結構裂縫比較有效的途徑，具體工程中應根據其特點，進行優化設計，制定出科學合理的技術保證措施，減少裂縫產生，確保工程質量。

參考文獻

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