高層住宅地下室外墻裂縫控制探討

馬伍平 賁 馬 王志剛 曲 波 汪彥濤

（1深圳市東大洋水泥制品有限公司；2中建一局集團第二建筑有限公司）

1 工程概況

招商臻府位于深圳市寶安區(qū)寶城黃金臺商業(yè)街與文匯B街交匯處，總建筑面積169544.68m2，地下室3層，地上5棟，分別是34層、40層，42層、43層不等。地下室外墻近300m，每40m預(yù)留一道施工縫，墻設(shè)計厚度300mm，主樓地下室外墻設(shè)計強度為C60，非主樓設(shè)計強度為C40，外墻設(shè)計強度為C35P6。工程地下水非常豐富，對地下室結(jié)構(gòu)的防水防滲要求高。

2 地下室外墻混凝土裂縫控制難點

地下室外墻混凝土雖然不屬于大體積混凝土，也容易由因溫度收縮應(yīng)力而產(chǎn)生裂縫，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)防水性能降低，甚至危害結(jié)構(gòu)安全及長期耐久性[1]。地下室外墻混凝土與其他混凝土不同，由于墻中密集鋼筋、埋件、栓釘，產(chǎn)生了強約束，使結(jié)構(gòu)承受較大的應(yīng)力[2]；外墻的散熱面大，與空氣接觸面積大，混凝土表面水分流失快，散熱快，但其厚度較厚，容易導(dǎo)致內(nèi)外溫差大；由于是豎向結(jié)構(gòu)，且場地窄，養(yǎng)護較為困難。

控制混凝土裂縫的常規(guī)措施有：大摻量礦物摻合料，添加抗裂纖維、膨脹劑、防水劑，使用水冷循環(huán)降溫等[3]。這些措施雖然有一定效果，但是仍無法杜絕裂縫的出現(xiàn)，且在實際生產(chǎn)過程中存在混凝土工作性能不良、膨脹劑質(zhì)量控制難、施工環(huán)節(jié)復(fù)雜、對養(yǎng)護條件要求過高等問題。該項目工程，采用市場易見的材料，重視一些容易被忽略但是其實非常重要的控制點，配合比設(shè)計參考大體積混凝土的設(shè)計思路，控制水化熱，控制混凝土的早期強度增速，進一步提高地下室外墻混凝土的抗裂性。

3 混凝土原材料及配合比控制措施

3.1 骨料的選擇

粗骨料是混凝土的剛性骨架支撐，其強度和耐久性遠大于水泥石，是混凝土中最穩(wěn)定的組分，尤其是高標(biāo)號混凝土[4]。粗骨料在混凝土中還可以對混凝土裂縫的繼續(xù)發(fā)展形成阻擋作用，粗骨料彈性模量大，受荷載變形少，能限制水泥石的形變，提高混凝土內(nèi)部的均勻性，減少混凝土的早期收縮，提高混凝土的抗裂性。

地下室外墻混凝土中的粗骨料應(yīng)選擇低收縮性骨料。低收縮性骨料有石英巖、花崗巖、白云巖和石灰?guī)r等，高收縮性的骨料有玄武巖、砂巖和黏板巖等。資料顯示用不同骨料配置的混凝土的干縮率從大到小依次為：砂巖＞黏板巖＞花崗巖＞石灰?guī)r＞石英巖。結(jié)合市場綜合考慮，此工程選用石灰?guī)r。

還要根據(jù)現(xiàn)場的具體施工情況，鋼筋距離、密度，合理選擇粗骨料的最大粒徑，降低混凝土中骨料的比表面積，不可一味追求好泵送、好施工。

混凝土用砂選擇淡化后的海砂，該砂級配好，含泥量低。使用該砂必須嚴(yán)格控制氯離子含量，海砂淡化氯離子含量國家標(biāo)準(zhǔn)是0.03%以下，本項目必須高于國家標(biāo)準(zhǔn)，控制在0.015%以內(nèi)。

3.2 膠凝材料組成

水泥選用早期強度較低、強度增長曲線平滑的水泥。一般大體積混凝土常用的礦渣水泥、低水化熱水泥等，市場上不易見，且生產(chǎn)使用中要用單獨罐子存放，因此此次工程選用市場上常見的臺泥普通硅酸鹽42.5水泥品牌。在其中優(yōu)選3、7天強度較低、28天強度合格、60天強度穩(wěn)步增長的水泥，既可以保證水泥水化熱較低，還可以保證供應(yīng)，不會給生產(chǎn)造成不便。

表1 各品牌水泥膠砂抗壓強度(MPa）

按GB/T12959-2008《水泥水化熱測定方法》，測定各品牌水泥7天水化熱，結(jié)果見表2。

表2 水泥水化熱實驗

選用常見的礦粉和粉煤灰火山灰活性材料為礦物摻合料，可在保證混凝土工作狀態(tài)和強度的基礎(chǔ)上，降低單方水泥和水的用量，降低并延緩混凝土水化熱的釋放時間。

礦粉選用柳鋼礦粉，顆粒主要為多角形玻璃體，多棱角，具有較大的比表面積[6]。礦粉摻量不宜過大，因為摻量過大時，與水泥顆粒級配不佳，會劣化混凝土內(nèi)部微觀孔隙結(jié)構(gòu)，增多毛細孔，加速裂紋的發(fā)展，導(dǎo)致混凝土收縮增大。

表3 礦粉的化學(xué)成分 （%）

粉煤灰選用質(zhì)量穩(wěn)定且距離近的媽灣電廠灰，顆粒主要為表面光滑的球形，玻璃珠粒徑小于水泥顆粒，摻入基體中可以與水泥形成良好的顆粒級配，優(yōu)化凝膠體系。同時可以填充至水泥基體微小孔隙中，玻璃珠可以發(fā)生二次水化反應(yīng)，生成致密凝膠體，抑制毛細孔發(fā)展，降低混凝土的體積收縮。

表4 粉煤灰的化學(xué)成分 （%）

3.3 配合比設(shè)計

設(shè)計地下室外墻混凝土配合比時要遵循以下三個原則：

⑴按照混凝土耐久性、抗壓及抗折強度、絕熱溫升及體積穩(wěn)定性、工作性能的先后順序設(shè)計配合比；

⑵在滿足設(shè)計強度的前提下，盡可能降低水泥和水的用量，增加骨料，特別是粗骨料的用量；

⑶設(shè)計強度時采用60d的強度為配合比設(shè)計及工程實體驗收的依據(jù)。

選用緩凝型聚羧酸減水劑，通過抑制水泥水化反應(yīng)，延緩水化溫升，使水化熱不集中釋放，可以有效控制大體積混凝土溫度裂縫的產(chǎn)生。

經(jīng)過實驗室大量試配，最終確定混凝土配合比，如表5所示，混凝土各齡期抗壓強度如表6所示，混凝土實驗室試配狀態(tài)如圖1所示，混凝土水化升溫及降溫曲線如圖2所示。

表5 C35P6地下室外墻混凝土配合比（㎏/m3）

圖1 實驗室混凝土試配狀態(tài)

圖2 混凝土水化升溫及降溫曲線

4 施工控制措施

4.1 混凝土澆筑

混凝土澆筑應(yīng)保證連續(xù)、均勻，澆筑前應(yīng)對泵管布置、罐車運距、站位、排隊等待時間等進行計算和組織；確保混凝土供應(yīng)速度大于混凝土初凝速度，不出現(xiàn)冷縫；底板混凝土澆筑應(yīng)采用“斜面分層、一次到頂”的方式，分層厚度控制在500mm以內(nèi)，斜面坡度1:6，分散混凝土的水化放熱峰值。

4.2 振搗

要求二次振搗。二次振搗可以減少粗骨料和水平鋼筋下面形成的空隙，增加混凝土和鋼筋的握裹力，同時還可以增加混凝土的勻質(zhì)性和密實度，避免由于混凝土沉降而產(chǎn)生裂縫，并且還能消除混凝土內(nèi)部的微小裂縫，進而增強混凝土抗裂性能。

4.3 混凝土收面

混凝土收面，澆筑后，先按標(biāo)高用長刮尺刮平，在初凝前用平板振動器碾壓數(shù)遍，并用壓光機進行表面壓光。一次抹壓，混凝土初凝前，表面用鐵滾筒滾壓，待混凝土收水后，用木抹子搓平兩次，閉合混凝土面層的收縮裂縫。二次抹壓，混凝土初凝后，應(yīng)增加二次抹壓的處理，以閉合早期收縮裂縫，底板和樓板的表面抹壓次數(shù)不少于3遍。

4.4 養(yǎng)護

帶模養(yǎng)護。地下室外墻是一種豎向的結(jié)構(gòu)，保溫養(yǎng)護不易進行。采用帶模養(yǎng)護和延遲拆模的方法進行養(yǎng)護，效果較為明顯。此次工程是把模板撬開條縫，定時灑水養(yǎng)護，簡單實用，效果明顯。

4.5 保溫

在升溫階段，混凝土出現(xiàn)的大多是表面裂縫，這類裂縫對混凝土結(jié)構(gòu)受力性能一般沒有大的影響；但是在降溫階段，混凝土容易出現(xiàn)貫穿性裂縫，這將嚴(yán)重影響混凝土的承載能力和防水能力[7]。因此要特別注意地下室混凝土外墻在降溫階段的保溫。帶模養(yǎng)護，定時灑水就可以達到保溫的效果。

5 質(zhì)量控制要點及保證措施

⑴混凝土原材料進場時，供方應(yīng)按規(guī)定批次向需方提供質(zhì)量證明文件。質(zhì)量證明文件應(yīng)包括型式檢驗報告、出廠檢驗報告與合格證等，外加劑產(chǎn)品還應(yīng)提供使用說明書。

⑵嚴(yán)格控制混凝土的澆筑時間，混凝土運輸、澆筑及間歇的全部時間不應(yīng)超過初凝時間。

⑶嚴(yán)格控制振搗時間和方法，并增加二次振搗。

⑷注重早期收面，并增加二次抹壓的方法，以閉合早期塑性收縮裂縫，避免產(chǎn)生龜裂。

⑸保證混凝土的養(yǎng)護方法和時間，確保養(yǎng)護到位。

⑹控制外界環(huán)境，降低外界環(huán)境對混凝土結(jié)構(gòu)的影響。

⑺施工前向攪拌站交底，內(nèi)容為材料要求、外加劑、坍落度、數(shù)量、強度、運輸?shù)纫?，并向混凝土澆筑工作人員書面交底，明確振搗要求，以及養(yǎng)護要求。

⑻施工過程中要加強對工人的教育和培訓(xùn)，強調(diào)工程的特殊性，增強質(zhì)量意識，抓住關(guān)鍵的混凝土振搗和收面作業(yè)來保證施工質(zhì)量。

⑼嚴(yán)格控制到場混凝土質(zhì)量，對到場不合格的混凝土應(yīng)退回攪拌站。

⑽設(shè)立混凝土專職監(jiān)督管理人員，對混凝土的養(yǎng)護、外部環(huán)境控制專項監(jiān)督管理。

6 實際驗收效果

本次工程施工過程順利，嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)施工、養(yǎng)護措施。60天后實際墻體回彈強度達42.4MPa，并且在墻體上沒有明顯裂縫，達到了設(shè)計的預(yù)期。

圖3

7 結(jié)語

地下室外墻混凝土出現(xiàn)裂縫的原因是多方面的，是在多個因素的共同作用下形成的，因此其解決措施也一定是多方面的，需要所有相關(guān)參建的公司、部門、勞務(wù)班組等共同重視、共同努力、協(xié)同工作，才能減少裂縫的出現(xiàn)，保證建筑物結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性，延長建筑物的壽命期，實現(xiàn)建筑物的百年大計。