某保障住房工程地下室混凝土墻體裂縫成因與對策

國 陽，何 通

（北京城建集團(tuán)有限責(zé)任公司，北京 100088）

0 引言

地下室混凝土墻體裂縫是一種常見的現(xiàn)象，輕則引起建筑物無法正常使用，重則會引發(fā)坍塌事故。由于鋼筋混凝土構(gòu)件多是帶縫工作，一些細(xì)小的裂縫雖不會對建筑結(jié)構(gòu)的正常使用造成危害，但如果這些帶有細(xì)小裂縫的結(jié)構(gòu)在承受較大荷載，或者在外部物理與化學(xué)因素的雙重作用下，容易造成混凝土內(nèi)的鋼筋出現(xiàn)銹蝕，銹蝕程度發(fā)展鋼筋混凝土材料強(qiáng)度和構(gòu)件剛度也會隨之下降，從而給建筑物的正常使用造成影響［1-3］。因此，施工企業(yè)應(yīng)當(dāng)提高對工程項(xiàng)目地下室混凝土墻體裂縫成因的重視程度，仔細(xì)觀察和分析裂縫形態(tài)與特點(diǎn)，并對其采取相應(yīng)的防范措施，為工程安全奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

1 案例概況

中直機(jī)關(guān)園博園職工保障房住宅工程（6159地塊，1#住宅等20項(xiàng)）項(xiàng)目位于北京市豐臺區(qū)園博園南側(cè)，建設(shè)場地東、北臨園博園大道，南臨園博園南路，西側(cè)為長辛店北十一路；本項(xiàng)目總占地面積202345.89m2。其中，地上建筑面積122441.71m2，地下建筑面積79904.18m2，工程任務(wù)量主要包括6棟住宅樓（1#～6#樓）、兩棟配套公建（7#樓配套商業(yè)、8#樓為托老所）、3棟配電室和一個地下車庫；項(xiàng)目整體建筑高度13.55m；1#、2#、3#配電室分布在1層；地下車庫為三層；抗震設(shè)防烈度8度，結(jié)構(gòu)耐久年限50年；施工總工期為950日歷天。

2 地下室混凝土墻體裂縫特點(diǎn)

本工程在施工過程中，對地下室混凝土墻體裂縫狀況進(jìn)行了仔細(xì)檢查，發(fā)現(xiàn)存在以下問題。

（1）地下室混凝土墻體裂縫垂直地面、相互平行并伴有少數(shù)斜向裂縫，但傾斜角度不大，一般在0～30°之間。

（2）根據(jù)測量結(jié)果，墻體裂縫寬度基本在0.3mm左右，長度幾乎接近墻高，且中間寬、兩端變細(xì)，逐漸消失。

（3）墻體裂縫多出現(xiàn)于墻體兩側(cè)的1～2m之間或者是中部等的位置。

（4）混凝土強(qiáng)度等級高的結(jié)構(gòu)比強(qiáng)度等級低的結(jié)構(gòu)，裂縫出現(xiàn)的概率更高。

（5）裂縫多出現(xiàn)于施工后不久，同時(shí)與氣溫變化有關(guān)。

（6）回填土完成后，裂縫處會出現(xiàn)滲水現(xiàn)象，但滲水量一般不大。

3 地下室混凝土墻體裂縫形成原因

由于墻體裂縫出現(xiàn)在施工后不久，墻體承受外荷載較小，因此荷載裂縫的可能性較小，結(jié)合豎向裂縫及斜向裂縫的形狀、大小及出現(xiàn)的位置［4-6］，可見墻體裂縫應(yīng)為施工早期裂縫。

3.1 泵送混凝土引起的墻體裂縫

混凝土泵送施工要求混凝土要達(dá)到泵送要求，如果混凝土強(qiáng)度等級相同，采用泵送混凝土?xí)r，水泥用量就會較普通澆筑混凝土有所增加，而水泥用量越多，水化熱就會越高，就越容易形成溫度應(yīng)力裂縫。

如果水泥用量不變，為保證塌落度，可以提高用水量，也可以加入一定比例的高效減水劑。在采用泵送混凝土施工時(shí)，水灰比一般會高于普通混凝土5%～10%［7］，由此對混凝土造成不利影響。

本項(xiàng)目在施工時(shí)為降低混凝土泵送阻力，保證其具有良好的和易性，受原材料性能、配合比設(shè)計(jì)等影響，泵送混凝土有增加水泥用量傾向，導(dǎo)致混凝土在硬化收縮階段出現(xiàn)裂縫的概率增大。

3.2 內(nèi)外環(huán)境因素引起的墻體裂縫

（1）地下室墻體厚度、長度、環(huán)向封閉狀況形成的約束關(guān)系均會對裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展造成一定程度影響，通常情況下，如果地下室混凝土墻體越厚，水化熱和溫度應(yīng)力就會越高，越容易產(chǎn)生裂縫。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，如當(dāng)?shù)叵率覊w厚度超過500mm，墻體混凝土溫度應(yīng)力及自約束應(yīng)力不容忽視，極易產(chǎn)生裂縫。本工程施工經(jīng)歷夏季，氣溫較高，地下室墻體已屬于大體積混凝土澆筑，水化熱效應(yīng)明顯，所以開裂傾向進(jìn)一步增加。

（2）受外界溫濕度等環(huán)境因素變化影響，混凝土墻體裂縫也會出現(xiàn)延展或變寬。

3.3 材料質(zhì)量引起的墻體裂縫

地下室混凝土墻體裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展，很多與混凝土材料質(zhì)量不穩(wěn)定、不合格因素相關(guān)，比如普通硅鹽酸水泥安定性不符合要求、不同規(guī)格批次的水泥混用、砂石中含泥量超標(biāo)、含較大顆粒泥塊、骨料粒徑偏小、外加劑質(zhì)量不合格等，都是造成混凝土墻體裂縫產(chǎn)生的重要原因。

3.4 不均勻沉降引起的墻體裂縫

地基土體變化、軟弱地基及其載荷不均勻、地基浸水等因素，均有可能造成基礎(chǔ)的不均勻沉降，當(dāng)不均勻沉降發(fā)展到一定程度時(shí)，混凝土墻體拉應(yīng)力就會超過材料本身的抗拉能力，從而導(dǎo)致出現(xiàn)裂縫。因此，凝土墻體裂縫形成的原因有時(shí)也會受地基變形影響。綜合本工程裂縫特征以及地基情況良好，基本可以排除這項(xiàng)原因。

3.5 時(shí)效因素引起的墻體裂縫

混凝土墻體在長期壓力作用下，除在荷載作用之初產(chǎn)生瞬時(shí)壓縮變形外，還會由于徐變效應(yīng)而出現(xiàn)變形后期增長。根據(jù)現(xiàn)有研究成果和工程實(shí)踐結(jié)果，對受彎構(gòu)件由于時(shí)效導(dǎo)致的后期變形可以達(dá)到初期變形的2～3倍，對混凝土墻體時(shí)效因素仍然存在，時(shí)效因素也是裂縫出現(xiàn)與發(fā)展的重要原因。

3.6 施工因素引起的墻體裂縫

（1）在混凝土拌合過程中，由于混入大量的雜質(zhì)、含泥量較大的砂石，配合比控制不嚴(yán)格，攪拌時(shí)間不足、水灰比過大、拌合物出機(jī)溫度及澆筑溫度過高或過低，是造成產(chǎn)生裂縫的施工原因。

（2）混凝土澆筑時(shí)，模板表面不潔凈、接縫不嚴(yán)、隔離劑涂刷不均等，也會影響混凝土表面質(zhì)量以及出現(xiàn)表面裂縫。另外，當(dāng)模板支護(hù)不牢靠，澆筑振搗混凝土?xí)r出現(xiàn)移位塌陷，也會造成沉陷性質(zhì)的裂縫。在墻體預(yù)埋件周圍、外墻以及底板等區(qū)域混凝土也容易出現(xiàn)缺陷，拉應(yīng)力集中產(chǎn)生裂縫。

（3）根據(jù)相關(guān)規(guī)范與要求，墻體保護(hù)層厚度宜控制在20mm～35mm間。施工過程中，由于模板控制不準(zhǔn)出現(xiàn)偏差、骨料粒徑過大等因素影響均會導(dǎo)致出現(xiàn)保護(hù)層厚度不足問題，在各種因素綜合影響下混凝土開裂傾向增加。

（4）混凝土澆筑后養(yǎng)護(hù)不到位、大風(fēng)或氣溫變化天氣拆模、停止養(yǎng)護(hù)、惡劣氣候條件下強(qiáng)行開展施工，也是產(chǎn)生混凝土裂縫的原因。

4 地下室混凝土墻體裂縫預(yù)防措施

4.1 嚴(yán)格控制混凝土材料質(zhì)量

（1）嚴(yán)把施工材料質(zhì)量關(guān)，加強(qiáng)材料進(jìn)場的質(zhì)量檢測，規(guī)范檢驗(yàn)流程（圖1），嚴(yán)禁不合格的材料被用到工程施工中。

圖1 施工現(xiàn)場的材料檢驗(yàn)流程圖

（2）選用安定性合格和質(zhì)量優(yōu)良的水泥，滿足規(guī)范對最大水泥用量的要求，且盡量降低水泥用量，減少混凝土收縮量。

（3）嚴(yán)格控制粗細(xì)骨料粒徑的大小和級配，保證含泥量不超標(biāo)。根據(jù)規(guī)范要求，泵送混凝土粗細(xì)骨料最大粒徑與泵送管道內(nèi)徑之比應(yīng)不超過1:3，采用卵石時(shí)應(yīng)不超過1:2.5。另外，粗骨料應(yīng)連續(xù)級配，粒徑含量不超過10%；細(xì)骨料應(yīng)當(dāng)使用中沙，粒徑為0.315mm以下，比例應(yīng)為15%-20%。

（4）進(jìn)行骨料堿活性試驗(yàn)，選用非活性骨料，保證不發(fā)生堿集料反應(yīng)。

（5）盡可能選擇低熱品種水泥，用礦物摻合料替代一定比例的水泥，有效控制水化熱，使混凝土內(nèi)部溫度及溫度梯度得到控制，滿足規(guī)范要求。

4.2 注重混凝土的攪拌與振搗

（1）為保證混凝土密實(shí)性，有效控制混凝土的收縮性，施工時(shí)應(yīng)加強(qiáng)對混凝土攪拌與振搗的控制，并積極引進(jìn)先進(jìn)的攪拌工藝，比如可采用二次投料砂漿裹石或凈漿裹石混凝土制備新工藝，采用輔助振動控制技術(shù)等手段提高混凝土的齡期強(qiáng)度。不同制備工藝混凝土強(qiáng)度對比如表1所示，從表中可以看出，新的制備工藝各齡期混凝土強(qiáng)度均高于傳統(tǒng)常規(guī)工藝。

表1 不同制備工藝混凝土強(qiáng)度對比

（2）采用二次振搗工藝，消除混凝土因泌水在鋼筋、粗骨料下部聚集的水分，提高混凝土的密實(shí)性，防止混凝土局部沉陷而產(chǎn)生裂縫。

4.3 控制混凝土拌合物的出機(jī)溫度

混凝土拌合物的出機(jī)溫度，冬天不能太低，夏天不能過高，否則會造成收縮裂縫風(fēng)險(xiǎn)增加。一般通過控制粗骨料或拌合水的溫度，以對混凝土拌合物出機(jī)溫度進(jìn)行控制。比如當(dāng)夏天正午溫度過高時(shí)，應(yīng)當(dāng)在砂石骨料堆放地點(diǎn)搭設(shè)遮陽裝置，避免陽光直射致使其升溫，必要時(shí)還可以選擇向砂石骨料噴灑水霧，在使用前用冷水沖洗等措施降溫。冬季施工時(shí)，可以選擇對骨料或拌合水進(jìn)行加熱升溫，通過嚴(yán)格控制滿足拌合物出機(jī)溫度要求。

4.4 嚴(yán)格控制混凝土澆筑溫度

工程實(shí)踐表明，如混凝土澆筑入模溫度過高，會促使混凝土芯部溫升值增加，在冷卻過程中還會引起大面積干縮，造成產(chǎn)生裂縫。因此，應(yīng)嚴(yán)格控制混凝土澆筑溫度，通常情況下，混凝土澆筑溫度應(yīng)控制在5℃以上，35℃以下。

4.5 做好養(yǎng)護(hù)和防風(fēng)

待地下室混凝土墻體澆筑完成后，為降低內(nèi)外溫差，避免墻體出現(xiàn)裂縫，應(yīng)及時(shí)對混凝土進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，防止混凝土表面水分快速流失而出現(xiàn)干縮裂縫，使水泥順利水化，提升混凝土抗拉強(qiáng)度，防止混凝土出現(xiàn)溫度裂縫，還應(yīng)持續(xù)養(yǎng)護(hù)到要求的齡期，在大風(fēng)天氣以及溫度突然變化時(shí)，不易停止養(yǎng)護(hù)。另外，養(yǎng)護(hù)期風(fēng)速對混凝土水分蒸發(fā)有顯著影響，應(yīng)做好防風(fēng)措施。在地下室墻體混凝土施工完成后，還應(yīng)及時(shí)進(jìn)行回填，減少環(huán)境變化的影響。

5 結(jié)語

混凝土裂縫是常見的質(zhì)量病害，裂縫的存在會加劇鋼筋的銹蝕，帶來混凝土的剝落掉塊，嚴(yán)重時(shí)對混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性和承載能力造成影響，為此，在實(shí)際工程中，對混凝土裂縫問題應(yīng)予以重視。本文在系統(tǒng)分析地下室混凝土墻體裂縫產(chǎn)生原因基礎(chǔ)上，提出了綜合的防范裂縫措施，即從嚴(yán)格控制混凝土材料質(zhì)量、攪拌與振搗、拌合物出機(jī)溫度、澆筑溫度、混凝土養(yǎng)護(hù)以及回填和防風(fēng)等各環(huán)節(jié)入手，降低裂縫產(chǎn)生幾率，防患于未然，為工程項(xiàng)目建設(shè)質(zhì)量、進(jìn)度和效率保駕護(hù)航。本工程通過以上措施的運(yùn)用，避免了初期澆筑地下室墻體出現(xiàn)的裂縫問題，取得了較好的工程應(yīng)用效果。