高层地下室外墙裂缝的预防与控制

摘要：论文首先通过对地下室外墙易产生裂缝的现象进行了原因分析，提出了预防及修补措施。

关键词：地下室混凝土外墙；裂缝；原因；防治；处理

随着城市建设的飞速发展，城市空间资源的逐步减少，带有地下结构的多高层建筑越来越多，在大多数工程项目中，地下室单层面积往往较上部工程的单层面积更大，地下室外墙多为超长结构，而且混凝土强度等级较高，裂缝现象也越来越普遍，并常伴有渗漏水的情况，容易导致钢筋锈蚀，存在一定的安全隐患，如何有效地对裂缝进行预防和控制，提高地下室的使用功能，是众多工程技术人员多年来不断探讨研究的重要课题。

一、地下室外墙产生裂缝的后果

地下室外墙裂缝破坏了结构的整体性、耐久性和防水性，影响建筑物的正常使用。本地区地下水位较高且地表水丰富，虽然在地下室周边回填时考虑了阻碍水压力的措施，但一般地下室外墙还是长期作用有一定的压力水。在地下室外墙开裂情况下，外墙防水性能势必受到影响，压力水也随之渗透，从而影响正常使用。更加危险的是，由于渗透水锈蚀钢筋，降低结构强度，从而缩短建筑物的使用寿命。

二、地下室外墙裂缝产生的原因

2.1砼自身的收缩裂缝

2.1.1砼硬化收缩。混凝土是由多种材料组成的非匀质材料,它具有较高的抗压强度、良好的耐久性,但抗拉强度低,抗变形能力差,易开裂。砼在浇筑后(4~15)h左右，水泥的水化反应激烈，在浇捣结束趋向稳定的过程中，由于混凝土水化热释放所引起的温度变化以及混凝土泌水蒸发等作用,导致混凝土收缩变形。

2.1.2砼碳化收缩。大气中的二氧化碳与水泥的水化物发生化学反应引起的收缩变形。碳化速度随二氧化碳浓度的增加而加快。

2.1.3砼干燥收缩。水泥石在干燥和水湿的环境中要产生干缩和湿胀现象。

2.2工程结构问题引起的裂缝

由于墙体混凝土结构超长收缩变形较大, 地下室外墙往往所产生的拉应力超过混凝土抗拉强度;同时,在水平方向由于收缩变形受到了先行完成的地下室底板结构的约束,阻碍主体结构的自由收缩而引起的,所以地下室外墙长度越长,其收缩应力也越大,严重时会产生贯穿结构的有害裂缝。

2.3温差原因引起墙体裂缝

由于工程的特殊环境, 施工过程中将出现混凝土内外温差、昼夜温差、日晒雨淋及拆模时间过早等情况。地下室外墙的暴露时间是个很重要的参数,一般而言,薄而长的地下室外墙对环境的温度、湿度较为敏感,会因附加的温度应力而导致墙体开裂。值得注意的是,工程设计通常将地下室外墙按埋入土中或作为室内结构考虑,而事实上,很少有当地下室外墙结构完成后就进行土方回填的情况,一般暴露时间越长,出现裂缝的几率就越大。

2.4混凝土的施工质量引起的裂缝

钢筋混凝土结构因施工质量出现裂缝的原因有:原材料质量较差,如骨料级配太差、含泥量超标、使用高水化热水泥和混凝土坍落度过大;浇捣过程中任意加水、浇捣不够密实、漏振或振捣时间不够;使用过期的U EA 微膨胀剂以及混凝土养护不良等因素,这些均会导致钢筋混凝土结构出现裂缝。另外,目前普遍采用商品混凝土和泵送技术,更导致了混凝土收缩的增加,加大了出现裂缝的可能性。

针对地下室砼外墙而言，砼的收缩裂缝是裂缩产生的最主要原因。

三、裂缝的预防与控制

3.1 工程设计优化

3.1.1认真审学图纸,同业主、监理及设计统一思想、统一认识;结合工程实际向设计提出合理化建议,以保证工程质量,满足设计要求。

3.1.2加强水平钢筋的配置。水平钢筋保护层应尽可能小些;防裂钢筋的间距不宜太大,尽可能采用“细而密”的配筋方式;考虑温度收缩应力的变化加强配筋。根据我们以往的施工经验，不仅水平钢筋疏密程度对砼墙体开裂有很大影响，而且钢筋外形对开开裂也有一定影响，这是由于钢筋对砼变形抑制作用是通过钢筋表面与砼之间的粘结力实现的。粘结力的大小与钢筋表面积、表面形状、砼的强度和应力大小等因素有关，因此地下室外墙应全部采用螺纹钢。

3.1.3控制墙体混凝土的强度等级。混凝土的强度等级过高,将使混凝土内水泥含量加大,容易造成混凝土的收缩,一般墙体混凝土强度等级不宜超过C40。

3.1.4在地下室外墙顶与地上主体间增设暗圈梁一道，这可以增加剪力墙的抗裂度，阻止裂缝向上延伸发展。

3.1.5按照设计规范要求合理设置后浇带，同设计研究后浇带的位置、性质及类别,以利于施工采取措施。没有充分依据时,不得任意突破设计规范关于伸缩缝最大间距的规定。应注意满足《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)的要求:“位于气候干燥地区、夏季炎热且暴雨频繁地区的结构或经常处于高温作用下的结构,可按照使用经验适当减小伸缩缝间距”。后浇带距离一般以30m左右为宜。

3.2调整砼配合比，降低砼收缩量

3.2.1采取减少水泥用量的方法以降低水化热。在保证混凝土强度的前提下，选用优质粉煤灰外掺合料代替一定量的水泥，起到保证混凝土和易性的作用，又可减少水泥用量，降低混凝土水化热，减少干燥裂缝。地下室外墙混凝土中粉煤灰掺量一般不大于水泥用量的20％。实践证明,每降低10kg水泥用量,水泥水化热将减少1℃。

3.2.2通过掺用高效减水剂，减少砼的单位用水量，从而减少砼中多余水份的蒸发，达到降低砼的收缩量的目的。

3.2.3掺用微膨胀剂。可吸收部分水化热后发生化学反应，在混凝土中产生自应力使结构处于受压状态，以补偿混凝土的收缩，从而避免裂缝的产生，提高混凝土的抗渗和抗压能力。 3.2.4掺加缓凝减水剂，掺量一般为水泥用量0.3％。它可以减少水泥用量、延迟水化热释放速度及降低和推迟放热峰值。

3.2.5选用合适的原材料。水泥宜用低水化热、铝酸三钙含量较低、细度不过细,矿渣含量不过多的水泥。砂、石。宜用中、粗砂,含泥量不大于2%;宜用粒径较大的连续级配、级配良好、含泥量不大于1%的碎石或卵石。

3.2.6添加阻裂纤维。阻裂纤维是目前国内逐渐兴起并被广泛应用的一种新产品,它的抗拉强度(断裂强度)不低于550MPa。混凝土硬化前最脆弱,这时混凝土尚未产生足够的强度抵抗水泥收缩的应力,导致微裂缝,当裂缝发展与纤维相交时,加入的纤维可以部分抵消内部应力,改善裂缝尖端的应力集中,防止裂缝进一步发展。由于加入的纤维呈三维无规则分布,有利于抵消混凝土的塑性收缩。同时无数纤维在混凝土内部形成乱向支撑体系,有效阻碍骨料的离析,使混凝土粘聚性好,从而阻止了由于干缩引起的裂缝的产生。

3.3施工技术优化

3.3.1在钢筋安装施工时，必须严格按照设计要求将保护层留设到位，避免由于保护层过大或过小，造成露筋或加剧混凝土裂缝的产生。

3.3.2控制混凝土入模温度。 当气温接近40Co时，混凝土入模温度通常可达到60Co左右，加剧了水化热产生时的温度上升。施工时，混凝土运输车不宜长途运输，并宜停在荫影处。砼浇筑前对模板进行浇水降温。

3.3.3混凝土外墙的浇筑采用 “一个坡度、分层浇筑、循序渐进、一次到顶”的浇筑工艺,分层厚度一般不超过80cm;混凝土的入模高度不大于2m。通过分层振捣使混凝土水化热能尽快散失。对浇筑后的混凝土进行二次振捣，增加混凝土的密实度，排除混凝土因泌水在粗骨料及水平钢筋下生成的水分和空隙，增强混凝土与钢筋的握裹力，可以提高混凝土抗压强度10%~20%，从而提高墙体抗裂能力。

3.3.4混凝土表面检查合格后，及时安排防水层施工，经有关各方验收合格后，尽快地进行土方回填。因为土方均有良好的保水性能，是砼较佳的养护介质，并能减少外墙板与大气的温度和湿度差异过大而形成的收缩应力，可有效防止砼后期裂缝的扩展。

四、结束语

高层地下室外墙裂缝的原因错综复杂,但是只要能够做到技术先行、管理到位、科学组织,就可以基本解决地下室的墙体裂缝问题。但目前地下室的墙体裂缝问题仍是社会各界高度关注的一个课题,如何从根本上杜绝外墙裂缝的产生,还有待于今后工程实践中继续探讨和总结。

参考文献

[1]《混凝土结构设计规范》GB50010-2002

[2]《砼结构加固技术规范》CECS25:90