地下室结构裂缝防控方法探讨

[摘要]本文在分析地下室混凝土结构裂缝产生的原因的基础上，从并从设计和施工多个方面提出了预防裂缝产生及发展的措施。

[关键词] 地下室；裂缝；控制措施

[abstract] based on the analysis of the basement concrete structural cracks on the basis of the reasons of, from design and construction and from many aspects are put forward to prevent cracks and the development of the measures.

[keywords] the basement; Crack; Control measures

中图分类号： TU9 文献标识码：A 文章编号：

1 前言

混凝土裂缝地下室侧墙部位裂缝多发生的时间比较早，即在混凝土终凝后就出现裂缝。在混凝土浇筑后一个月之内出现,随着时间的推移裂缝数量增多,裂缝宽度加宽。严重时会产生侧墙渗水,降低地下室的使用性能地下室侧墙混凝土裂缝侧墙裂缝大多为竖向裂缝，一般位于墙体的中间部位，其间距均匀且长度相近，竖向、长度贯通全高。裂缝宽度一般小于0.5mm ，也有个别裂缝宽度超过0.5mm，裂缝宽度从两端到中间逐渐变宽，呈梭形。顶板裂缝多见跨度方向45度,个别穿过两块以上,主楼和塔楼地下室交接区两侧更常见,底板少见。随着时间的推移，裂缝进一步发展，数量增多，但裂缝的宽度变化不大。地下室混凝土因裂缝导致渗漏水的现象严重，不仅会影响建筑物的外观，而且降低混凝土抗侵蚀结构的承载力，影响到结构的使用功能和人防工程的密闭性，也影响结构的耐久性和整体性。

2 地下室混凝土开裂分析

混凝土结构裂缝产生的原因比较复杂，概括起来有两类原因，一是由外荷载引起的,包括常规结构计算中的主要应力以及其他的结构次应力造成的受力裂缝。二是由非受力变形变化引起的,主要由温度应力非受力变形变化引起的裂缝。在工程实践中，地下室混凝土早期裂缝大多数属于后者。①混凝土水化热混凝土浇筑后,由于水泥的水化作用,释放出大量的水化热,在一般温度环境中会造成混凝土构件中心与表面之间的温差过大。有专家认为:如果温差超过20℃,在冷却时就会引起裂缝。即:混凝土构件表面与中心温差超过20℃,就引起构件内部裂缝;构件表面与周围空气温差超过20℃,就引起表面裂缝。地下室底板与地下室侧墙混凝土各自收缩的时间不同、刚度的差异，导致相互之间的约束，使混凝土产生裂缝。②混凝土结构施工期收缩随着混凝土施工工艺由半机械化转到现代化泵送工艺后,由于水灰比大,含砂率高,水泥用量多,浇筑速度快,振捣方法不当、养护不及时。混凝土在凝结硬化过程中，由于水泥颗粒不断水化,毛细管及各孔隙游离水逐渐与水泥矿物质水化,转化为凝胶及结晶形成水泥石,使混凝土体积略有变小，而产生更大的收缩变形。由于基础底板侧墙顶板浇筑差异，故前期混凝土其收缩变形已先期进行，两者出现变形差异，约束了变形，使得地下室混凝土产生收缩拉应力。下面就侧墙裂缝宽与长度加以分析。

由文献[1]可得出侧墙最大筑浇长度的计算式。

（1）

式中，为侧墙高度(m)；为龄期 t的弹性模量；为板底对侧墙的水平阻力系数；为混凝土的线膨胀的系数，一般取；为综合温差；为考虑配筋的混凝土极限拉伸值，其齐斯克列里经验公式为，μ为配筋率， d为钢筋直径，为侧墙混凝土抗拉强大强度。

如果，侧墙裂缝，间距减小一半，得最小间距，平均间距的公式

（2）

侧墙裂缝开展的最大、最小及平均宽度的最大计算公式，即

（3a）

（3b）

（3c）

由式（3）可知，随着的增大而增大，裂缝较宽与侧墙长度有关，侧墙开裂时，首先出现的裂缝较宽，往往出现在侧墙中部，随后出现的裂缝宽度减小，往往出现在侧墙两侧。即，裂缝宽度从两端到中间逐渐变宽，呈梭形。

3 控制混凝土裂缝的措施

3.1 设计措施

3.1.1后浇带

结构长度是影响温度应力的因素之一，对温度收缩应力影响较为显著，现行《人民防空地下室设计规范》(GB50038-2005,以下简称规范)中规定要求人民防空地下室设计“在防护单元内不宜设置沉降缝、伸缩缝”。在人防建筑设计施工中,对结构变形的预控处理设置后浇带是“先放后抗、以放为主”的主要技术措施[1]。工程实践经验表明，侧墙长度超过60m时应设置后浇带。

(1）一般设在梁墙内力较小的位置，后浇带间距为30~40m。后浇带可做成企口式，在浇混凝土前，必须凿毛清理干净。尽量减少穿越后浇带钢筋的总量，以尽可能释放混凝土的收缩应力。

（2）后浇带宽度内钢筋抗拉刚度比后浇带两侧混凝土的抗拉刚度要小，拉伸变形将主要由后浇带宽度范围内的钢筋提供，对于钢筋全部截断的后浇带，理论上宽度仅有100mm就可以了，为施工方便其宽度不小于2000mm,但对于钢筋连续的后浇带，尽可能增大后浇带的宽度。

（3）后浇带保留时间为42~60d，一般为60d，减小混凝土早期温差和收缩裂缝。

（4）用高一等级的微膨胀混凝土封闭，并进行不少于15d的混凝土养护。后浇带混凝土掺适量的膨胀剂，既提高了混凝土材料的抗裂性能，也可避免混凝土出现收缩裂缝。

设置膨胀加强带并结合跳仓法施工也可以有效地控制混凝土裂缝。

3.1.2提高混凝土的抗裂能力

混凝土的抗裂能力取决于混凝土的极限抗拉强度，混凝土结构的极限抗拉强度与配筋有关。从公式可以看出，当侧墙水平配筋率不变时，适当减小侧墙水平筋的直径可以增大侧墙的凝土极限拉伸值，有利于阻止侧墙的开裂。当侧墙增设水平抗拉钢筋时，水平配筋率提高，也可以增大侧墙的凝土极限拉伸值，有利于阻止侧墙的开裂。现行混凝土结构设计规范规定，地下室等与土体直接接触的混凝土构件最大裂缝宽度充许值为0.2 mm。当裂缝宽度0.1~0.2mm，水进入混凝土与水泥产生反应，混凝土具有自愈能力。裂缝若控制在 0.1mm以内时，则所配钢筋数量增多而不经济。建议水平配筋率一定时，适当减小侧墙水平筋的直径为宜。

3.1.3 补偿收缩混凝土[2-3]

在混凝土中渗入UEA、HEA等微膨胀剂。膨胀剂通过水化反应,使混凝土产生适量膨胀,在钢筋和邻位的限制下,可大致抵消混凝土干缩及温度收缩时产生的拉应力,防止混凝土开裂。同时膨胀剂水化时生成的膨胀结晶使混凝土的抗渗能力大大提高,从而使混凝土结构达到抗裂与抗渗的目的,最终提高其结构的整体抗裂性能。例如用UEA膨胀剂，以10~20%等量取代水泥，拌制成补偿收缩混凝土，其限制膨胀率.02~0.05%，可在混凝土中建立0.2~0.7MPa的预压应力，当混凝土的膨胀值减去混凝土的最终收缩值的差值大于或等于混凝土的极限抗拉强度即可控制裂缝产生，从而抵抗混凝土在硬化过程中全部或大部分拉应力。