地下室混凝土浇筑施工探讨

摘要：地下室混凝土底板防水设计，通常采用抗渗混凝土和柔性外防水法，后浇带20m以内，地下室底板外防水（采用柔性防水）施工期间，尤其是碰到雨季，防水施工更困难。同样，地下室底板后浇带的留置时间，设计要求不少于40d。除降水时间长外，后浇带的清理和凿毛给施工带来一定的麻烦，延长了工期。在地下室外墙施工中采用HEA补偿混凝土防水工法，在混凝土中掺HEA高效膨胀剂，改柔性防水为混凝土结构自防水，改后浇带为加强带，浇筑超长无缝混凝土和间歇式施工法，方便施工。

关键词：混凝土；结构裂缝；超长无缝混凝土；间歇式施工

近年来地下空间的开发利用逐渐普遍，由于功能要求，地下室往往而积大，体量大，超过设置伸缩缝的最小间距。地下室混凝土因裂缝导致渗漏水的现象非常严重，有的甚至影响到建筑物的使用功能和安全。

一、开裂情况

地下室侧壁开裂的情况比较多，裂缝宽度小于0.5mm，间距1-4m，长度有的贯通墙壁全高，侧壁两端附近裂缝较少，中部附近较多。裂缝往往在混凝土浇筑的60天之内出现，随着时间的推移，裂缝数量增多，部分裂缝加宽。尤其是冬季气温骤变的时候。

二、裂缝原因分析

（一）正面原因

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，一种由外荷载引起，因结构承载力不足而发生变形，另一种是结构因温差、收缩徐变、不均匀沉降等因素引起。据统计，在工程实践中，由后者（变形荷载）引起的裂缝约占80%―85%地下室混凝土裂缝大多数属于后者。

混凝土在浇筑后，由于水泥的水化作用，释放大量的水化热，因为混凝土构件表而与构件截面中部温差超过25℃，就引起混凝土内部裂缝，构件表面温度和周围空气温差超过25℃，就引起构件表面裂缝。混凝土浇筑后温度提高，混凝土初期体积有微膨胀作用，以后温度下降体积急剧收缩。混凝土除了温度收缩外，还有较大的化学收缩和干燥收缩，混凝土早期（10-15天）极限拉伸很低，这造成混凝土的早期裂缝。因混凝土的收缩，较高的弹性模量和早期低徐变，会使混凝土内部产生较大的拉应力，超过混凝土的极限拉伸，则是造成混凝土后期裂缝的主要原因。

混凝土在浇筑一个月左右，完成收缩40%，60天内完成收缩65%。混凝土的收缩变形是一个初期大、以后逐渐减少的过程。

（二）负面原因

边界条件如地基和侧面土对混凝土构件的变形约束作用，混凝土构件的刚度差异，使混凝土变形不协调。侧壁混凝土浇捣时地板刚度大，受到地板的刚度约束，早期形成压应力，后期混凝土温度下降，产生拉应力，当拉应力大于钢筋的抗拉强度时则出现裂缝。混凝土变形与限制膨胀条件有关。当气温上升时，地板和底板混凝土因为温度升高而向外膨胀，侧壁和地板相互约束，在侧壁的外侧形成垂直裂缝，当地板和顶板受冷收缩时，侧壁内侧形成垂直裂缝。由于侧壁在边角部分受到的变形量比中部大，同时纵横侧壁的相互约束，因而侧壁两端附近裂缝小，中部附近裂缝多。侧壁内有柱时，由于截面突变，刚度有差异，侧壁的变形受到柱的约束，往往产生应力集中，在离柱1-2m的墙体上易出现纵向收缩裂缝。

三、控制裂缝的措施

现浇钢筋混凝土地下室墙壁最大间距为20m（室外）、30m（室内或土中），对下列情况，如有充分依据和可靠措施，伸缩缝最大间距可适当加大：混凝土浇筑采用后浇带分段施工；采用专门的预应力措施；采取能减少混凝土温度变化或混凝土收缩的措施。当增大伸缩缝间距时，尚应考虑温度变化和混凝土收缩对结构的影响。

伸缩缝虽然是根本解决混凝土收缩裂缝的措施，也有许多缺点，主要是造价高，地下室不能连成整体，影响功能，伸缩缝的防水处理比较麻烦，防水效果并不理想，而近几年来超长混凝土结构的无缝设计与施工技术不断实践与发展，在工程应用中，取得了良好的效益。

四、采取的主要措施

（一）补偿收缩混凝土

即在混凝土中渗入UEA、HEA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ζ2＝0.02%~0.05%，按公式a=μESζ2，可在混凝土中建立0.2-0.7MPa的预压应力，从而抵制混凝土在硬化过程中全部或大部分拉应力，以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拉伸即可控制裂缝：ζ2-Sm≥ζp，使混凝土结构不裂。

（二）膨胀带

由于混凝土中膨胀剂的膨胀变形不会与混凝土的早期收缩变形完全补偿，为了实现混凝土连续浇注无缝施工而设置的补偿收缩混凝土带，根据一些工程实践，一般超过60m设置膨胀加强带。膨胀带要求设置在混凝土收缩应力发生最大部位，一般地板和侧墙长度方向的中间位置。对于超过普通混凝土伸缩缝设置间距的超长混凝土结构，要进行连续无缝施工可设置多条膨胀加强带。它的作用：

1、膨胀加强带混凝土的设计强度常比相邻的混凝土设计强度提高5-10MPa，从而提高膨胀加强带混凝土的抗拉强度，防止混凝土在此部位开裂。

2、膨胀带内混凝土的膨胀剂应比带外其他混凝土掺量高一点，产生较大膨胀，而两侧混凝土的膨胀率较小，形成中部大两边小的膨胀区，从而补偿相应的收缩曲线，使任意长度可以不设伸缩缝。

做法：膨胀加强带宽2-3m，带的两侧布置中5mm的密孔钢丝网，将带内混凝土和带外混凝土分开，目的是不让混凝土中石子通过，钢丝网垂直布置在上下层（或内外层）钢筋之间，网两端分别绑扎在钢筋上。膨胀带内增设10%，平温度加强钢筋。与膨胀带方向垂直布置，两端伸出膨胀带2m各与上下层（内外层）钢筋固定，配筋直径减小，间距加密。

由于设置膨胀带主要是为了避免混凝上旱期收缩变形，故膨胀带的保留时间可为10-15天，这比传统后浇带缩短30人的工期。满足工程连续无缝设计施工的要求。

（三）后浇带

后浇带作为膨胀加强带一样作为混凝土早期短时期释放约束力的一种技术措施，较长久性变形缝己有很大的改进步并广泛应用。根据文献，结构长度是影响温度应力的因素之一，但只在一定范围对温度收缩应力较为显著，因此设置后浇带是“先放后抗、以放为主”的主要技术措施。后浇带的设计做法也各不相同。尤其是带内钢筋是否断开，有的不但钢筋连续，还做加强筋连接。带的宽度具体多少各不相同：

1、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。对于楼板内钢筋和侧壁，由于焊接或搭接施工比较方便均应作断开处理。由于梁钢筋连接焊接等施工比较困难，可以留一部分连续钢筋，尽量切断梁腹纵向钢筋和梁顶纵筋截断，保留梁底钢筋连续贯通。

2、后浇带宽度内钢筋抗拉刚度队远比后浇带两侧混凝土的抗拉刚度队小，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，为施工方便常取800-1000mm，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，这时早期温差和混凝上收缩完成30%-50%

4、材料：用高一等级的微膨胀混凝土封闭，并进行不少于15d的混凝上养护。

5、位置：设在梁墙内力较小位置，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。

五、超长无缝混凝土和间歇式施工及结构自防水的理论依据

所谓无缝施工是相对概念，结构情况可无缝和少缝，但它不包括沉降缝，而是释放收缩应力的后浇缝。用HEA高效膨胀剂补偿混凝土收缩，在混凝土硬化过程中产生膨胀作用，受钢筋和邻位约束，在结构中建立少量预压应力σc。考虑结构安全，膨胀不能太大，且应14d基本结束。HEA替代水泥量10%-12%。不影响强度，膨胀率EZ=2×10－4~3×10－4、μ=0.2%~0.8%下，可在结构中建立0.2-0.7MPa预压应力。这一压应力大致可以补偿混凝土硬化过程产生的温差和干缩应力，防止收缩裂缝，或把裂缝控制在一定范围内（小于0.1mm），基于这一原理，掺HEA的结构自身可满足防水要求并延长后浇缝的长度。HEA混凝土在硬化过程中产生膨胀作用，在钢筋和邻位约束下，钢筋受拉，而混凝土受压，当钢筋抗拉应力与混凝土压应力平衡时：

式中：σc――混凝土预压应力；AS――钢筋的截面积；AC――混凝土截面积；μ――配筋率；ES――钢筋弹性模量；EZ――混凝土的限制膨胀率即钢筋的伸长率%。

上式表明，σc与EZ成正比，而EZ随HEA掺量增加而增加，通过调整HEA的掺量，可使混凝土获得不同的预压应力。根据σx分布曲线，设想在σmax地方给予较大的膨胀应力σc，而在两侧给予较小的膨胀应力，全面地补偿结构的收缩应力，能控制有序裂纹的出现。

参考文献：

1、混凝土使用手册(第二版)[M].上海交通大学出版社,1995.

2、GB50204-2002混凝土结构工程质量验收规范[R].

（作者单位：福建省第五建筑工程公司）

注：“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。”