地下室混凝土外墙裂缝成因与预防分析

【摘要】：最近几年来，随着高层建筑的日益增多，在公共建筑、高层住宅等工程中混凝土结构地下室也被广泛采用.但由于工程的工期、规模、工程的重要程度以及业主、设计、施工等诸多方面的原因，使地下室混凝土结构，尤其是外墙部位，屡屡出现裂缝、渗漏等危害结构安全和使用的问题.如何控制外墙有害裂缝的产生，也是国内建筑界一直以来需要研究解决和不断探索的技术难题.通过对外墙有害裂缝的成因进行综合分析，并提出有效的防范措施，可以减少或消除这类工程质量问题，降低工程的维护费用。

【关键词】：地下室外墙；裂缝成因；预防措施

【前言】：随着高层建筑的迅速发展，在公共建筑、高层住宅等工程中混凝土结构地下室也被广泛采用，但由于诸多方面的原因，使地下室混凝土结构，尤其是外墙部位，屡屡出现裂缝、渗漏等危害结构安全和使用的问题。如何控制外墙有害裂缝的产生，是建筑界应该重视的问题之一。

1.外墙裂缝的主要特征

1.1绝大多数裂缝为竖向裂缝，部分裂缝呈有规则分布，一般2～3m一道；

1.2裂缝宽度一般不大，大多数在0.3mm以下；

1.3附墙柱两侧等特殊结构部位裂缝较明显，墙长中部附近较多；

1.4模板拆除后不久可发现细微裂缝，同时随着时间的推移以及内外温差的变化，裂缝还会逐渐增多、变大；

1.5外墙回填土完成后，随着地下水位的上升，可见裂缝处有渗水现象，但长时间后，某些细微裂缝可自然愈合。

2.混凝土裂缝产生的主要原因

2.1收缩裂缝

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。墙体混凝土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。地下室外墙裂缝由于墙体混凝土结构超长收缩变形较大，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。混凝土的最终收缩量约为0.2%～0.45%，收缩值的大小和水泥品种、用量、拌合用水量、骨料规格、振捣密实程度以及养护的好坏等有关，并且在潮湿条件下养护的混凝土比在干燥条件下养护的收缩量要减少6%～8%。

2.2工程设计问题

混凝土的极限拉伸值与配筋有关，水平钢筋对混凝土墙体有十分明显的抗裂作用，其配筋应采取细而密的原则，一般采用8～14mm的钢筋，间距在100～150mm之间较合理。当地下室外墙超长时，其水平方向的应力相对较大，若混凝土整体一次性浇筑，较易产生竖向的应力裂缝。因此，科学合理设置后浇带成为重要的技术措施。将超长结构化整为零，从而减少同一时间内墙体的收缩变形，可使部分应力得以释放，防止收缩内应力集中引起墙体裂缝。

2.3温差原因

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

钢筋混凝土结构出现裂缝的原因有：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UEA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。

3.地下室外墙裂缝的预防措施

地下室外墙裂缝的控制，主要从设计、混凝土配合比优化、施工三方面来考虑。

3.1设计方面

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。

3.1.1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。

3.1.2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”。

3.1.3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。

3.2混凝土配合比优化设计

3.2.1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。

3.2.2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。

3.2.3掺减水剂，以减少混凝土用水量。

3.2.4掺入微膨胀剂，配制成补偿收缩混凝土，国内常掺10%～15%UEA或10%左右的UEA。

3.2.5掺用粉煤灰替代部分水泥，以降低水泥水化热升温。实践证明，每降低10kg水泥用量，水泥水化热将减少1℃。

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施工方面

3.3.1施工技术的优化

3.3.1.1采用保温性能较好的18mm厚的大面积多层夹板代替原钢模板，并使拼缝严密，加固可靠，定位准确。模板中使用的对拉螺栓采用了专门的止水措施，两侧用小木块垫平，待模板拆除后，小心将木块取出，割除对拉螺栓头，用高等级砂浆补平。

3.3.1.2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，采用振动棒垂直振捣，并设专人看模，以防涨模，振动时不得采用振动棒赶送混凝土，不得漏振或过振。

3.3.1.3加强混凝土养护，养护时间不少于14d，混凝土硬化达到一定强度后，及时松动对拉螺栓，让墙体模板与混凝土有点缝隙，在顶部浇水注入模板内，始终保证混凝土表面湿润，带模养护5～7d，拆模后采用麻袋与草包保温，并对其表面裂缝情况做好观察与记录。

3.3.2混凝土的合理选材

我们在选择商品混凝土时，一是要尽量选用收缩量小的水泥，二是在满足施工和易性的条件下，尽量减少混凝土的水灰比，提高粗细骨料粒径。严禁使用早强水泥和带“R”的水泥，此类水泥的收缩比普通硅酸盐水泥的收缩大得多。同时，为减少水泥含量，降低水化热、可适当掺粉煤灰，减水剂和缓凝剂，Ⅱ级粉煤灰用量宜在水泥用量的15%左右，Ⅰ级粉煤灰可加大到20%左右，减水剂和缓凝剂应按其不同品牌的性能要求使用。控制混凝土的水灰比也是避免墙体产生裂缝的关键点，一般C40以下混凝土的水灰比宜控制在0.45～0.5之间，水灰比为0.6的混凝土收缩比水灰比为0.4的增加约40%，水泥用量宜在380kg/m3以下，同时还要控制水泥的细度、粗细骨料的粒径及含泥量。水泥的细度越细，水化越快，对水的消耗要求高，混凝土越容易开裂。黄砂采用中粗砂，砂率不宜太大，宜在35%～38%左右，粗骨料应采用连续碎石，粒径宜在5～25mm，适当可掺点30mm碎石，碎石含泥量控制在1%以内。

3.3.3混凝土浇筑的潮湿养护

为了使水泥顺利进行水化，提高混凝土的极限拉伸和延缓混凝土的水化热降温速度，防止产生过大的温度应力和温度裂缝，应加强对混凝土进行保湿和保温养护。潮湿养护是在混凝土浇筑后，在其表面不断地补给水分。补给水分的方法有淋水、湿砂层、湿麻袋或草袋等，最好在表面盖一层塑料薄膜，这样水可渗入但又起到保湿的作用。

【结语】：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。

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