地下室墙壁混凝土裂缝的成因,与原材料选择、结构设计、施工工艺等环节有关。混凝土裂缝控制包括预防和治理两个方面的措施,以预防为主。
结构设计涉及结构形式、构造措施、配筋及超长结构裂缝控制等,原材料涉及原材料优选及控制、配合比设计优化及混凝土出厂质量控制等;施工工艺涉及混凝土浇注、水化热温升控制、施工缝与后浇带设置、综合养护等。
地下室墙壁混凝土裂缝既受结构、环境、混凝土本身和施工工艺影响,也受混凝土生产组织和施工精细化管理的影响。
本文在查阅国内外文献的基础上,对地下室墙壁混凝土裂缝的成因、预防和处理进行了分析,以期为实际工程中地下室墙壁混凝土的裂缝控制提供一定的参考。
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1、地下室墙壁混凝土裂缝的处理
当地下室墙壁混凝土出现裂缝时,有 2 种处理方法。
① 对宽度 <0.2 mm 的裂缝采用表面涂抹环氧胶泥进行封闭处理,沿裂缝凿出 V 型槽(槽宽 40.0 mm,深 20.0 mm),将剔凿处清洗干净,再用环氧胶泥填实。
② 对宽度≥0.2 mm 的裂缝,采用环氧树脂灌浆,对裂缝进行封闭处理。建议在裂缝处理完后,沿已开裂外墙做一层 4.0 mm 厚 SBS 防水层,防水层施工应满足相关规范、规程的要求。防水层外干砌 60.0 mm 厚页岩砖保护层。
2、地下室墙壁混凝土裂缝的预防
地下室墙壁混凝土受施工、环境温湿度等因素影响,易出现竖向收缩裂缝。
混凝土强度等级越高、坍落度越大,温差和收缩变形越大,开裂概率越大。
柱、墙相连的结构,由于柱、墙的配筋率相差较大,混凝土胀缩变形与限制条件有关,由于温差及应力集中、收缩变形等原因,墙体竖向收缩裂缝易出现在柱、墙交接处暗柱附近 1～2 m 或两暗柱中间,裂缝宽度为 0.1～0.3 mm,属于贯穿性裂缝。
如何降低地下室墙壁混凝土开裂的概率,值得施工单位和混凝土生产企业的工程技术人员思考。
在每个新工地开盘前,监理单位、施工单位、混凝土生产企业应组织召开技术交底会,混凝土生产企业应向施工单位了解工程概况、地下室墙壁等结构的设计要求,包括混凝土强度等级、长度、限制膨胀率、抗渗等级、后浇带、膨胀加强带、施工缝及伸缩缝设置等。
工程实践表明,当存在大体积、大面积及超长混凝土结构,且混凝土强度等级 ≥C 45、伸缩缝或施工缝长度 >30 m 时,由于 C 45 及以上强度等级混凝土的温差、收缩变形较大,混凝土长度较长时会产生更大的收缩值,在地下室墙壁上易出现竖向收缩裂缝,参建各方应采取有效措施减少和防止裂缝的产生。
GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》给出了地下室墙壁结构的伸缩缝最大间距,如表 1 所示。
通过合理设置伸缩缝,将地下室墙壁分割为较小单元,可避免引起较大的约束应力和开裂;设置控制缝(引导缝),引导混凝土裂缝产生在规定位置,并预先做好防渗止水措施,也是控制地下室墙壁混凝土结构开裂的有效措施。
表 1 地下室墙壁结构伸缩缝最大间距
当气候干燥、炎热且暴雨频繁(夏季)或经常处于高温作用时,或者混凝土收缩较大,施工外露时间较长时,伸缩缝最大间距宜适当减小。
JGJ/T 178—2009《补偿收缩混凝土应用技术规程》给出了补偿收缩混凝土的限制膨胀率的设计取值,如表 2 所示。若施工图纸给出的限制膨胀率与表 2 的设计取值有较大差异,工程技术人员应及时向设计人员提出,以便调整。
表 2 补偿收缩混凝土的限制膨胀率的设计取值
当混凝土强度等级 ≥C 50 时,限制膨胀率宜提高一个等级。另外,气候干燥、炎热(夏季)时养护条件差的构件,如结构总长度 >120 m 或室内结构越冬外露施工等,表 2 中的限制膨胀率取值宜适当增加。
补偿收缩混凝土浇注方式和构造形式如表 3 所示。根据 JGJ/T 178—2009 要求,地下室墙壁补偿收缩混凝土的浇注方式和构造形式应根据结构长度按表 3 进行选择,膨胀加强带的间距宜为 30～60 m。
表 3 补偿收缩混凝土浇注方式和构造形式
分段浇注后浇式膨胀加强带
改善配筋方式分散配筋可充分发挥补偿收缩混凝土的膨胀性能,提高补偿收缩混凝土的抗裂能力;在一些薄弱部位增设附加筋,能够发挥补偿收缩混凝土的补偿收缩效果,避免出现有害裂缝。钢筋间距补偿收缩混凝土应采用双排双向配筋,钢筋间距要求如表 4 所示。当地下室外墙净高 >3.6 m 时,在墙体的水平中线部位上下 500 mm 范围内,水平筋的间距宜 ≤100 mm。
表 4 钢筋间距
预防地下室墙壁混凝土裂缝的设计措施包括“降”“放”“限”“抗”等方面的技术措施。目前,墙体水平筋间距一般设计为 200 mm,对混凝土裂缝控制不利。水平分布筋宜采取细而密的配筋原则,钢筋间距应取下限为 100 mm。水平分布筋宜绑扎在竖向分布筋的外侧,这样对混凝土裂缝控制有利。
若混凝土收缩较大,可在外侧加设抗裂钢筋网。
在混凝土生产过程中,应选用水化热低的普通硅酸盐水泥,根据有关标准、规范严格控制骨料含泥量、泥块含量,掺加优质矿物掺合料、膨胀剂和高性能减水剂,选用对硬化混凝土收缩影响较小的外加剂,用水量宜 ≤160 kg/m3。
在满足施工要求的前提下,尽可能采取较小的混凝土坍落度,入模坍落度宜 ≤180 mm。在混凝土浇注过程中,应均匀、对称下料,振捣时避免欠振、过振和漏振,浇注层厚度宜为300～500 mm。地下室墙壁混凝土须一次性浇注完成,分层浇注时,须在前层混凝土初凝前将次层混凝土浇注完毕,水平方向不留施工缝。
掺膨胀剂的补偿收缩混凝土要加强养护。
混凝土浇注后 7 d 内湿养护,可发挥混凝土的膨胀效应,如不养护或养护马虎,难以发挥膨胀剂的补偿收缩作用,反而更容易开裂。
GB 50666—2011《混凝土结构工程施工规范》要求,补偿收缩混凝土浇注后,应带模养护 3 d;
GB 50119—2013《混凝土外加剂应用技术规范》要求,带模养护结束后可采取挂湿麻袋、覆盖节水保湿养护膜等保湿养护措施,养护期宜≥14 d,养护确实有困难时,养护期应≥7 d,1～7 d 养护相当重要。冬季施工时,墙体拆模时间应延长至 7 d 以上,表面不得直接洒水,可采用塑料薄膜保湿,在薄膜上再覆盖岩棉被等保温材料。
3、结 语
(1) 混凝土裂缝按形成原因分为荷载裂缝和非荷载裂缝,混凝土裂缝控制包括预防与治理两个方面的措施,以预防为主。
(2) 地下室墙壁混凝土裂缝的成因,与原材料选择、结构设计、施工工艺等环节有关。混凝土裂缝产生的内因为混凝土的固有属性和结构设计,混凝土的温差、收缩变形是主因,结构设计主要体现构件长度、水平分布筋及应力集中等因素;外界因素为外因,应采取相应措施使外界因素对混凝土开裂的影响降到最低。
(3) 地下室墙壁混凝土受施工、环境温湿度等因素影响,易出现竖向收缩裂缝,混凝土强度等级越高、坍落度越大,温差和收缩变形越大,开裂概率就越大。因此应从设计、原材料选择、施工等方面综合控制,避免有害裂缝的产生。
