1、探析高层建筑地下室外墙混凝土裂缝的防治措施摘要：本文作者根据多年来的工作经验，对高层建筑地下室外墙混凝土裂缝的防治措施进行了研究,具有一定的参考意义。 关键词：外墙；裂缝；原因；对策 中图分类号：TU28文献标识码： A 文章编号： 1.引言 高层建筑地下室外墙混凝土裂缝的危害是十分巨大的，一方面会降低现浇砼结构工程的质量，另一方面，不仅影响了混凝土的耐久性，严重时甚至造成垮塌破坏等严重事故。事实上，裂缝的产生通过一定有效的施工措施是可以控制甚至避免的。 2.裂缝形成原因 由于混凝土本身的某些特性，其结构通常会产生细微的裂缝。不同的影响因素会产生不同种类的裂缝。 2.1 施工原因 2.1.1
2、材料选择不当 （1）使用水化热较大的或早强水泥。通常混凝上内外温差过大则会产生温度裂缝。水泥的水化热是混凝土墙体内部热量的主要来源。混凝土浇筑初期，其抗拉强度和弹性模量相对较低，对因水化热产生急剧温升而引起的结构变形约束作用较小，因此结构的温度应力也较小。随着混凝土龄期的增长，其抗拉强度和弹性模量也增大，对内部收缩产生的约束作用也就越来越大，从而产生很大的温度应力。当温度应力大于混凝土的抗拉强度时，结构开裂，便会出现温度裂缝。 （2）水和水泥用量过大，混凝土配合比偏大。混凝土中多余水分的蒸发是引起混凝土体积收缩的主要原因之一。混凝土的拌合水中，只有约 20%的水分是水泥水化所必需的，其余 80
3、%的水都是要被蒸发的。水泥水化过程中不但会产生水化热，还会产生体积变形，且其中多数是收缩变形。此外，水灰比过大容易产生干缩裂缝，这种干燥收缩变形不受约束条件的影响。 （3）外加剂、掺合料掺量过大，不掺粉煤灰，均可造成混凝土升温过快、内外温差过大。如某工程大梁截面尺寸为 2500x3500mm，未掺粉煤灰，浇筑后在有循环水管的情况下，梁中温度最高仍达 75，若不采取其他措施，必将引发严重温度裂缝。 2.1.2 混凝土施工工艺不良 （1）目前，混凝土结构普遍采用泵送的商品混凝土，由于泵送混凝土一般要求和易性较强，易于输送，所以往往坍落度偏大，产生裂缝可能性加大。 （2）养护不当，混凝土外墙表面没有
4、得到充分保湿保温养护，易使外表面失水而干缩。忽视补偿收缩混凝土的养护，膨胀剂未能发挥作用。（3）拆模过早。模板不但起支撑结构的作用，还起到一定的保温保湿作用(尤其是木模板)。拆模过早一则使得混凝土外墙在还没有完全凝固就失去支撑，在荷载作用下容易发生变形，产生裂缝;二则使得混凝土外墙失去了外保温保湿材料，在环境温度、湿度较低的情况下，内外温差和表面干缩的增大将很容易使其产生裂缝。三则由于拆模过早，扰动穿墙螺栓，使得穿墙螺栓处形成渗漏。 （4）后浇带处理不当。清理不彻底;分隔采用细钢丝网，导致形成水泥浆隔离层，使水泥不能良好结合凝固。 （5）混凝土浇筑方法不当。上返梁浇筑方法不当;竖向、水平结构同
5、时浇筑时，连接部位浇筑不当;钢筋密集及预留管道部位振捣不密实。 2.2 设计原因 2.2.1 墙体横向钢筋配筋不合理 实际工程中地下室的外墙设置后浇带的长度均超过了规范中所规定的现浇钢筋混凝土墙体设伸缩缝的最大间距。在超过规范规定后，地下室外墙的水平钢筋配置未有加强措施，仍按照一般的构造配置。 在混凝土中采用细而密的配筋方式，钢筋将能有效约束混凝土的塑性变形，提高混凝土的抗裂能力。如果钢筋直径过粗，对混凝土的约束作用则会大大减少，容易产生裂缝。如某工程为地下 3 层，地上 28 层框筒结构，地下室外墙厚度为 450mm，配筋为双向双层。20200，结果沿外墙每隔 5 一 6m 就出现一道竖向裂
6、缝。 2.2.2“变形缝” ， “后浇带”等设置不合理 根据规范要求，对钢筋混凝土结构板墙最大变形缝间距规定为 2040m 之间，但实际中往往将范围放大 1 一 2 倍，甚至不留后浇带，也不采取其他的技术措施，虽然给施工带来了方便，但也给开裂渗漏留下了隐患。 后浇带是施工期间保留的临时性混凝土收缩变形缝，是一种特殊的施工缝，设置后浇带可以取消结构中永久性的伸缩缝，是解决超长混凝土收缩变形的重要措施。如果后浇带设置间距过大，容易引起混凝土开裂。如某工程，最大边长 200m，中间仅设两道后浇带，后浇带最大间距达 70m，导致在地下室回填土后，工程未交工前，就出现多处开裂渗漏的现象。另有多个工程，由
7、于设计方不同意设置后浇带，结果出现典型的收缩裂缝。对于较大的地下室，后浇带有时可能要设纵横各一道，也可能设纵横各两道。设置时既要考虑分段的距离，又要考虑与上部结构设置后浇带的一致。同时还要考虑施工的方便性， 尽可能留在梁墙布置较少的部位。 3. 控制高层建筑地下室外墙混凝土裂缝的对策 只有同时控制好温度荷载(此处是广义温度荷载，以下皆同)和约束才能有效的控制裂缝。由于两个因素相辅相成，任何一个因素都不可能单独引起裂缝，需要两个因素同时作用才能生成裂缝，因此任何一个因素的不合理均可导致裂缝的产生。 3.1 控制端体温度荷载的有效措施 温度荷载包括以下三部分:水泥水化热产生的温差，环境温差，收缩当
8、量温差。只有分别降低三部分的温差，才能最终降低温度荷载。 降低水泥水化热的温差可以从两方面入手，一是降低水泥水化热的量，二是加强升温期水泥水化热的散发，降低降温期水泥水化热的散发，且注意控制温度的匀速变化。其有效措施有很多，如选用中低热的矿渣硅酸盐水泥，尽可能减少水泥用量，添加延缓热量峰值的粉煤灰掺料或缓凝剂，降低制拌混凝土的原材料砂、石、水的初始温度;升温期定期给墙体模板洒水降温，降温期给模板挂草帘保温、保湿，尽量延迟拆模时间。降低环境温差的有效措施有:关注天气预报，注意并测量实时温、湿度变化，预测可能的大幅度降温或降水，若预测有大幅降温或降水，则采取挂草帘、覆盖塑料薄膜等加强保温的措施，尽
9、早回填防风且使墙体保温。降低收缩当量温差即减少混凝土收缩值的措施如下:降低用水量，合理控制水灰比和混凝土的坍落度，选用粒径较大、质量优良、级配良好的骨料，在满足可泵性的前提下尽可能降低砂率，使用泵送混凝土时添加减水剂、膨胀剂。 3.2 控制墙体约束的有效措施 墙体约束分为自约束和外约束。自约束是混凝土硬化后，由于混凝土本身结构收缩变形差异而产生的。自约束的强度和混凝土的刚度有关，刚度越大，即弹性模量和截面惯性距越大，自约束强度越大，同时混凝土越容易开裂。因此，应尽可能的减小自约束的强度来控制结构开裂。其方法有:浇筑混凝土尽量均匀、密实，使用热膨胀系数小的粗骨料，设计时尽量降低墙体截面和配筋的差
10、异，若无法避免，可采取过渡形式，尽量降低墙体的刚度。 墙体外约束有基础梁，顶板，柱以及梁等支撑或被支撑的结构。当墙体发生收缩变形时，由于这些结构的变形较小或者为零，就会对墙体产生一定的束缚，即产生约束。当外约束的作用与内约束作用相当时，约束附近的应力变化不大，当外约束的作用比内约束作用小时，约束附近的应力较小，当外约束的作用比内约束作用大很多时，约束附近的应力很大。同时约束都有一定的影响范围，在这个范围内，离约束越近的墙体应力变化越大。因此，墙体短方向上的约束要尽可能弱于长方向上的。综上，控制外约束强度的有效措施即尽量缩小墙体和其支撑或被支撑结构的刚度比，减少支撑或被支撑结构的数量，降低结构间
11、的连接强度，尽可能不要将地下室顶板和柱等与外墙同时浇筑。 3.3 从“抗”与“放”的角度控制墙体开裂的综合措施 王铁梦教授在工程结构裂缝控制一书中提出“抗”和“放”的概念。 “抗”是抵抗产生的变形和应力， “放”是释放已有的应力和变形。采用“抗” “放”结合的综合措施能很好的控制墙体的开裂问题。 以下从“抗”应力和“抗”变形两方面介绍控制墙体开裂的有效措施。 “抗”应力可以通过提高混凝土的抗拉强度来实现，其措施有提高水泥的强度等级，混凝土中添加阻裂纤维聚丙烯，振捣密实等。 “抗”变形可以通过减小墙体变形的方法实现，其措施有在墙中布置横向分布筋，且钢筋宜密、直径宜细，使用预应力钢筋给墙体施加反向
12、的变形。 以下从“放”的角度介绍控制墙体开裂的有效措施。 “放”即释放应力或者变形，可以通过降低弹性模量、减少约束强度，给予自由变形来实现。然而弹性模量的降低会直接导致结构变形过大，不满足结构的使用要求，因此，此法不可取。而常用的效措施有设置后浇带或者采用“跳仓法”施工。 4.结束语 建筑工程地下室外墙对防渗、防裂要求高，必须严格按照国家有关规范、技术标准进行设计、施工和监理，进行裂缝的综合控制，减少裂缝对通信建筑工程的不利影响。 参考文献： 1GB5 0010-2010 混凝土结构设计规范S.北京：中国建筑工业出版社，2011. 2中国建筑工业出版社.建筑施工手册M. 3 版.北京：中国建筑工业出版社，1997. 3北京建工集团有限责任公司.建筑分项工程施工工艺标准M. 2 版.北京：中国建筑工业出版社，1997. 4朱炳寅.建筑结构设计问答及分析M.北京：中国建筑工业出版社，2009.
