地下室墙体非结构性裂缝

【关键词】混凝土；裂缝；成因；控制；修补 

　　1 引言 

　　在青海西宁地区，随着经济的发展，高层建筑物越来越多，建筑物的高度和深度不断增加，地下室的规模越来越大，超长、超深地下室随处可见。而建筑施工由于各种因素的影响，特别是西宁地区气候干燥的特性（这也应该是西北地区的共性了），在工程的结构性能和使用功能存在着一些不尽人意的质量问题。例如，建筑物裂缝问题已成为当前一种较为常见的质量缺陷，其中地下室墙板裂缝较为普遍。 

　　正视地下室墙板砼裂缝现象，分析产生裂缝的原因，采取有效措施预防，对裂缝实施有效的控制与补救是设计和施工专业技术人员需要解决的一大课题。砼结构的裂缝起因复杂众多，表现的形态也千差万别，但基本上可分为两类：第一类是由受力引起的裂缝，即由外加荷载引起的裂缝，称为结构性裂缝。第二类是由变形引起的裂缝，称为非受力变形或非结构性变形裂缝，如温度裂缝、干缩裂缝、化学反应裂缝等。 

　　1.1 裂缝状况的基本表现如下： 

　　1.1.1 裂缝表面形态 

　　裂缝的表面形态基本上是垂直裂缝，在地下室墙面高度范围内从墙板中部向上、下延伸，裂缝中部宽两端窄，一般在楼板下或底板上一定的范围内终止。严重的裂缝可形成地下室顶板和底板的全截面贯通。 

　　沿地下室墙板长度方向的裂缝数量视工程的不同而相差较大，少则仅少量存在，多则每80~100CM即可出现一条，一般在结构梁下发生的可能性较大。裂缝宽度据不完全统计在0.3MM以下的比例占约70%左右，0.3MM―1.0MM占25%左右，1.00MM以上占5%左右。 

　　1.1.2 裂缝产生的时间 

　　早期裂缝在拆模后（一般5天左右）即可发现。随着时间推移，已有的裂缝宽度会逐步加大，新的裂缝会不断出现。根据工程实践，裂缝的发展一般在二个月之内发生和发展迅速，六个月左右逐步稳定。对于有后浇带的工程，会在后浇带封闭之后形成又一个裂缝产生和发展的高潮，并在之后的二~三个月趋于稳定。 

　　1.2 非结构性裂缝产生的原因分析 

　　钢筋砼结构是由钢筋和砼两种截然不同的材料组成，而砼是由水泥、水、细骨料、粗骨料组成，有时还常加入适量的掺和剂和外加剂，其组成复杂，内部结构容易发生变化。对于地下室墙板裂缝，产生的主要原因包括以下几种： 

　　1.2.1 砼收缩 

　　砼是由水泥、水、细骨料、粗骨料组成的胶合人工材料，含有大量的空隙、粗孔和毛细孔，这些孔隙中存在水分，当这些水分在干燥作用下蒸发时会引起砼的收缩。地下室砼浇捣完毕后，水泥浆发生水化反应，在早期的硬化过程中产生少量的收缩。接着，环境的干燥作用使得砼中细孔及微毛细孔中的水产生毛细压力，水泥石承受这种压力后产生压缩变形而收缩，产生“毛细收缩”，是砼收缩变形的一部分。毛细水蒸发完毕后，开始进一步蒸发物理-化学结合的吸附水，这些水分的蒸发引起显著的水泥石压缩，产生吸附变形，是收缩变形的主要部分。 

　　地下室墙板的收缩主要是干缩和自身收缩。砼产生收缩的因素涵盖了材料、配合比、设计、操作条件、养护条件诸方面，其主要影响因素有以下几个方面： 

　　（1）砼组成材料的影响 

　　砼干缩的主要原因是源于水泥石的收缩，水泥用量越多，砼干缩越大，水泥颗粒越细，干缩也越大。水泥用量相同时，砼的干缩随水灰比增大而增大，骨料在砼中对干缩能起到限制作用，其含量越高，弹性模量越大，则干缩越小。 

　　（2）砼养护时间和养护湿度的影响 

　　砼浇注后4~15小时后，水泥水化热反应最激烈，分子链逐渐形成，出现泌水和水分急剧蒸发现象，引起失水收缩。大量的工程实践表明，适当的延长砼养护时间和增加砼养护湿度可以有效地缓减砼硬化过程中的收缩裂缝。 

　　工程实际中，往往一些施工技术人员认为地下室结构将被覆盖或者由于周转材料一时不能到位，而未对地下室结构采取足够的养护时间和养护措施。 

　　（3）配筋影响 

　　混凝土材料结构是非均质的，承受拉力作用时，截面中的各质点受力是不均匀的，存在大量不规则的应力集中点，这些点由于应力集中首先达到极限抗拉强度，引起变形，如无钢筋，当继续受力时，在应力集中处就会出现裂缝，如进行适当配筋，钢筋将约束砼的变形，从而分担砼的内力，推迟砼裂缝的出现。大量的工程实践表明，适当配筋能够提高砼的极限拉伸值。 

　　（4）外加剂的影响 

　　在砼中掺加各种塑化剂、减水剂可以在保持良好的工作性能条件下减少用水量，从而减少砼的收缩。 

　　1.2.2 温度变形 

　　钢筋砼随着温度变化而产生热胀冷缩变形。当此变形受到约束，在砼内部产生的应力超过抗拉极限强度时，砼将会开裂，形成裂缝。地下室墙板在施工中由天气因素或施工原因使得地下室外墙的内外侧存在一定的温差，当温差产生的变形值超过砼的极限拉伸值时，即可产生砼开裂。而工程实践中由于墙板一般不属于大体积砼，施工人员往往会忽略其内外温差产生的变形。 

　　2 裂缝控制措施 

　　钢筋砼结构裂缝控制基于两大途径，其一是“抗”的原因，即保持砼实际抗拉强度大于各种作用产生的拉应力；其二是“放”的原则，即尽量放松对砼变形的约束，降低约束应力。为尽量减少地下室墙板非结构性裂缝可采取以下技术措施： 

　　2.1 优化设计，提高砼结构极限抗拉强度 

　　2.1.1 地下室墙板裂缝多呈现竖向裂缝，根据此特点，可将外墙水平钢筋进行优化。遵循“小直径小间距”有利于抗裂的特点，可通过钢筋等强度代换，采用直径较小，间距较密的钢筋排布方法。 

　　2.1.2 交换横向钢筋和竖向钢筋的位置。以往的工程中通常将水平钢筋放在竖向钢筋的内侧，造成水平钢筋到砼表面的厚度超过50MM，过厚的砼保护层容易使砼产生竖向裂缝。因此，可将水平钢筋放在竖向钢筋的外侧。 

　　2.2 采用高性能砼，优化砼配合比，改善砼性能 

　　2.2.1 采用高性能砼，地下室墙体的砼，除应满足强度指标外，还应具备下列性能：①低水化热和较低的出盘温度，夏季25~30℃，冬季8~12℃。②适宜的坍落度和凝结时间，坍落度12~14CM。 

　　2.2.2 采用补偿收缩砼。采用补偿收缩砼应注意：①应经过试验确定膨胀剂的适宜掺量，并以确保达到补偿收缩砼的性能指标为准；②认真做好养护工作，保证砼处于潮湿状态。前期可带模保温、保湿养护5～7d；拆模后保温养护至14d 。具体方法为：墙面挂草帘、麻袋，定人定时洒水或采用喷水幕、覆盖薄膜。 

　　2.2.3 优化砼配合比，减少砼水化热。①选用中低水化热、低收缩的水泥，不用硅酸盐（纯硅）水泥；②最大限度控制水泥用量，对于C40、C50砼，控制在400kg /M3 以内，掺加粉煤或矿粉替代部分水泥，一般掺量为10%～20%；③掺加适宜的外加剂，改善砼性能；④石子采用连续级配Ⅱ粒级，坚固性良好，空隙率小的石子；砂采用中、粗砂，且严格控制砂、石的含泥量不超标；⑤砼坍落度宜控制在12～14cm之间。 

　　2.3 采取合理施工技术措施，确保砼施工质量 

　　2.3.1 减少墙体内外温差，可以采取保温，设置防晒棚等措施。 

　　2.3.2 减少砼的水化热温升，可采取下列措施：①降低砼入模温度，特别是夏季施工，首先控制砼出盘温度，其次用草袋或麻袋包裹砼输送管道，并浇水降温；②分层浇筑砼，分层厚度小于500mm。 

　　2.3.3 加强砼的保温和保湿措施。砼具体养护方法同前，保温养护还应注意两点：①养护期间随时观察砼表面潮湿度，以便及时采取补救措施；②保温和保湿度兼顾考虑，要综合考虑水化热温升、施工季节、模板等因素，适时变换养护方法。夏季施工，缩短带模养护时间；春秋季施工，白天保湿夜间保温；冬季施工，前期以保温为主；拆膜后不宜接向砼表面浇水，改用喷雾，或挂上草包、麻袋后洒水。