地下室外墻產生豎向裂縫的原因分析與處理方案

黃建勇

摘 要：分析了地下室外墻產生豎向裂縫的特征及其原因，根據(jù)裂縫寬度的大小對其處理方案進行了說明，探討了產生裂縫的影響因素，并提出了裂縫控制措施，期望能為類似工程提供參考借鑒，以減少裂縫對建筑物的不利影響。

關鍵詞：地下室外墻；豎向裂縫；混凝土；水灰比

中圖分類號：TU755 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.07.069

隨著城市建設的發(fā)展，地下空間的利用也越來越廣泛，地下室的建設也朝更深、更大的方向發(fā)展，地下室的外墻出現(xiàn)裂縫的情況比較普遍，成為影響工程質量的一個重要因素，直接影響著建筑物的使用功能，降低了建筑物的耐久性。

1 結構設計說明

天津市某工程的地下室為一層，雙向尺寸大約為60 m×60 m，高為5.4 m，混凝土墻厚400 mm。施工時根據(jù)后澆帶分成大約30 m×30 m的4個區(qū)域。

地下室外墻的混凝土強度等級為C40，抗?jié)B等級為P6?？蚣苤W(wǎng)尺寸為8 400～9 450 mm，框架柱截面尺寸為700 mm×700 mm。地下室擋土墻厚度一般為400 mm，地下室外墻體水平分布鋼筋置于豎向縱筋內側，縱筋直徑25 mm，間距100 mm，水平分布筋直徑16 mm，間距150 mm。墻外側鋼筋保護層厚度50 mm，內側鋼筋保護層厚度35 mm。

2 裂縫情況介紹

2.1 裂縫出現(xiàn)的時間

按初始施工工藝，地下室外墻混凝土澆筑完成后24 h拆模，拆模初期未見裂縫，待淋水養(yǎng)護約24 h后，裂縫出現(xiàn)。

經調整施工工藝，延長拆模時間，改為混凝土澆筑完成后48 h拆模，拆模后12 h內出現(xiàn)裂縫。采取60 h拆模時，拆模過程中即出現(xiàn)裂縫。由此推斷，裂縫形成時間在混凝土澆筑完成48～60 h之間。

2.2 裂縫表觀特征

裂縫表觀特征主要有：①裂縫大多數(shù)發(fā)生在與柱相連接的墻上，垂直于底板面；②裂縫從上至下連通，離底板面約0.3～0.5 m處終止；③連墻柱兩側裂縫相對較多，第一條距柱邊0.3～0.6 m，其余裂縫比較均勻地分布在墻中；④地下室外墻拐角處及后澆帶兩側未見裂縫，第一條裂縫距離墻拐角或后澆帶邊緣3.5～4.5 m；⑤墻跨中部位裂縫平均間距1.2～1.5 m；⑥經微裂縫觀測儀實測，裂縫寬度一般都在0.10～0.20 mm之間；⑦經采用超聲波探傷檢測，墻面外側裂縫深度48～75 mm，內側裂縫深度25～41 mm；⑧經對具有代表性的裂縫寬度跟蹤觀測比對，未見裂縫有明顯發(fā)展變化。

3 裂縫產生原因分析

混凝土構件的開裂是由于混凝土的拉應力超過了混凝土的抗拉強度。外墻的水平應力σx是主要控制應力，是經常引起垂直裂縫的應力，外墻的中部即剪應力等于零的位置，σx為最大值，該值與混凝土的彈模、線脹系數(shù)、溫差、收縮差、長高比、長度、約束度和徐變及配筋有關?；炷恋臏囟葢蜏夭畛烧?，升溫為正，引起壓應力；降溫為負，即引起拉引力?；炷恋氖湛s值換算為當量溫差，此當量溫差是負值，應力為拉應力。因此，當混凝土結構的降溫和收縮同時發(fā)生時，混凝土結構承受互相疊加的拉應力，當這拉應力大于混凝土的抗拉強度時，在墻的中部出現(xiàn)第一條裂縫，一塊分成兩塊，每塊板又有自己的應力分布，且其圖形完全相似，但其最大值由于長度減少了一半而減少，此時如果該值仍然超過抗拉強度，則形成第二批裂縫。如此持續(xù)下去，直到σxmax 小于或等于抗拉強度，裂縫穩(wěn)定，不再增加。由于混凝土早期強度較低，抗拉強度更低，因此，在拆模后容易出現(xiàn)裂縫，隨著裂縫的產生和混凝土強度的增加，裂縫的發(fā)展逐漸穩(wěn)定。

結合本工程裂縫的特點，墻體裂縫為混凝土收縮應力裂縫，即混凝土硬化后，在沒有外加荷載的作用下，因自身的收縮而產生裂縫。

4 影響裂縫產生的因素

影響裂縫產生的因素是多種多樣的，與材料、設計、施工等都有很大關系。

4.1 原材料

因原材料因素引起裂縫產生的情況主要有以下幾點：①粗細骨料質量不良。配比混凝土選用的石子和沙子含泥量大，石子不堅固，最大粒徑偏大，且骨料級配和粒形較差，原材料吸水率過大，含有堿活性骨料等。②水泥品種、用量配比選用不當。選用了礦渣硅酸鹽水泥、快硬水泥等收縮性較大的水泥。③礦物摻和料比重偏大，超過膠凝材料的20%以上，導致混凝土凝結力較低。外加劑選擇不當，未考慮外加劑對混凝土水化熱、收縮性的影響。④混凝土和易性較差，塌落度過小或過大。

4.2 設計影響因素

因設計因素引起裂縫產生的情況主要有以下幾點：①地下室外墻沒有設置伸縮縫，長度過長，混凝土收縮應力太大，導致裂縫的產生。②混凝土強度等級選用C40以上，強度等級越高，水化熱越大，墻體容易開裂。③設計墻體厚度較薄，鋼筋直徑偏大，不利于裂縫的控制，尤其是水平分布鋼筋放在內側，對控制墻外側豎向裂縫作用不明顯。④控制混凝土裂縫的構造措施較少，沒有采用補償收縮混凝土，沒有添加抗裂外加劑、碳纖維等抗裂材料。當保護層厚度較大時，未設置抗裂鋼筋網(wǎng)片。

4.3 施工影響因素

因施工因素引起裂縫產生的情況主要有以下幾點：①施工措施控制不嚴格，施工質量控制不到位，混凝土振搗不夠或過度。②澆筑混凝土前未充分濕潤模板，混凝土水分被模板吸收，引起混凝土收縮。且入模時溫度較高，混凝土白天和夜間溫差過大。③拆模過早，導致混凝土水分的喪失過快和降溫過快，收縮應力增加。④養(yǎng)護不及時，不到位，沒有苫蓋，水分流失過快，混凝土表面總處于干燥狀態(tài)。

5 防止裂縫產生的綜合措施

5.1 合理選用原材料，優(yōu)化配合比設計

水泥宜選用水化熱較低的水泥；強度較高的水泥能減少水泥用量，有利于防裂。外加劑選用減水率較高的高效減水劑和性能優(yōu)越的膨脹劑。如果是泵送混凝土，還需摻入緩凝劑，最好選用復合型外加劑，既滿足多種性能要求，又方便施工。

砂、石骨料應選用中、粗砂，且砂含泥量嚴格控制在3%以內，根據(jù)泵送能力，盡量選用粒徑較大的碎石，有條件時選用5～40 mm粒徑的級配石。

盡量采用強度等級較低的混凝土，不宜超過C40，最好在C35以下。在滿足混凝土強度等級和抗?jié)B要求的前提下，盡量減少水泥摻量。盡量選用高性能的混凝土，例如采用補償收縮混凝土，在混凝土中摻入適量的膨脹劑，使混凝土產生微量膨脹來補償其產生的收縮；嚴格控制水灰比，宜控制在0.5以下，水灰比的降低將會提高混凝土的彈性模量，提高其抗裂性能。

5.2 優(yōu)化工程設計

提高墻體的強度和剛度是防止墻體開裂的有效措施，可適當增加墻體厚度和配筋率。合理調整建筑物的“重心”和“形心”的位置，盡量讓其重合，減少偏心傾斜?；A設計應與上部結構荷載相協(xié)調，確保建筑物均勻沉降。由于墻體裂縫是豎向產生，所以應合理利用橫向分布筋；墻體筋設計應采用細徑密排，最好采用雙層雙向鋼筋，角部設置放射筋，預留洞口等薄弱部位應設置加強筋，且水平分布鋼筋放在外側，在滿足規(guī)范要求的前提下盡量減小鋼筋的保護層厚度。在保護層厚度較大的情況下，可設置抗裂鋼筋，布置“細而密”的抗裂鋼筋、增加鋼絲網(wǎng)片等能夠有效解決應力集中問題，提高抗拉性能。

5.3 做好施工管理，加強施工過程控制

混凝土澆筑前，先對模板灑水濕潤，防止模板過多吸收表面混凝土內水分，造成混凝土干縮。晝夜溫差大的情況下，在內外模板外覆蓋草簾，加強保溫和保濕。加強混凝土的養(yǎng)護工作，養(yǎng)護工作應盡早進行，并適當延長，但不宜過早采取松模澆水的做法，以免加劇溫差。縮短澆水養(yǎng)護間隔，并延緩拆模時間，墻板內部與表面溫差小于15 ℃以下時，方可拆模。

6 裂縫處理方案

裂縫處理方案現(xiàn)行比較常用的做法是采用做“V”形槽，然后在槽內填充高強度黏結性材料進行封堵的方法?！癡”形槽的尺寸一般是沿裂縫切出寬約10 mm、深10～20 mm的槽。根據(jù)裂縫寬度的不同，在“V”形槽內采用不同的黏結性材料。

當裂縫寬度在0.01～0.10 mm之間時，可灌入環(huán)氧氨脂；當裂縫寬度在0.10～0.30 mm之間時，可灌入環(huán)氧樹脂膠泥；當裂縫寬度大于0.3 mm時，可直接采用水泥灌漿。

本工程的裂縫寬度都在0.10～0.20 mm之間，采用涂抹環(huán)氧膠泥封閉的方案對裂縫進行處理。環(huán)氧樹脂膠泥具有抗?jié)B、抗凍、耐鹽、耐堿、耐弱酸腐蝕性能，與混凝土黏結力強。熱膨脹系數(shù)與混凝土接近，不易與混凝土基體脫開，耐久性好，可在潮濕環(huán)境下硬化，使用壽命可達50年以上，適用于混凝土構件表面裂縫的修補。

7 環(huán)氧樹脂膠泥施工流程

7.1 表面處理

用角磨機沿裂縫走向對墻面進行打磨處理，表面打磨寬度不小于10 mm，裂縫處打磨深度不小于10 mm，使混凝土墻面粗糙，提高環(huán)氧膠泥與混凝土墻面的黏結力，打磨完后用鋼絲刷和壓縮空氣將混凝土碎屑粉塵清除干凈。墻體裂縫修補如圖1所示。

7.2 環(huán)氧樹脂膠泥配置

檢查內裝乳液、固化劑、專用砂漿均無破損、漏灑、受潮結塊現(xiàn)象，每桶中乳液、固化劑和專用砂漿的配比為1∶3∶16.

配料時，先將乳液和固化劑搖勻后按照1∶3的比例倒入桶中，并充分攪拌混合均勻，然后邊攪拌邊緩慢加入專用砂漿，直至攪拌成均勻的膠泥狀。如果混合后較黏稠或不易攪拌均勻，可加入少量清水稀釋（摻水量不超過膠泥重量的10%）。

7.3 封閉

用抹刀將調和均勻的環(huán)氧樹脂膠泥涂抹在墻面打磨部位，涂抹時要邊壓實邊抹光，裂縫處厚度不小于10 mm，封閉完成24 h后方可進行下一道工序施工。待環(huán)氧膠泥硬化后，將環(huán)氧膠泥表面打磨平滑，以免影響防水施工。

8 結束語

本工程地下室外墻裂縫為混凝土收縮應力裂縫，寬度未超過規(guī)范限值要求，且經過一段時間的觀測，裂縫數(shù)量無新增，寬度和深度未發(fā)展，采用做“V”形槽涂抹環(huán)氧膠泥封閉的方案對裂縫進行處理，效果很好，滿足了耐久性要求。通過影響裂縫產生因素的詳細說明和控制措施的總結，為類似工程提供參考經驗。

〔編輯：王霞〕

Abstract： The basement wall produce Characteristics and Causes of vertical cracks， the crack width according to the size of their treatment options are described， discussed the factors cracks and crack control measures put forward， hoping for a similar project provide a reference for， in order to reduce the adverse effects of cracks on the building.

Key words： basement wall； vertical cracks； concrete； water-cement ratio