地下室砼裂縫分析及施工控制探討

■許智洪 ■廈門市翔安區(qū)建設工程質量安全監(jiān)督站，福建 廈門 361102

1 工程概況

翔安某住宅工程，含1#～11#樓，地下室1層，地上17層～30層，總建筑面積為117482m2，其中地下室為27272m2。該項目基礎承臺混凝土采用C35防水混凝土;地下室頂板、底板、外墻的防水混凝土均為C35，采用防水密實性混凝土，設計抗?jié)B等級為P6;除發(fā)電機房、變配電間及種植屋面為一級外其余主體結構的防水等級為二級。

2 地下室砼施工難點分析

本工程地下室東西向寬178.8m，南北向長157.3m，沒有設置永久性變形縫，如何確保地下室混凝土結構不出現(xiàn)有害裂縫和滲漏是本工程施工的難點和重點。本工程地下室建筑面積大、跨度大、結構抗?jié)B抗裂要求高，因此本工程抗?jié)B混凝土量較大，設計抗混凝土的抗?jié)B等級為P6，以確保地下室結構抗?jié)B混凝土的抗?jié)B性能滿足設計要求，杜絕裂縫、滲漏等現(xiàn)象。本工程通過比較確定采用后澆帶與膨脹加強帶結合設置的工藝進行設計，由沉降后澆帶調整基礎不均勻沉降，由伸縮后澆帶及膨脹加強帶解決大面積、大體積及超長混凝土結構產(chǎn)生的溫度收縮應力裂縫，以保證工期并實現(xiàn)地下室的抗裂。

3 地下室裂縫分類

混凝土裂縫按產(chǎn)生的原因可分為兩大類:一、結構性裂縫。結構性裂縫是由外荷載導致的結構次應力所引起的裂縫，包括按照常規(guī)計算的主要應力引起的“荷載裂縫”和由結構次應力引起的“荷載次應力裂縫”;二、非結構性裂縫。非結構性裂縫是由變形變化等因素所引起的，如溫度、收縮、不均勻沉降等產(chǎn)生的裂縫。按裂縫產(chǎn)生的時間又可將其分為硬化前裂縫、硬化過程裂縫和完全硬化后裂縫。

4 地下室裂縫產(chǎn)生原因

4.1 結構本身的原因

地下室混凝土墻體是澆筑在混凝土底板或筏基底板之上的，底板或筏板對新澆筑的混凝土墻體有很大的水平阻力，底板或筏基底板大塊混凝土對墻體的約束是引起裂縫出現(xiàn)的最主要的原因。這種地下室混凝土墻裂縫的分布是很有規(guī)律性的，一般常在暗柱、柱、縱橫墻交接部位及附近出現(xiàn)，多以豎向裂縫形式出現(xiàn)，在墻的兩端則是向向上向墻兩端的斜裂縫，呈45度;門窗及其他洞口則是在洞口角部以45度向上的斜裂縫出現(xiàn)。而且當結構布置對稱的情況下，裂縫在墻面上的分布也具有對稱性。

4.2 隨溫度收縮產(chǎn)生裂縫

凝土墻體在設計時是按照各種荷載組成并根據(jù)結構的承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)兩種情況進行設計，一般所取的計算模式是截取一個單元長度進行計算，根據(jù)計算確定混凝土的強度等級、配筋情況和截面厚度;而在計算時對于結構的溫度收縮應力的影響一般是忽略的，而這種隨溫度收縮產(chǎn)生的裂縫，它是不影響結構的承載能力和使用安全，但對結構的耐久性會產(chǎn)生影響。

4.3 墻體相連部位出現(xiàn)過大的應力集中

墻體受施工和環(huán)境溫度濕度等因素影響較大，容易出現(xiàn)豎向收縮裂縫，混凝土強度等級越高，裂縫出現(xiàn)的機率越大。當柱和墻體連接在一起時，由于柱截面和配筋都比墻體大很多，當混凝土收縮時，在二者產(chǎn)生的收縮變形相差較大的情況下，墻體相連部位因為出現(xiàn)過大的應力集中而出現(xiàn)裂縫。

5 施工階段裂縫控制措施

5.1 砼選用控制

選用有利于抗拉性能的砼級配，盡力減小水灰比、減少坍落度、降低砂率、增加骨料粒徑，降低含泥量及雜質含量。選用影響收縮和水化熱較小的外加劑和摻合料。

另可選用補償收縮砼，即在砼中滲入UEA、HEA等微膨脹劑。例如用UEA膨脹劑，以10～20%等量取代水泥，拌制成補償收縮砼，其限制膨脹率 ξ2=0.02 ～0.05%，按公式 α = μESξ2，可在砼中建立0.2 ～0.7MPa的預壓應力，從而抵制砼在硬化過程中全部或大部分拉應力，以砼的膨脹值減去砼的最終收縮值的差值大于或等于砼的極限拉伸即可控制裂縫:ξ2–Sm≧ξp，使砼結構不裂

5.2 提高鋼筋砼的抗拉能力

砼的抗裂能力取決于砼的極限拉伸值，因此，砼應考慮增加抗變形鋼筋，增強對砼由于長期干縮和氣溫度化引起的熱脹冷縮的抗變形能力。在墻柱連接處設水平附加筋，增加水平溫度筋，在砼面層起強化作用。板頂部的受壓區(qū)連續(xù)配筋，板的陽角及陰角配置放射筋，增加梁的腰筋。選擇冷軋帶肋鋼筋，冷軋扭鋼筋，可明顯增強砼的抗裂能力。

5.3 設置膨脹加強帶、后澆帶

伸縮縫雖然是根本解決砼收縮裂縫的措施，也有許多缺點，主要是造價高，地下室不能連成整體，影響功能，伸縮縫的防水處理比較麻煩，防水效果并不理想。同時近幾年來超長砼結構的無縫設計與施工技術不斷實踐與發(fā)展，膨脹帶、后澆帶成功應用在許多工程上。

5.3.1 膨脹加強帶

設置膨脹加強帶實際上就是一種補償收縮混凝土控制裂縫的技術，其基本原理為每隔一定間距設計一條膨脹加強帶(與周圍混凝土一起澆搗)，在加強帶混凝土中摻加一定數(shù)量的膨脹劑，使其產(chǎn)生適度的膨脹，并對其四周混凝土產(chǎn)生壓應力，以膨脹所產(chǎn)生的壓應力來抵消四周混凝土收縮或沉降所產(chǎn)生的拉應力。

膨脹加強帶做法如下:(1)膨脹加強帶的寬度為2000mm，板梁筋貫通不斷，加強帶內大摻量，帶兩側普通摻量，膨脹加強帶兩側鋪設密孔鐵絲網(wǎng)加固，膨脹加強帶外面用普通摻量以補償收縮混凝土澆筑，其強度等級比兩側提高5mpa。(2)材料。加強帶內摻10～12%sy－g膨脹劑，混凝土強度等級提高5mpa，帶外用常規(guī)摻量8～10%sy－g膨脹劑。其限制膨脹的限制膨脹率0.035%。(3)在加強帶位置，混凝土應先澆加強帶內膨脹混凝土，一般地下室底板較厚，先澆厚度的一半，再澆加強帶兩邊的混凝土的一半高度，然后再澆帶內膨脹混凝土，膨脹加強帶的配筋應加強。

5.3.2 后澆帶

后澆帶是現(xiàn)澆整體式鋼筋混凝土結構施工期間，為了克服因溫度、收縮而可能產(chǎn)生有害裂縫而設置的變形縫，經(jīng)一定時效后再進行后澆封閉，形成整體結構。在建筑工程中，通過設置后澆帶來解決設計中考慮沉降差異或鋼筋混凝土的收縮變形以及混凝土的溫度應力等問題，現(xiàn)已廣泛應用。

后澆帶控制措施:(1)盡量減少穿越后澆帶鋼筋的總量，以盡可能釋放砼的收縮應力。對于樓板內鋼筋和側壁，由于焊接或搭接施工比較方便均應作斷開處理。由于梁鋼筋連接焊接等施工比較困難，可以留一部分連續(xù)鋼筋，盡量切斷梁腹縱向鋼筋和梁頂縱筋截斷，保留梁底鋼筋連續(xù)貫通。(2)后澆帶寬度內鋼筋抗拉剛度EAs遠比后澆帶兩側砼的抗拉剛度EA小，拉伸變形將主要由后澆帶寬度范圍內的鋼筋提供，對于鋼筋全部截斷的后澆帶，為施工方便常取800－1000mm，但對于鋼筋連續(xù)的后澆帶，盡可能增大后澆帶的寬度。(3)后澆帶保留時間為42～60d，一般為60d，這樣早期溫差和砼收縮完成40—65%。(4)后澆帶混凝土必須采用無收縮混凝土，可采用膨脹水泥配制，混凝土的強度應提高一個等級，其配合比通過試驗確定，宜摻入早強減水劑。(5)后澆帶設在梁墻內應力較小位置，后澆帶間距為30～40m。后澆帶可做成企口式，在澆砼前，必須鑿毛清理干凈。

5.4 施工控制措施

優(yōu)化砼配合比設計:盡可能不采用泵送砼，采用泵送砼時應盡力減小水灰比、減少坍落度、降低砂率、增加骨料粒徑。通過試驗優(yōu)選合適的外加劑和摻合料，適當降低水灰比和減少水泥用量，選用水化熱低的礦渣硅酸鹽水泥，選用優(yōu)質粉煤灰，砂和石含泥量要小，級配良好，盡量加大骨料粒徑。砼應嚴格振搗密實，提高砼密實度。

6 結 語

本工程竣工驗收時，由建設單位、設計、監(jiān)理單位等相關部門組織驗收，經(jīng)現(xiàn)場檢查地下室底板、剪力墻，均未發(fā)現(xiàn)濕漬現(xiàn)象，也未發(fā)現(xiàn)表面裂縫，說明施工過程中采取的裂縫預防控制措施取得了良好效果。

［1］《混凝土結構設計規(guī)范》GB50010 －2010.2010.

［2］《混凝土結構工程施工規(guī)范》GB50666 －2011.2010.