高層地下室墻裂縫的成因和處理方法

畢宏杰

（太原市玉磊預拌混凝土有限公司，山西太原 030041）

高層地下室墻裂縫的成因和處理方法

畢宏杰

（太原市玉磊預拌混凝土有限公司，山西太原 030041）

由于裂縫的存在和發(fā)展常會使內部的鋼筋等材料產(chǎn)生腐蝕，降低鋼筋等混合材料的承載能力、耐久性等，影響建筑物外觀、使用壽命，嚴重威脅到生命安全，本文敘述了裂縫的成因和處理方法，并提到了預防地下室混凝土裂縫的幾點建議。

地下室；裂縫；處理方法

0 前言

近幾年來，隨著混凝土設備的迅速發(fā)展，越來越多的民用建筑、橋梁結構物在澆筑過程中普遍采用了攪拌站、攪拌樓集中拌制，混凝土是由砂石骨料、水泥、水及其外加劑混合而成的非勻質脆性材料。隨著混凝土施工、本身變形和約束等一系列問題，使混凝土裂縫成了土木、水利、橋梁、隧道等工程中常見的工程病害。由于裂縫的存在和發(fā)展常會使內部的鋼筋等材料產(chǎn)生腐蝕，降低鋼筋等混合材料的承載能力、耐久性，影響建筑物的外觀、使用壽命，嚴重威脅到人民的生命財產(chǎn)安全。因為混凝土裂縫的種類多種多樣，我們這里只談一下高層地下室剪力墻裂縫的成因和處理辦法。

1 工程實例

太原市某高層建筑，地下室二層，地上28 層，全框架結構，建筑面積約為 48000m2，其造型復雜，高為89m，混凝土墻東南兩面長度分別為 46m 和55m，地下室間距為6～7.8m，層高 4.8m，地下室混凝土墻厚300mm。

該地下室二層剪力墻東側澆筑后，為加快模板周轉，養(yǎng)護3天后，開始拆模，發(fā)現(xiàn)墻體有裂縫產(chǎn)生，多為豎向裂縫，有6條，墻的兩側則是向墻端呈 45°向上的斜裂縫，裂縫具有中間寬，兩頭尖滅的特點，在門窗洞口處有2 條以 45°向上的斜裂縫，具有“下大、上尖滅”的特點。

2 裂縫產(chǎn)生的原因

（1）結構本身的原因：地下室墻是澆筑在混凝土基礎底板上，基礎底板對新澆筑的墻體混凝土有很大的水平阻力，底板或筏基底板大塊混凝土對墻體的強勁約束是導致裂縫出現(xiàn)的最本質原因。

（2）設計問題的原因：設計時對溫度變化、混凝土收縮引起的變形、在約束條件下因溫度收縮變形引起的溫度收縮應力對結構裂縫出現(xiàn)和開展的影響沒有考慮或考慮甚少。GB50010—2010《混凝土結構設計規(guī)范》規(guī)定：

現(xiàn)澆鋼筋混凝土墻伸縮縫的最大間距為20～30米，但實際工程中墻長均超過此規(guī)定，更有甚者，一些工程設計突破了規(guī)范規(guī)定外，地下室墻的水平鋼筋仍按構造配置，這是出現(xiàn)裂縫的又一因素?；炷潦湛s，從裂縫特征看出大部分屬于收縮裂縫。地下室混凝土剪力墻收縮較多的主要原因有水泥用量過多、養(yǎng)護不良等，

（3）溫差過大：該建筑物施工時正值冬季，晝夜溫差較大，根據(jù)施工情況和裂縫形狀，該建筑物所形成的裂縫應為溫度收縮、膨脹裂縫，呈垂直型發(fā)育，因當時氣溫劇降，模板之間保溫較差，因此混凝土變形遭受剛度、強度較大的約束，使構件產(chǎn)生拉應力。

（4）施工養(yǎng)護的原因：墻體結構的散熱面大、與空氣接觸面大，水分蒸發(fā)相對較大。加以墻體混凝土澆筑時，一般混凝土的降溫階段尚未完成，底板溫度還高于環(huán)境溫度，這就加劇了新澆筑混凝土的水分蒸發(fā)。即使完成規(guī)定時期的養(yǎng)護，在一定時期內，墻體暴漏在空氣中，受到環(huán)境溫度，濕度變化影響，已有的裂縫在一定程度內也會有發(fā)展和變化，也可能有新的裂縫產(chǎn)生。

3 裂縫的處理方法

3.1 充填法

沿裂縫切出15～20mm 的 V 型槽，常用材料有環(huán)氧樹脂類、氰凝、聚氨酯類等。混凝土表面應堅實、清潔，有的表面根據(jù)材料要求還要求干燥。以涂抹環(huán)氧樹脂類為例，其處理要點是先清潔需處理的表面，然后用丙酮、二甲苯或酒精擦洗，待干燥后用毛刷反復涂刷環(huán)氧漿液，每隔3～5min 涂一次，至涂層厚度達到1mm左右為止。國外曾報道用這種處理方法的環(huán)氧漿液滲入深度可達16～84mm，能有效防止?jié)B漏。

3.2 灌漿法

灌漿材料常用的有環(huán)氧樹脂類、甲基丙烯酸甲酯、丙凝、氰凝和水溶性聚氨酯等。其中環(huán)氧類材料來源廣，施工較方便，建筑工程中應用較廣；甲基丙烯酸甲酯粘度低，可灌性好，擴散能力強，不少工程用來修補縫寬≥0.05mm的裂縫，補強和防滲效果良好。環(huán)氧樹脂漿液和甲基丙烯酸酯類漿液配方可參考 CECS25:90《混凝土結構加固技術規(guī)范》。灌漿方法常用以下兩類：一類是用低壓灌入器具向裂縫中注入環(huán)氧樹脂漿液，便裂縫封閉，修補后無明顯的痕跡；另一類是壓力灌漿，壓力常用 0.2～0.4MPa。此工程用水溶性聚胺酯處理地下室混凝土裂縫，雖然裂縫較寬，滲水較嚴重，但經(jīng)用聚胺酯灌漿處理后，再無滲漏。

4 預防地下室混凝土墻裂縫的幾點建議

混凝土本身是帶裂縫工作的材料，混凝土熱脹冷縮是不可抗拒的自然規(guī)律，干縮濕漲是混凝土的本性，而混凝土的結構又是處在復雜多變的環(huán)境和約束條件之中。因此，影響混凝土裂縫產(chǎn)生和發(fā)展的因素很多，尤其混凝土墻體裂縫是控制的重點，也是當前的一大技術難題。裂縫控制是涉及到多學科、多方面的系統(tǒng)工程。著名裂縫專家王鐵夢教授對混凝土裂縫控制提出了放和抗的觀點，這是對裂縫控制最本質的闡述。“放”是降低對結構的約束程度，使產(chǎn)生的約束應力小于當時混凝土的抗拉強度，防止裂縫產(chǎn)生?！翱埂笔翘岣呋炷两Y構本身抵御裂縫產(chǎn)生的能力，或提高結構的抗裂能力，根據(jù)這一原則，在當前的認識水平上，從設計、材料、施工及使用方面關注裂縫的控制，使降低裂縫的出現(xiàn)在一定程度上得到緩解。

4.1 優(yōu)化設計

（1）根據(jù)墻體裂縫的特點，宜在墻中部三分之一墻高的范圍，在附壁柱和暗柱的柱墻交接部位增加細而密的水平構造配筋，以控制豎向裂縫及 45°方向裂縫。

（2）合理設置后澆帶，合理劃分溫度區(qū)段，以減小混凝土收縮應力。

（3）加強水平鋼筋的配置。應注意三個問題：第一，水平鋼筋保護層應盡可能小些；第二，防裂鋼筋的間距不宜太大，可采用小直徑鋼筋小間距的配筋方式；第三，考慮溫度收縮應力的變化加強配筋，將水平鋼筋置于豎向鋼筋之外是有效的裂縫控制措施。

（4）在確定混凝土強度等級時，宜采用60 天或90 天后期齡期強度，可以在滿足設計對承載能力和抗?jié)B要求的前提下減少水泥用量，從而減小混凝土的溫度收縮變形和應力。

4.2 優(yōu)化配合比設計

優(yōu)化配合比是在保證設計要求的強度等級、抗?jié)B等級、耐久性、良好的施工性能的前提下，采用較低的水泥用量、較小的水膠比配制出混凝土水化熱相對較低、體積收縮相對較小，有利于墻體裂縫控制的混凝土。

4.3 施工方面措施

（1）模板選用：特別注意模板的牢固和嚴密、鋼筋保護層的控制，對外露面積較大的混凝土墻體、氣溫變化劇烈的季節(jié)以及冬季不宜使用鋼模板。選用木模時，應充分濕潤，以利于保濕和散熱。

（2）嚴格控制混凝土施工質量，盡量降低不均勻性。除控制混凝土制備和運輸中的質量外，還要注意混凝土澆筑時防止離析，有序的組織分層澆筑、適度振搗，以免墻內出現(xiàn)薄弱面而產(chǎn)生裂縫。

（3）根據(jù)測溫記錄和氣象預報確定拆模時間，保證混凝土內外溫差不超過25℃，溫度陡降不超過10℃拆模后應注意覆蓋和及時養(yǎng)護。

（4）做好混凝土早期保濕養(yǎng)護。應保持混凝土表面持續(xù)濕潤，養(yǎng)護時間不少于施工規(guī)范的規(guī)定。對拆模較早或出于風口部位的墻體，注意水分蒸發(fā)對裂縫產(chǎn)生的不良影響，宜采用“小水慢淋”保濕養(yǎng)護，最好采用涂刷養(yǎng)護液防止水分蒸發(fā)。盡可能抓緊地下結構的驗收和回填，減少混凝土墻體在大氣中的暴露時間。

[1] 鋼筋混凝土結構設計規(guī)范[M]．北京：中國建筑工業(yè)出版社，1999.2．

[2] 馮乃謙．混凝土結構的裂縫與對策[M]．北京：機械工業(yè)出版社，2002.5．

畢宏杰（1978—），男，總工，工程師。［通訊地址］太原市尖草坪區(qū)柏板鄉(xiāng)鎮(zhèn)城村太原市玉磊預拌混凝土有限公司（030041）