交流借鑒：地下室外墻容易產(chǎn)生裂縫的原因及預(yù)防措施

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本文選自《商品混凝土》雜志2024年第1期

地下室外墻容易產(chǎn)生裂縫的原因及預(yù)防措施

黃振興，張劍高，孫悅

［摘 要］根據(jù)全國幾乎所有建筑地下室外墻混凝土澆筑完畢后或多或少都會出現(xiàn)裂縫的現(xiàn)狀，本文仔細(xì)分析了裂縫的種類及性質(zhì)，找出了產(chǎn)生裂縫的原因，并制定了相應(yīng)的減少裂縫的預(yù)防措施。

0 前言

所有地下室外墻都會出現(xiàn)或多或少的裂縫，一直困擾著投資方、施工方和混凝土供應(yīng)商。有些裂縫甚至可以發(fā)展成貫穿性裂縫，導(dǎo)致地下室外墻滲水。尤其是沿海地區(qū)地下水中含有大量氯離子和硫酸根離子，順著裂縫滲入混凝土中，造成鋼筋銹蝕。由于銹蝕后的鋼筋體積增大，產(chǎn)生膨脹，導(dǎo)致混凝土進(jìn)一步開裂，逐漸發(fā)展成難以治理的質(zhì)量問題，嚴(yán)重影響地下室墻體結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和壽命。因此，必須分析清楚裂縫性質(zhì)和裂縫成因，制定相應(yīng)預(yù)防和減少裂縫的有效措施，才能保證結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。

1 裂縫的性質(zhì)與種類

1.1 裂縫的性質(zhì)

首先，必須分析清楚裂縫的性質(zhì)。可以從裂縫的形狀和發(fā)生的位置來判斷。地下室外墻一般長度較長，長達(dá)20～30m，高度較高，一般有4.5～5m，因此受到收縮應(yīng)力時(shí)難以釋放。所有地下室外墻幾乎都有裂縫，往往施工單位第一時(shí)間就會認(rèn)為是混凝土質(zhì)量有問題，施工單位為此就會與混凝土公司產(chǎn)生巨大爭議，地下室裂縫問題幾乎困擾著所有施工單位和混凝土供應(yīng)商。我們經(jīng)過現(xiàn)場大量觀察，幾乎所有的地下室裂縫都是每隔2～3m或4～5m有規(guī)律的豎向裂縫，這是明顯的應(yīng)力裂縫，因?yàn)槿绻腔炷翆?dǎo)致的裂縫，形態(tài)是龜裂或雞爪紋。另外同樣的混凝土，在所有地下室外墻后澆帶兩側(cè)5～6m（一個(gè)柱間距）處沒有任何裂縫，這是因?yàn)橛泻鬂矌?，所以兩?cè)5～6m墻體受到的收縮應(yīng)力釋放了，沒有了收縮應(yīng)力，就不會產(chǎn)生裂縫。這就有力地反證了地下室外墻的裂縫都是應(yīng)力裂縫，否則如果是混凝土原因造成的裂縫，就會出現(xiàn)在所有墻體上，也會出現(xiàn)在后澆帶兩側(cè)的墻體上。

1.2 裂縫的種類

（1）貫穿性裂縫，需要修復(fù)的裂縫（見圖1）。

從圖1可以清楚地看出，該裂縫已經(jīng)貫穿，位于墻體下部的裂縫水已經(jīng)滲入。這種貫穿性裂縫，隨著基礎(chǔ)回填，外墻受到回填土側(cè)壓力作用，裂縫寬度會進(jìn)一步加大。這種裂縫必須用高壓注入高強(qiáng)環(huán)氧漿體來修復(fù)和封閉裂縫，否則隨著地下水滲入帶入有害離子，會導(dǎo)致混凝土中鋼筋銹蝕，產(chǎn)生更大質(zhì)量問題；同時(shí)也會因?yàn)榈叵滤疂B漏進(jìn)地下室而帶來無窮煩惱。

（2）無害裂縫，不需要修復(fù)的裂縫（見圖2）。

圖2的裂縫經(jīng)過現(xiàn)場用刻度放大鏡觀察，裂縫寬度小于0.2mm，根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50010—2010第3.4.5條規(guī)定，“對于地下室外墻，其與水土直接接觸的外表面，裂縫寬度限值應(yīng)按0.2mm控制。與室內(nèi)相鄰的內(nèi)表面，設(shè)計(jì)需根據(jù)實(shí)際情況判斷，干燥環(huán)境下裂縫寬度限值可按0.3mm控制，潮濕或蓄水環(huán)境下應(yīng)按0.2mm控制?！睆膱D2中可以清楚看出，該裂縫沒有貫穿墻體，沒有滲水，裂縫寬度也沒有超過規(guī)范規(guī)定，屬于無害裂縫。這樣的裂縫就不需要修補(bǔ)，隨著混凝土墻體齡期增長，粉煤灰進(jìn)一步水化產(chǎn)生的體積略大的水化產(chǎn)物就會自行封閉裂縫。

2 裂縫產(chǎn)生的原因

知道了地下室外墻裂縫是“應(yīng)力裂縫”后，那么就要進(jìn)一步分析應(yīng)力的類型及產(chǎn)生的原因，這樣才能針對性地采取預(yù)防和減少裂縫的措施。通過現(xiàn)場觀察，地下室外墻的應(yīng)力類型主要有以下三種：

2.1 混凝土表面失水形成的干縮應(yīng)力裂縫

第一種裂縫是混凝土表面失水形成的干縮應(yīng)力裂縫。絕大多數(shù)施工單位在混凝土澆筑后24小時(shí)就拆除模板，而且不采取任何噴水保濕養(yǎng)護(hù)措施，混凝土水化及表面風(fēng)干使得混凝土墻體表面失水，導(dǎo)致混凝土表面強(qiáng)度發(fā)展與混凝土內(nèi)部強(qiáng)度發(fā)展不一致，產(chǎn)生干縮應(yīng)力就形成了干縮裂縫。

2.2 溫差應(yīng)力裂縫

第二種裂縫是溫差裂縫。在太倉秋冬季，夜間溫度會低至5℃以下，白天溫度也在15℃以下，而混凝土內(nèi)部溫度會達(dá)到50～60℃（混凝土澆筑后第二天水化放熱達(dá)到峰值，混凝土中心溫度最高），如果不采取保溫措施，混凝土內(nèi)外溫差就會遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過國家規(guī)范“混凝土內(nèi)部與表面溫差小于25℃”的規(guī)定，這樣就形成了溫差應(yīng)力裂縫。這種裂縫往往比較長、比較寬，而且大部分是貫穿性裂縫，危害很大。

2.3 混凝土本身的收縮應(yīng)力裂縫

第三種應(yīng)力裂縫是混凝土本身的收縮應(yīng)力裂縫。混凝土膠材用量過大、砂率過大都會增加混凝土的收縮，尤其是大部分混凝土公司石子粒徑太大，有的甚至最大粒徑都達(dá)到了31.5mm以上，而地下室外墻一般鋼筋比較密集并且鋼筋間距小（鋼筋間距最小處僅僅20mm左右），石子粒徑太大就會聚集在鋼筋密集處，使得混凝土難以澆筑到位，施工單位施工人員就不得不長時(shí)間振搗，導(dǎo)致混凝土過振，混凝土過振后混凝土中比較輕的礦粉、粉煤灰等輕細(xì)物料就會隨漿體遷移到混凝土墻體表面，形成薄弱層，強(qiáng)度發(fā)展慢于混凝土內(nèi)部強(qiáng)度發(fā)展，強(qiáng)度發(fā)展的不均衡，就產(chǎn)生了收縮應(yīng)力，最終導(dǎo)致混凝土開裂。另外，石子粒徑過大的另一個(gè)危害是，由于同等質(zhì)量的大石子顆粒數(shù)量遠(yuǎn)少于小粒徑石子的數(shù)量，這樣石子與混凝土膠結(jié)面積就小，因此使用大石子時(shí)整體膠結(jié)能力就遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于使用小石子的膠結(jié)能力，這樣抗裂能力就小了。同時(shí)，普通混凝土中開裂的是砂漿，石子永遠(yuǎn)不會開裂，使用小粒徑石子時(shí)，同等重量小粒徑石子數(shù)量就多很多，均勻分布在混凝土中，開裂應(yīng)力遇到石子時(shí)就被擋住而消除了?；炷林惺訑?shù)量越多，就越容易消除開裂應(yīng)力，石子數(shù)量越多，膠結(jié)面積就越大，膠結(jié)力就越強(qiáng)，這樣抗裂能力就大幅增強(qiáng)了，就可以抵抗混凝土自身及外界的收縮應(yīng)力，裂縫就會大幅減少。所以建議混凝土公司使用粒徑小于20mm的石子，最好是5～20mm和5～16mm石子按一定比例復(fù)合成連續(xù)級配石子，這樣石子孔隙率小，就可以少用砂，混凝土自身收縮就?。皇訑?shù)量就多很多，均勻分布在混凝土中，開裂應(yīng)力遇到石子時(shí)開裂應(yīng)力就被石子擋住而消除了，這樣就會大幅增加抗裂能力。

3 預(yù)防措施

知道了裂縫的性質(zhì)和裂縫的成因，就可以采取針對性預(yù)防措施，來減少混凝土的裂縫。

措施如下：

（1）施工單位應(yīng)在混凝土主體鋼筋外側(cè)布設(shè)鋼絲網(wǎng)，增強(qiáng)混凝土抵抗收縮應(yīng)力的能力。

（2）混凝土澆筑完畢后，施工單位首先要在墻體頂部布設(shè)滴灌式養(yǎng)護(hù)，按國家相關(guān)規(guī)范規(guī)定濕養(yǎng)7天（摻膨脹劑的混凝土要濕養(yǎng)14天），以減少混凝土干縮應(yīng)力。

（3）混凝土澆筑完畢后，施工單位應(yīng)該至少帶模養(yǎng)護(hù)3天以上（混凝土第三天是水化放熱高峰，混凝土中心溫度會達(dá)到50～60℃）。在太倉地區(qū)秋冬季，夜間氣溫會下降到5℃以下，白天最高氣溫在15℃以下，如果不采取保溫措施，混凝土中心溫度和混凝土表面溫度差，會遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過國家規(guī)范規(guī)定的“混凝土內(nèi)部中心溫度與混凝土表面溫度之差不得大于25℃”的規(guī)定，只有帶模養(yǎng)護(hù)，才能減少溫差應(yīng)力，避免溫差裂縫。

（4）拆模后，應(yīng)噴水養(yǎng)護(hù)14天，保持墻體濕潤，以減少干縮應(yīng)力。

（5）地下室外墻混凝土強(qiáng)度達(dá)到80%以上才能回填，這時(shí)回填土產(chǎn)生的側(cè)壓力已無法使混凝土產(chǎn)生裂縫。

（6）混凝土公司在生產(chǎn)混凝土?xí)r應(yīng)摻加抗裂纖維，增強(qiáng)混凝土自身抗裂能力。

（7）在保證混凝土和易性、施工性能及強(qiáng)度的前提下盡量少用膠材，以減少混凝土自身的收縮應(yīng)力。

（8）在保證混凝土和易性前提下，盡量少用砂，以減少混凝土自身收縮應(yīng)力。

（9）降低石子粒徑至20mm以下，使用5～20mm石子和5～16mm石子復(fù)合成連續(xù)級配石子，這樣混凝土中石子數(shù)量就多了，膠結(jié)面積就大了，整體膠接能力就增強(qiáng)了；并且，石子數(shù)量多了，消除開裂應(yīng)力的能力就增強(qiáng)了，抵抗開裂的能力就增強(qiáng)了。同時(shí)石子粒徑降低，便于混凝土澆筑到墻體中，施工人員就不會過振，混凝土中礦粉、粉煤灰等水化較慢的膠材就不會隨漿體遷移到墻體表面，不會在墻體表面形成薄弱層，這樣墻體抗裂能力就增強(qiáng)了。

4 結(jié)語

混凝土公司的技術(shù)人員、銷售人員和管理人員，都必須清楚地下室剪力墻的裂縫是應(yīng)力裂縫，主要有四種應(yīng)力裂縫：第一、干縮應(yīng)力裂縫，施工單位養(yǎng)護(hù)不到位，混凝土表面失水而形成的干縮應(yīng)力裂縫；第二、溫差應(yīng)力裂縫，施工單位拆模過早，氣溫過低，施工單位不保溫養(yǎng)護(hù)，混凝土墻體內(nèi)中心溫度與表面溫度差超過25℃，導(dǎo)致混凝土墻內(nèi)中心溫度與表面溫度溫差過大，超過規(guī)范規(guī)定的“不得大于25℃”的規(guī)定，而形成的溫差應(yīng)力裂縫；第三、施工單位由于混凝土石子粒徑太大，或和易性不好，混凝土過振導(dǎo)致礦粉、粉煤灰等強(qiáng)度較低膠材匯聚到墻體表面，使得墻體表面與內(nèi)部強(qiáng)度發(fā)展不一致，而收縮開裂；第四、混凝土自身的收縮應(yīng)力裂縫。

在清楚了裂縫的性質(zhì)、裂縫產(chǎn)生的原因，以及可以采取的、有效的裂縫預(yù)防措施后，混凝土公司的技術(shù)人員、銷售人員就可以與施工單位有效溝通，共同采取相應(yīng)的預(yù)防措施，來預(yù)防和減少地下室外墻的裂縫，提高建筑物質(zhì)量和壽命。

供稿人：黃振興，張劍高，孫悅

編輯員：李海亮

審核人：孫繼成，寧夏

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