李強(qiáng)　楊衛(wèi)軍

【摘 要】本文詳細(xì)介紹了人防地下室的結(jié)構(gòu)裂縫從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案與構(gòu)造措施、混凝土配合比、添加外加劑和施工監(jiān)測(cè)幾方面進(jìn)行控制，取得了較好效果。

【關(guān)鍵詞】人防地下室；裂縫控制；配合比；施工技術(shù)

許多住宅小區(qū)或高層商住樓都設(shè)有面積較大、結(jié)構(gòu)超長(zhǎng)的人防地下室。在超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)混凝土工程的施工過(guò)程中，由于大體積混凝土水泥水化熱引起混凝土內(nèi)部溫度和溫度應(yīng)力劇烈變化，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的產(chǎn)生。雖然近年來(lái)對(duì)結(jié)構(gòu)裂縫控制進(jìn)行了較多的理論和實(shí)踐探索，但仍存在較大缺陷。筆者結(jié)合具體的工程實(shí)踐，對(duì)人防地下室超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)混凝土的設(shè)計(jì)與施工過(guò)程中的裂縫控制進(jìn)行了深入探討，以期為該類工程提供參考借鑒。

0.工程概況

某人防地下室建筑面積為11411m2，南北長(zhǎng)136.5m，東西長(zhǎng)83.6m。人防地下室底板埋深為-14..300m，頂板面標(biāo)高-9.700m，覆土厚度為0.3m，人防地下室地上部分為兩幢23層商用樓，工程設(shè)計(jì)參照6度的抗震要求設(shè)防考慮。本工程選用筏板基礎(chǔ)，人防地下室的底板厚度為600mm，頂板厚度為250mm，混凝土用量為16000m3，通過(guò)泵進(jìn)行混凝土的傳送，混凝土采用C40強(qiáng)度等級(jí)，采用S8抗?jié)B指標(biāo)。超長(zhǎng)和大面積是該人防地下室工程結(jié)構(gòu)的主要特征，因此本工程的設(shè)計(jì)控制難點(diǎn)主要在于如何控制混凝土結(jié)構(gòu)裂縫。

1.混凝土結(jié)構(gòu)裂縫成因分析及其控制思路

1.1混凝土結(jié)構(gòu)裂縫成因分析

眾所周知，人防地下室超長(zhǎng)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工中不可避免地經(jīng)常出現(xiàn)不同程度和類型的裂縫，這些裂縫大多是因荷載及溫度變化而引起的，主要包括以下幾種[1]：①混凝土受約束從而產(chǎn)生裂縫：混凝土在受到內(nèi)部和外部的約束時(shí)會(huì)產(chǎn)生拉應(yīng)力，從而導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生。②受拉從而產(chǎn)生裂縫：眾所周知，混凝土的抗拉強(qiáng)度遠(yuǎn)小于其抗壓強(qiáng)度，因而混凝土內(nèi)部產(chǎn)生的拉應(yīng)力一旦超過(guò)其極限抗拉強(qiáng)度時(shí)即導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生。③溫度上升從而產(chǎn)生裂縫：混凝土中溫度變化主要是由水泥水化熱引起的?；炷恋谋砻嫔釛l件較好，熱量易于釋放，從而其溫度上升較少，而混凝土內(nèi)部散熱條件較差，溫度上升較多而產(chǎn)生內(nèi)約束，其結(jié)果即導(dǎo)致混凝土表面產(chǎn)生拉應(yīng)力且內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力。一旦該拉應(yīng)力超過(guò)混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí)，混凝土表面即產(chǎn)生溫度裂縫。④降溫從而產(chǎn)生裂縫：混凝土在澆筑后的一段時(shí)間內(nèi)基本釋放完全水泥水化熱，混凝土逐漸從較高溫度降溫，從而引起混凝土的收縮，與此同時(shí)，混凝土中的多余水分蒸發(fā)和碳化等引起的體積收縮變形，受到結(jié)構(gòu)邊界條件與地基的約束，不能自由變形，從而產(chǎn)生相應(yīng)的拉應(yīng)力，一旦拉應(yīng)力超過(guò)混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí)，則從約束面向上開裂從而形成裂縫。

1.2結(jié)構(gòu)裂縫的控制思路

依據(jù)溫度應(yīng)力和長(zhǎng)度的非線性關(guān)系，結(jié)構(gòu)裂縫控制應(yīng)采用“抗和放”原則，具體思路如下[2]：①“抗”的方法是通過(guò)采取相應(yīng)措施降低約束體和被約束體的相對(duì)溫差，改善配筋從而降低混凝土的收縮比例，提高混凝土的抗拉強(qiáng)度。間設(shè)置臨時(shí)伸縮后澆帶，將結(jié)構(gòu)分成若干段以有效削弱溫度收縮應(yīng)力。②“放”的方法是減少約束體與被約束體之間相互制約，以設(shè)置永久性伸縮的方法，將超長(zhǎng)的現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)分成若干段，以釋放大部分變形，減少約束應(yīng)力。

2.人防地下室超長(zhǎng)混凝土的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

與施工過(guò)程中的裂縫控制措施綜上所述，根據(jù)以上裂縫控制思路，本工程采取了以下針對(duì)性措施：

2.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及構(gòu)造措施

為控制混凝土裂縫，本工程在設(shè)計(jì)與構(gòu)造方面采取了以下措施：①人防地下室外墻、底板和頂板的裂縫計(jì)算均按照0.2mm進(jìn)行控制計(jì)算。外墻由于受到較大底板約束，其約束力呈現(xiàn)上小下大趨勢(shì)，擬采用外墻下部1/2高度內(nèi)配筋加密為Φ18@150。②在人防地下室柱子和外墻的相連部位，由于兩者的配筋率與截面均存在較大差距，從而在相連部位常產(chǎn)生較大應(yīng)力集中從而致使開裂，本工程為分散此處的應(yīng)力在施工過(guò)程中增加了水平構(gòu)造。③本工程中的人防地下室部分設(shè)置了4道伸縮后澆帶與沉降后澆帶，從而把人防地下室分成8塊。

2.2混凝土配合比的選擇與控制

混凝土配合比設(shè)計(jì)對(duì)混凝土的裂縫控制至關(guān)重要。本工程參照其他工程實(shí)踐采用低水化熱水泥且添加外加劑，從而使裂縫產(chǎn)生得到了有效控制，具體措施如下[3]：①骨料與水泥的選擇：參照水化熱的絕對(duì)溫升計(jì)算公式可知降低水泥用量可使水化熱得到降低。為降低水化溫升、減小體積變形和降低裂縫產(chǎn)生幾率，在設(shè)計(jì)要求得到滿足的前提下，采用低熱礦渣水泥與中熱硅酸鹽水泥，在機(jī)械攪拌后通過(guò)泵送進(jìn)行施工。②配合比的設(shè)計(jì)：根據(jù)工程的特點(diǎn)和設(shè)計(jì)要求、氣候條件，摻入粉煤灰的影響并結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)管理現(xiàn)狀，通過(guò)采用不同的技術(shù)指標(biāo)在實(shí)驗(yàn)室試配的基礎(chǔ)上確定配合比。③外加劑：將活性材料粉煤灰摻入混凝土中可極大提高混凝土粘塑性能，一方面可代替部分水泥以減少水泥的用量與混凝土用水量，從而使水化熱得到控制，另一方面還可降低混凝土孔隙，從而提高混凝土的強(qiáng)度與密實(shí)性能，提高其抗裂性。④摻加其他材料：為增強(qiáng)混凝土的韌性，提高混凝土的抗拉能力，在施工中還加入防裂抗?jié)B聚丙烯（PP）改性纖維，摻加量為0.9kg/m3。

3.結(jié)語(yǔ)

上已述及，人防地下室超長(zhǎng)混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的根據(jù)成因可分為兩大類：荷載引起的裂縫及變形引起的裂縫。本工程在裂縫控制方面從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案及構(gòu)造措施、混凝土的配合比、添加外加劑等方面進(jìn)行控制，取得了良好的效果。2011年7月竣工使用至今，經(jīng)過(guò)觀測(cè)人防地下室頂板、底板均無(wú)明顯裂縫，墻板經(jīng)檢測(cè)有微小裂縫，但寬度僅0.15mm，能滿足規(guī)范及正常使用要求。 [科]

【參考文獻(xiàn)】

[1]俞帆.地下室人防建筑設(shè)計(jì)問(wèn)題探討[J].建設(shè)科技，2009，（14）.

[2]戴冰法.人防地下室結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量控制要點(diǎn)[J].福建建設(shè)科技，2008，（01）.

[3]馮蘭芳.某大型人防地下室防水施工技術(shù)分析[J].安徽建筑，2006，（03）.