唐強達

(上海建科工程咨詢有限公司， 上海 200032)

地下室外墻混凝土裂縫質(zhì)量通病監(jiān)理控制措施

唐強達

(上海建科工程咨詢有限公司， 上海 200032)

摘 要：地下室外墻混凝土裂縫是建設(shè)工程質(zhì)量通病之一，直接影響建筑物的使用性和耐久性，是監(jiān)理工作控制的重點和難點。首先介紹了地下室外墻混凝土裂縫常見類型，分析了裂縫產(chǎn)生的影響因素，指出現(xiàn)階段施工過程中裂縫產(chǎn)生的主要原因。最后結(jié)合工程實例，根據(jù)前述分析成果及現(xiàn)場調(diào)查進行了監(jiān)理控制措施研究，取得了一定的效果，為相似建筑工程監(jiān)理工作提供參考與借鑒。

關(guān)鍵詞：地下室外墻；質(zhì)量通病；混凝土裂縫；監(jiān)理；控制措施

0 引 言

隨著土地價值的日益增加以及可利用資源的日趨減少，配有地下室的高層建筑越來越被開發(fā)商所接受和廣泛采用，而地下室混凝土外墻質(zhì)量通病也隨之相應(yīng)增多，其中表現(xiàn)較為突出的是混凝土裂縫。在監(jiān)理過程中如何有效地預(yù)防和控制地下室外墻混凝土裂縫，保證地下室結(jié)構(gòu)安全及使用功能實現(xiàn)，顯得尤為重要。

1 地下室外墻混凝土裂縫常見類型

地下室外墻在施工階段特別是在混凝土澆筑后 3 d～28 d常常會出現(xiàn)不同程度、不同數(shù)量的開裂，裂縫多為豎向裂縫，主要包括塑性收縮裂縫、沉降收縮裂縫、干燥收縮裂縫、溫度裂縫、化學(xué)反應(yīng)裂縫、凍脹裂縫等。國內(nèi)外調(diào)查研究資料表明，約 80% 的地下室外墻混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫是由變形引起的，包括溫度變形、收縮變形和沉降變形，約 20% 是在外界荷載的作用下產(chǎn)生的。

1.1 塑性收縮裂縫

塑性收縮裂縫一般在混凝土澆筑后 2 h～4 h 尚處于塑性階段時產(chǎn)生，主要是因為混凝土流動性不足而造成的，多表現(xiàn)為表面龜裂。由于水分蒸發(fā)，混凝土初凝前內(nèi)部水分不斷向表面遷移，在塑性階段混凝土體積收縮，一般混凝土的塑性收縮約為 1%，坍落度大的混凝土則可達到 2%。在施工溫度高、相對濕度低的情況下，混凝土內(nèi)部水分遷移量就會小于表面蒸發(fā)量，內(nèi)部混凝土約束表面失水干縮，出現(xiàn)不規(guī)則塑性收縮裂縫。在混凝土初凝前，如果及時處理，通過二次振搗塑性收縮裂縫是可以愈合的。

1.2 干燥收縮裂縫

干燥收縮裂縫主要是由于混凝土在硬化以后，內(nèi)部的游離水由表及里逐漸蒸發(fā)失水，混凝土由表及里逐漸產(chǎn)生干燥收縮變形，由于周圍存在約束，當(dāng)收縮變形量導(dǎo)致的收縮應(yīng)力超過混凝土的抗拉強度時，混凝土就會產(chǎn)生由表及里的干燥收縮開裂。干燥收縮裂縫包括不可逆收縮和可逆收縮，其中不可逆收縮發(fā)生在開始階段，可逆收縮則表現(xiàn)為再潮濕后的膨脹，后期干燥時發(fā)生的收縮。水灰比、水化程度、養(yǎng)護溫度、含水量、水泥含量、構(gòu)件厚度與體積和表面積之比、相對濕度、干燥速率、干燥時間等是影響混凝土干燥收縮裂縫的主要因素。

1.3 溫度裂縫

溫度裂縫通常是由水泥水化溫度及晝夜溫差引起的?；炷翝仓螅谙募靖邷?、暴雨等溫度變化較大的環(huán)境下，溫度差在短時間內(nèi)會形成較大的溫度應(yīng)力，當(dāng)溫降產(chǎn)生的收縮應(yīng)力超過混凝土抗拉應(yīng)力時，混凝土無法及時地調(diào)整應(yīng)力分布，極易形成混凝土裂縫。在標準環(huán)境下，混凝土溫度和環(huán)境溫差大于 25℃ 時，即出現(xiàn)肉眼可見的溫差收縮裂縫。

2 地下室外墻混凝土裂縫影響因素及原因分析

2.1 影響因素分析

(1)人員因素。人員因素涉及建設(shè)方、施工方、監(jiān)理方、設(shè)計方、材料供應(yīng)商等，機具操作方法不當(dāng)、缺乏類似經(jīng)驗、責(zé)任心不強、技術(shù)交底不詳?shù)纫蛩囟紩绊懙叵率彝鈮炷潦┕べ|(zhì)量。

(2)材料因素。從影響混凝土源頭的材料來分析，涉及到水泥、砂子、石子、外加劑等，水泥穩(wěn)定性差、高標號抗?jié)B混凝土的水化熱大、砂石含泥量超標、石子粒徑過大、混凝土坍落度不穩(wěn)定等因素都直接作用于外墻混凝土的質(zhì)量。

(3)機械因素。混凝土泵是混凝土工程的一個重要施工設(shè)備，是連續(xù)式運輸機具之一，泵輸送速度適宜不僅能夠保證混凝土拌合物的質(zhì)量，而且可以在輸送量、流動性等方面滿足輸送要求。為使混凝土澆筑工作順利進行，必須根據(jù)混凝土方量計算確定泵車臺數(shù)及攪拌站生產(chǎn)能力。在澆筑前，攪拌站配備足夠的原料，特別是水泥的備料，確保同一廠家、同一批次符合同一混凝土配比，必要時可準備 2～3 個攪拌站備料。

(4)設(shè)計因素。地下室外墻的配筋中要有適量的用于抗裂的水平構(gòu)造筋，以提高混凝土的變形能力，但實際工程中地下室外墻設(shè)計的水平配筋率總體偏低。另外，在壁柱與外墻同時澆筑情形下，當(dāng)混凝土產(chǎn)生收縮時，兩者產(chǎn)生的收縮變形相差較大，極易在墻柱連接部位出現(xiàn)應(yīng)力集中而開裂。

(5)環(huán)境因素。外部氣候也是影響混凝土裂縫發(fā)生的因素之一，外部溫度過低、外部氣溫過高、強烈陽光直照、日夜溫差較大都會導(dǎo)致地下室外墻混凝土產(chǎn)生裂縫。

2.2 施工過程中主要原因分析

(1)澆筑過程管控難度大，力度小，質(zhì)量差?；炷翝仓^程屬于監(jiān)理旁站項目，由于各類人員配備少、澆筑時間長等原因，施工方、監(jiān)理方等管控難度大，力度小。如混凝土塌落度檢測、試塊制作在澆筑開始階段即全部完成，而混凝土的坍落度直接關(guān)系著混凝土的勻質(zhì)性，勻質(zhì)性變差將導(dǎo)致硬化時收縮應(yīng)力不均而產(chǎn)生裂縫。另如混凝土分層厚度過大，漏振、振搗過分等振搗不均勻現(xiàn)象亦較普遍，其中過振將導(dǎo)致砂漿富集在某個部位，造成人為的結(jié)構(gòu)薄弱環(huán)節(jié)，導(dǎo)致該部位的混凝土開裂。

(2)鋼筋保護層過大，水泥水化熱過高。根據(jù)設(shè)計文件要求，外墻迎土面保護層厚度一般為 40 mm，配備抗裂鋼筋網(wǎng)片，施工方往往會在圖紙會審階段要求取消；另外僅從墻體受力角度考慮，將直徑較大的縱向受力鋼筋置于墻體外側(cè)，而將直徑較小的水平分布筋布置于墻體內(nèi)側(cè)；再如外墻混凝土標號高，加之抗?jié)B要求高，為達到 28 d 齡期強度及抗?jié)B要求，致使水泥用量大為增加，釋放的水化熱將不斷增大等。

(3)混凝土養(yǎng)護不充分。對于地下室超長外墻養(yǎng)護未引起充分重視，考慮模板、排架材料周轉(zhuǎn)，將地下室外墻混凝土養(yǎng)護等同于一般的核心筒剪力墻，往往在 3 d～7 d 內(nèi)拆模，且無澆水濕潤等養(yǎng)護措施。另外外墻防水、回填等工序滯后較多，多數(shù)要到主體結(jié)構(gòu)封頂后才進行等。

3 應(yīng)用實踐

3.1 工程概況

上海市某商辦綜合樓項目地下兩層，地下部分總建筑面積 31 393 m2，地上兩幢 17 層建筑，為大底盤地下室。地下室外墻南北向長 86.8 m，東西向長 184.8 m，地下室外墻設(shè)計概況如表 1 所示。

表 1 地下室外墻設(shè)計概況

地下室南北向設(shè)置兩條寬 2 m 膨脹加強帶，混凝土中HEA 摻量 12%，東西向主樓外側(cè)各設(shè)置一條 800 寬沉降后澆帶，將主樓與裙房結(jié)構(gòu)斷開。地下室外墻混凝土等級為地下二層 C35P8，地下一層 C35P6，均摻加抗裂纖維，摻量為1 kg/m3，代表性配合比如表 2 所示。

表 2 代表性混凝土配合比表

3.2 地下室外墻混凝土裂縫現(xiàn)象調(diào)查

在監(jiān)理過程中成立地下室外墻混凝土裂縫控制 QC 小組，專門針對裂縫進行質(zhì)量控制。先期施工的地下室外墻裂縫以豎向直裂縫居多，每跨裂縫約 4～5 條，寬度介于 0.1 mm～0.6 mm 之間，多出現(xiàn)在扶壁柱兩側(cè) 3 m 范圍內(nèi)及墻中段位置，從下部水平施工縫向上延展，間距 1.5 m～2 m，最長可到墻頂，現(xiàn)場采用開槽觀測 2 處，裂縫深度約 0.5 cm～1.5 cm。隨著工程進展，裂縫寬度增大趨勢不明顯，其中8#、17# 裂縫發(fā)展趨勢如圖 1 和圖 2 所示，但相對數(shù)量較多，裂縫寬度大，存在滲漏水隱患。

圖 1 8#裂縫變化趨勢圖

圖 2 17#裂縫變化趨勢圖

綜合上述分析，認定該裂縫類型為：在水化熱溫升回降速度過快、內(nèi)外溫差過大和混凝土表面失水收縮等多種作用下引發(fā)的溫差收縮裂縫。

3.3 地下室外墻混凝土裂縫監(jiān)理控制措施

3.3.1 地下室外墻混凝土施工監(jiān)理控制措施

混凝土澆筑前，施工方需對現(xiàn)場管理人員、振搗班組等重新交底，監(jiān)理方全程參與，澆筑前潤濕模板，墻底及施工縫清理干凈，雜物清除。

混凝土澆筑過程中，嚴格監(jiān)控澆搗過程，分層厚度按規(guī)范嚴格實施，嚴禁現(xiàn)場加水；由施工方和監(jiān)理方共同派人赴攪拌站現(xiàn)場檢查拌制情況，主要是對外摻劑使用、攪拌時間及現(xiàn)場發(fā)車的控制，要求攪拌站混凝土配合比嚴格控制，計量準確。塌落度抽檢工作須加強，不能流于形式，對進場的每車混凝土，監(jiān)理方必測一次坍落度。加強對混凝土配置原材料的檢查，對主要材料進行平行檢測，嚴格控制砂石含泥量等主要指標。針對混凝土入模溫度控制，施工方及時調(diào)整澆筑時間，澆筑安排在早晨或傍晚，氣溫相對較低、施工人員精力相對充沛的時間段。

3.3.2 混凝土內(nèi)部與表面溫差過大的控制措施

在配制混凝土?xí)r，采用了低水化熱水泥，摻入水泥用量10% 的粉煤灰取代水泥，并摻入緩凝劑，降低了單方混凝土水泥用量，從而降低了水泥水化熱，并延緩了水泥水化熱的釋放。進行合理的分段和分層施工，采用斜面分層法施工，每層厚度不宜超過 400 mm～500 mm，以利于水化熱的散發(fā)并減少約束作用，外墻澆筑期間全程旁站檢查，對于分層過厚、漏振等現(xiàn)象及時指出立即整改。控制混凝土的入模溫度，拌制時溫度低于 25℃，澆筑時低于 30℃，澆筑后按要求養(yǎng)護，澆筑 1 d 后松動模板螺絲離縫 2 mm～3 mm，然后從上澆水不少于 14 d 濕潤帶模養(yǎng)護時間，外墻外側(cè)防水施工及基坑回填盡量提前進行，以便充分養(yǎng)護。外墻混凝土采用 C35標號，各方同意采用 45 d 強度作為驗收標準，適當(dāng)降低水泥用量，減少水化熱。

3.3.3 鋼筋及底板等邊界對混凝土的約束控制措施

地下室外墻外側(cè)混凝土保護層內(nèi)設(shè)置 6@150 雙向抗裂鋼筋網(wǎng)片，并在扶壁柱兩側(cè) 1/3 跨內(nèi)增加附加抗裂鋼筋。同時，外墻水平筋移至豎向筋外側(cè)，依據(jù)設(shè)計文件鋼筋規(guī)格變細，間距變密，布置間距≤120 mm。督促抗裂鋼筋網(wǎng)片增加綁扎密度，避免由于澆筑過程中振動導(dǎo)致漏筋從而引發(fā)漏水現(xiàn)象。澆筑前先在模底澆厚 50～100 mm 的與混凝土同配合比且除去石子后的水泥砂漿，減少底板對外墻的應(yīng)力約束。

3.3.4 塑性收縮裂縫控制措施

為了解決由于混凝土流動性不足而造成的塑性收縮裂縫，采用了補償收縮混凝土，從而減少用水量、延長混凝土的凝結(jié)時間、增強抗裂能力，從一定程度上減緩地下室超長外墻混凝土水化熱釋放。

3.4 監(jiān)理控制效果總結(jié)

通過上述控制措施及 QC 活動的實施，保證了地下室外墻施工質(zhì)量達到驗收規(guī)范及設(shè)計的要求，無貫穿及深層裂縫，表面裂縫寬度均≤0.3 mm，且數(shù)量大幅減少，未發(fā)現(xiàn)外墻滲漏水及出現(xiàn)水漬的現(xiàn)象，具體如表 3 所示，達到了預(yù)期目標。

表 3 裂縫控制效果前后對比表

(1)由于工藝、造價等各種條件制約，地下室外墻混凝土表面出現(xiàn)裂縫的概率較大，分為有害和無害兩種。據(jù)相關(guān)研究及經(jīng)驗表明，地下室外墻混凝土表面裂縫寬度在 0.2 mm～0.3 mm，無貫穿滲水裂縫，為可接受的無害裂縫；有害裂縫則是需要盡力避免和減少的。

(2)根據(jù)實際監(jiān)理經(jīng)驗，加強控制措施后，裂縫控制效果要好于先期，但不能從根本上杜絕裂縫的產(chǎn)生，所產(chǎn)生的裂縫主要以干縮裂縫為主，另外疊加一部分溫差裂縫。

(3)從根本上控制裂縫產(chǎn)生有效的方法為縮短外墻長度，額外設(shè)置伸縮縫、分倉縫等，但從設(shè)計及施工角度考慮，可行性尚待商榷。

(4)對混凝土材料的問題，監(jiān)理方赴攪拌站對重要原材料進行平行檢測，重點是要求攪拌站重視本工程混凝土拌制質(zhì)量，同時也檢查出原材料的一些問題。強度設(shè)計采用 45 d 或者更長的 60 d 強度作為驗收標準，客觀上降低了水泥用量。

(5)現(xiàn)場施工質(zhì)量保證情況，現(xiàn)場分層澆筑、振搗及時、混凝土到場塌落度控制、現(xiàn)場不同部位混凝土嚴禁混用、澆筑時間的選擇、養(yǎng)護措施及時間的長短等均是需要重點考慮和精心組織的。通過監(jiān)理工程師的全程旁站和對養(yǎng)護措施的督促加強，對外墻混凝土裂縫控制及混凝土澆筑質(zhì)量的提高起到了重要的促進作用。

4 結(jié) 語

通過本文分析，有針對性地提出了地下室外墻混凝土裂縫質(zhì)量通病的控制措施，研究結(jié)果在工程實踐中證明是行之有效的。通過監(jiān)理方現(xiàn)場有效管控，協(xié)調(diào)各方共同努力，思想上高度重視，管理上嚴格規(guī)范，技術(shù)上不斷改進，按設(shè)計要求及規(guī)范進行施工，嚴格控制好每一個環(huán)節(jié)，實行全面質(zhì)量管理和綜合動態(tài)控制，才能把地下室外墻混凝土裂縫質(zhì)量通病危害降到最小，更好地為項目建設(shè)服務(wù)。

參考文獻：

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中圖分類號：TU712

文獻標識碼：B

文章編號：1007-4104(2014)12-0077-04

收稿日期：2014-11-20

作者簡介：唐強達，男，研究生學(xué)歷，工程師，注冊監(jiān)理工程師，具有多年建設(shè)工程項目管理工作經(jīng)驗。

通信地址：上海市宛平南路75號。