鄒鳳明

（福建省閩南建筑工程有限公司）

地下室外墻施工裂縫產(chǎn)生原因淺析

鄒鳳明

（福建省閩南建筑工程有限公司）

本文對裂縫產(chǎn)生的部位類型進(jìn)行分析，得出混凝土強(qiáng)度不一致及溫差收縮是產(chǎn)生裂縫的主要原因，提出了相應(yīng)的解決措施作為后續(xù)地下室外墻混凝土施工的預(yù)防和指導(dǎo)依據(jù)。

地下室外墻裂縫；C60、C30、C45混凝土；快易收口網(wǎng)；HEA膨脹劑；防止措施

地下室外墻混凝土結(jié)構(gòu)裂縫會嚴(yán)重影響其承載能力、防水性能和建筑的使用性能，特別是對地下室功能的使用將帶來不可估量的影響。因此地下室外墻混凝土結(jié)構(gòu)如何控制裂縫已成為施工中的一個重要技術(shù)課題。本文以某工程的地下室外墻混凝土工程實(shí)例來指導(dǎo)防止混凝土裂縫的施工工藝。

1　工程概況

某工程，地下兩層，地上十三層，結(jié)構(gòu)體系為鋼筋混凝土現(xiàn)澆框架剪力墻結(jié)構(gòu)。地下室底板、室外頂板和外墻主體結(jié)構(gòu)為防水混凝土，地下室外墻厚400mm，混凝土強(qiáng)度等級為C30P8，外墻柱混凝土強(qiáng)度等級為C60P8；基礎(chǔ)承臺及地下室底板、地下二層頂板混凝土強(qiáng)度等級為C30P8。

本次裂縫出現(xiàn)部位為地下二層部分外墻，裂縫總長約50m。外墻模板采用15mm厚膠合板，由于柱墻間混凝土強(qiáng)度級差較大，澆筑混凝土?xí)r在柱兩側(cè)1.0m處采用2層2mm厚快易收口網(wǎng)進(jìn)行了封堵。出現(xiàn)裂縫外墻及柱混凝土澆筑時間為11月8日，11月16日外墻拆模后發(fā)現(xiàn)有豎向細(xì)微裂縫，18日外墻模板全部拆除后發(fā)現(xiàn)外墻內(nèi)外均有較多細(xì)微縱向裂縫（縫寬0.1～0.3mm，縫長約500～1500mm），主要出現(xiàn)在墻柱混凝土設(shè)置的快易收口網(wǎng)分界處、各跨墻體中部范圍，18日后逐漸擴(kuò)展，在各分塊墻體中部繼續(xù)出現(xiàn)，中間為豎向裂縫，兩邊為75°斜向裂縫，20日趨于穩(wěn)定。

2　開裂原因分析

裂縫產(chǎn)生機(jī)理分析：裂縫在拆模后不久出現(xiàn)并擴(kuò)展，本工程為沖孔樁承臺基礎(chǔ)，樁基各項(xiàng)檢測驗(yàn)收合格，可以排除荷載及不均勻沉降的影響。從出現(xiàn)裂縫的時間及分布形式上分析，該地下室外墻裂縫屬于混凝土溫度和收縮變形裂縫。外墻混凝土澆筑后，兩側(cè)混凝土面有模板的制約，墻內(nèi)混凝土水化熱處于有序散失的狀態(tài)。拆模后墻體外部散熱較快，內(nèi)部散熱慢，墻體厚度方向溫差變化較大。模板拆除后混凝土表面的應(yīng)力不受外部制約，自由分布。當(dāng)墻體混凝土溫差變形、自然收縮變形受到墻體下部基礎(chǔ)的約束時，在混凝土中產(chǎn)生拉應(yīng)力。當(dāng)拉應(yīng)力超過鋼筋混凝土抗拉強(qiáng)度時，外墻混凝土開始出現(xiàn)微裂縫。隨著拉應(yīng)力的持續(xù)，在微裂縫V形裂口尖角處存在應(yīng)力集中效應(yīng)，裂縫將向墻體的豎向及內(nèi)部擴(kuò)展，形成可見裂縫，從而使墻體的拉應(yīng)力得以釋放。

經(jīng)現(xiàn)場論證分析，裂縫產(chǎn)生的主要原因有以下幾個方面：

（1）墻柱混凝土強(qiáng)度不同，柱為C60P8、墻為C30P8，混凝土強(qiáng)度級差較大；施工控制難度大，用快易收口網(wǎng)分隔控制不了水泥漿體的流失，導(dǎo)致易出現(xiàn)裂縫。

C60混凝土屬于高強(qiáng)混凝土，與中等強(qiáng)度C30混凝土相比，C60混凝土早期的收縮大，在凝結(jié)與硬化過程產(chǎn)生中將出現(xiàn)較大的收縮，而其后期收縮即干縮要比C30混凝土小。C60混凝土的水灰比為0.43，C30混凝土的水灰比為0.61，C60混凝土的水灰比相對較低。在水泥水化初期孔隙中充滿水分，隨著水泥水化消耗掉內(nèi)部水分，混凝土內(nèi)水泥石的毛細(xì)孔、凝膠孔就會越來越干燥，在干燥過程孔隙內(nèi)失水產(chǎn)生凹液面，在水的表面張力作用下，凹液面會對孔隙產(chǎn)生收縮力，導(dǎo)致孔隙的體積收縮。凹液面的收縮力大小與孔直徑成反比，即孔隙越小，凹液面產(chǎn)生的收縮力越大，而C60混凝土中摻加的S95礦渣粉配合比為0.21遠(yuǎn)大于C30混凝土中的0.13，礦渣粉的添加提高了混凝土的密實(shí)度，也就是降低了水泥石中的孔隙孔徑，這樣就增加了孔隙干燥過程中產(chǎn)生的收縮力，使自生收縮增大。由于兩種混凝土的水灰比及礦渣粉的摻量不一致，在快易收口網(wǎng)分隔處形成了事實(shí)上的施工縫，因混凝土抗拉強(qiáng)度較低，故導(dǎo)致兩者交接部位產(chǎn)生裂縫。

澆筑過程中，為滿足柱混凝土強(qiáng)度條件，施工采用快易收口網(wǎng)分隔柱墻混凝土。墻體混凝土采用泵送，柱混凝土采用料斗吊運(yùn)；墻柱混凝土同時澆筑，且確保柱混凝土澆筑高度大于墻體混凝土澆筑高度500mm。在澆筑混凝土?xí)r，柱C60混凝土的水泥漿體從快易收口網(wǎng)中外滲到墻體混凝土中，導(dǎo)致柱混凝土的集漿比增高；而在澆筑墻體C30混凝土?xí)r，受柱混凝土流失的水泥漿體影響，墻混凝土的集漿比有所降低。在單位體積混凝土拌合物中，若保持水灰比不變，增加水泥用量，拌合物流動性會變大；但若水泥漿過多，則集料含量相對變小，達(dá)一定限度時會產(chǎn)生流漿現(xiàn)象，使混凝土拌合物粘聚性和保水性變差，同時也會影響混凝土的強(qiáng)度和耐久性。相反，若水泥漿體數(shù)量過少，不足以填滿集料間的空隙和包裹集料表面，則混凝土拌合物粘聚性變差。集漿比的變化易導(dǎo)致柱墻交接部位產(chǎn)生裂縫。

（2）混凝土配合比還不夠優(yōu)化，混凝土中摻合料偏多、骨料偏少、坍落度偏大；外加劑YL為液體抗裂劑，對增加混凝土抗?jié)B性能較好，不能增加混凝土抗裂性能。

本次澆筑混凝土配合比如表1～2。

地下室外墻配筋中豎向鋼筋為C16@200，水平向鋼筋為兩排C14@150，水平向配筋率為0.51％，滿足《混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》要求的0.4～0.6％。地下室柱C60混凝土的坍落度為160～200mm，屬于大流動性混凝土，易造成混凝土離析；且因混凝土泌水性大，易造成水泥漿體流失?；炷林刑砑拥腨L抗裂劑是一種有機(jī)高分子混合乳液，其多種高分子有機(jī)化學(xué)成份均勻分散在混凝土中，作用于混凝土的水化、硬化的全過程，可有效地抑制并消除混凝土干燥過程中產(chǎn)生的龜裂紋；均勻分布在混凝土中彼此相粘連的大量抗裂因子起了“承托”骨料的作用，降低了混凝土表面的析水與集料的離析，從而使混凝土中直徑為50～100nm和大于100nm的孔隙的含量大大降低，可以極大地提高抗?jié)B能力，抗?jié)B能力提高50％以上。YL抗裂劑內(nèi)部是一種均勻的多向支撐體系，有助于削弱塑性收縮時的應(yīng)力，收縮能量被分散到每立方米上千萬個具有高抗拉強(qiáng)度而彈性模量相對較低的抗裂因子上，從而有效地增加了混凝土的韌性抑制了微細(xì)裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展。同時，多角度支撐體系可以有效地阻礙骨料的離析，保證混凝土早期均勻的泌水性，從而在一定范圍內(nèi)阻礙沉降裂縫的形成。在本工程中，墻柱混凝土強(qiáng)度等級相差較大，施工中外墻出現(xiàn)縫寬達(dá)到0.30mm的裂縫，超出了《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》允許的最大裂縫寬度限值0.20mm，可見YL抗裂劑在兩種級差較大混凝土同時施工的交接部位抗裂性效果不明顯。

表1　C30P8混凝土配合比

表2　C60P8混凝土配合比

（3）混凝土養(yǎng)護(hù)方面不夠及時，澆水養(yǎng)護(hù)時間不夠。

從澆筑完成到開始拆模時間間隔為8d，當(dāng)?shù)?1月平均氣溫在10℃以上，按《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》要求有抗?jié)B要求的混凝土澆水養(yǎng)護(hù)不得少于14d。施工中，在模板拆除前是在墻體上口進(jìn)行澆水養(yǎng)護(hù)，對墻體側(cè)面養(yǎng)護(hù)效果不理想；在模板拆除后，澆水次數(shù)有所增加，但局部混凝土可能處于干燥狀態(tài)，未保持足夠的濕潤時間要求。

3　后續(xù)改進(jìn)措施

（1）混凝土攪拌站對混凝土配合比進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，控制好原材質(zhì)量，適當(dāng)降低摻合料用量，適當(dāng)降低砂率，采用中粗砂，減小混凝土坍落度；考慮HEA膨脹劑是一種塑性期膨脹與硬化期膨脹的雙重效應(yīng)，充分補(bǔ)償混凝土收縮，小摻量且兼有膨脹、減水、防滲、抗裂等復(fù)合功能的混凝土外加劑。它按一定比例摻入混凝土或砂漿中，可在限制的條件下產(chǎn)生膨脹應(yīng)力，從而起到補(bǔ)償收縮，防止混凝土產(chǎn)生裂縫，提高混凝土抗?jié)B能力的作用。外墻、外墻柱混凝土外加劑采用HEA膨脹劑，YL抗裂劑可在基礎(chǔ)底板、樓板中使用。

HEA膨脹劑等量取代混凝土中的膠凝材料，可在混凝土中建立微膨脹，減少混凝土的收縮，當(dāng)配筋率為0.2～1.0％時，混凝土限制膨脹率為0.020～0.040％，在混凝土中建立0.2～0.7MPa的自應(yīng)力，從而補(bǔ)償混凝土早期水化熱引起的溫度收縮和干燥收縮，提高混凝土的抗?jié)B抗裂性能。其對混凝土的強(qiáng)度沒有不利的影響，反而能使混凝土的微結(jié)構(gòu)更加致密，對混凝土后期強(qiáng)度的提高有利，并能使混凝土的粘結(jié)力提高20～30％。

（2）更改地下室外墻、外墻柱混凝土強(qiáng)度等級：經(jīng)設(shè)計(jì)單位重新核算，地下室外墻未澆筑部分以后澆帶為界，墻、柱混凝土強(qiáng)度均調(diào)整為C45P8。調(diào)整后混凝土配合比如表3。

表3　C45P8混凝土配合比

（3）混凝土澆筑完成后及時澆水養(yǎng)護(hù)，抗?jié)B混凝土養(yǎng)護(hù)時間不少于14d。

（4）墻體水平鋼筋由設(shè)計(jì)根據(jù)需要進(jìn)行了調(diào)整。

4　調(diào)整后效果

通過采用優(yōu)化后的配合比方案及加強(qiáng)混凝土澆筑后的養(yǎng)護(hù)，后續(xù)施工中的墻體中混凝土裂縫出現(xiàn)次數(shù)明顯減少，在后期149m長的外墻中只發(fā)現(xiàn)了一條長度為600mm的豎向細(xì)微裂縫。

5　裂縫的修補(bǔ)

采用鉆孔注漿法修補(bǔ)已出現(xiàn)裂縫的部位。在裂縫處理后按照設(shè)計(jì)要求底層防水采用涂刷三遍JS聚合物水泥防水涂料，面層防水采用聚乙烯丙綸合成高分子防水卷材，采用水泥膠粘法鋪貼。同時加強(qiáng)了對地下室外墻部位防水的施工質(zhì)量的控制，確保了施工質(zhì)量符合規(guī)范要求。

6　結(jié)語

地下室外墻的裂縫控制涉及設(shè)計(jì)、混凝土配比、外加劑、施工處理措施、養(yǎng)護(hù)等諸多因素。通過統(tǒng)一混凝土強(qiáng)度，采用HEA膨脹劑，延長混凝土養(yǎng)護(hù)時間，拆模后加強(qiáng)濕水養(yǎng)護(hù)都是減少混凝土裂縫產(chǎn)生的有效措施。

[1]《混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》（JGJ55-2011）.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2010.

[2]《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50010-2010）.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2010.

[3]《混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》（GB50119-2003）.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2003.

[4]《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（GB50204-2002，2011版））.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2010，12，20.

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2015-5-13