覃文彬

【摘 要】高層建筑超長(zhǎng)地下室鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫會(huì)造成頂板、外墻底板等部位滲水，影響結(jié)構(gòu)耐久性和正常使用。本文結(jié)合工程實(shí)例 ，從地下室多個(gè)部位混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的成因進(jìn)行分析并提出具體防治措施。

【關(guān)鍵詞】超長(zhǎng)地下室；裂縫；微膨脹劑；收縮

【Abstract】The cracks in the reinforced concrete structure of the ultra-long basement of a high-rise building will cause water seepage in the roof， the outer wall floor， etc.， affecting the durability and normal use of the structure. This article analyzes the causes of cracks in concrete structures from multiple locations in the basement and presents specific prevention and control measures based on engineering examples.

【Key words】Long basement；Crack；Micro-expansion agent；Shrinkage

1. 工程概況

該工程主樓高97.3m，裙樓2層，地下室1層，三至二十七層為住宅，采用人工挖孔樁，樁徑1.0～2.6m不等。地下室長(zhǎng)145.5m，寬68.2m，底板除核心筒部位外均為250mm厚構(gòu)造筏板，板面標(biāo)高-4.70m。地下室頂板、外墻、底板防水混凝土抗?jié)B等級(jí)為S6，采用摻有10%UEA微膨脹劑的混凝土剛性結(jié)構(gòu)自防水，底板外防水為為SBS柔性防水，頂板及外墻為水泥基防水涂料，不設(shè)內(nèi)防水。地下室按結(jié)構(gòu)單元在底板及外墻設(shè)置3道橫向及1道縱向施工后澆帶?？垢≡O(shè)計(jì)水位為-3.5m。

2. 裂縫情況

該工程地下室底板于2009年7月初澆筑完混凝土，7月中旬澆筑完地下室外墻混凝土，7月底澆筑完頂板混凝土。11月初開(kāi)始拆除地下室頂板模板支撐，發(fā)現(xiàn)地下室底板、外墻、頂板均出現(xiàn)大量肉眼可見(jiàn)裂縫。如圖1，地下室混凝土結(jié)構(gòu)裂縫位置示意圖。具體如下：

2.1 頂板裂縫：地下室頂板的板面及板底均出現(xiàn)大面積表面裂縫，板底多于板面。

2.2 底板裂縫：地下室底板裂縫數(shù)量較多，共有49條，裂縫寬度約0.3～3.0mm，集中分布于建筑物中部，呈現(xiàn)基本垂直于建筑物縱向，越靠近施工后澆帶裂縫越密集。

2.3 外墻裂縫：地下室外墻內(nèi)外側(cè)有大面積分布的裂縫，基本上每跨4～5條，共有裂縫約284條，寬度約為0.3～2.0mm，絕大部分裂縫由上而下貫通，縫寬上大下小。

3. 裂縫分析

3.1 地下室頂板裂縫：主要原因是地下室頂板板面白天受陽(yáng)光照射，板面升溫高達(dá)60℃～80℃。頂板板底無(wú)陽(yáng)光直接照射，溫度均在35℃左右，溫差達(dá)25℃左右。這一溫差使板面相對(duì)板底伸長(zhǎng)了，加之混凝土干縮，故板底會(huì)產(chǎn)生裂縫，嚴(yán)重者會(huì)開(kāi)裂連通至板面，故在板面亦能看到裂縫。

3.2 地下室底板裂縫：

（1）本工程采用基樁受力為主的樁筏基礎(chǔ)，樁直徑較大（樁徑普遍大于1.5m），承受水平荷載的能力和剛度比一般樁基大得多，樁基的相對(duì)位置不會(huì)因?yàn)闇囟鹊淖兓兓磳?duì)地下室底板（構(gòu)造筏板）水平位移產(chǎn)生極大約束（相當(dāng)于固定端），而置于樁基上的底板會(huì)因?yàn)闇囟冉档投a(chǎn)生收縮變形。本工程結(jié)構(gòu)主體長(zhǎng)達(dá)145.5米，如按20℃溫差計(jì)算，底板的自由收縮量為28.9mm，計(jì)算如下：

△L=L（T2-T1）α=145500×（35-15）×1.0×10-5=28.9（mm）

式中 △L——結(jié)構(gòu)體隨溫度變化而伸長(zhǎng)或縮短的變形值（mm）

L——結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度

T1、T2——前后溫度值

α——材料的線膨脹系數(shù)，混凝土結(jié)構(gòu)為1.0×10-5

（2）由于底板混凝土澆筑處于7月初，平均氣溫35℃左右，進(jìn)入11月后，氣溫降至15℃以下，地下室底板厚度薄而含鋼量大（板厚除核心筒外均為250mm，配筋為雙層 16﹫200，配筋率為0.96%），盡管底板施工時(shí)預(yù)留了施工后澆帶，但按照設(shè)計(jì)提供的底板施工后澆帶做法，底板通長(zhǎng)鋼筋在后澆帶處未斷開(kāi)（見(jiàn)圖2，地下室底板后澆帶做法），造成底板結(jié)構(gòu)未能自由收縮（至少不能達(dá)到自由收縮量），從后澆帶處通長(zhǎng)鋼筋的緊繃也說(shuō)明了這一點(diǎn)，混凝土即被拉裂；又由于后澆帶相對(duì)遠(yuǎn)離樁基、單元核心筒，兩側(cè)接近后澆帶處板體水平變形相對(duì)較大，從而呈現(xiàn)越靠近后澆帶裂縫越密集。這就是地下室底板結(jié)構(gòu)被拉裂的主要原因。

3.3 地下室墻體裂縫：

（1）原因之一，與底板產(chǎn)生裂縫原因相同，即因環(huán)境溫度降低引起結(jié)構(gòu)收縮受到約束而產(chǎn)生裂縫（見(jiàn)圖3，地下室外墻后澆帶做法），此為裂縫產(chǎn)生的主因。原因之二，墻體澆筑后，墻壁外面因工序原因未能及時(shí)回填土方，混凝土因干縮而開(kāi)裂。原因之三，墻體受日照影響，升溫產(chǎn)生漲伸、降溫產(chǎn)生冷縮，直接受到日照的墻體外側(cè)變形顯著大于沒(méi)受到日照的內(nèi)側(cè)，導(dǎo)致混凝土開(kāi)裂。原因之四， 地下室頂板、外墻均添加了UEA微膨脹劑，而UEA微膨脹混凝土的性能：只有在濕養(yǎng)條件下才會(huì)膨脹，其限制膨脹率在14天內(nèi)增幅最大，在膨脹值達(dá)到極限值（包括膨脹量和時(shí)限）之前，其脹縮量隨濕養(yǎng)條件而波動(dòng)。本工程由于墻體、板的澆筑時(shí)間不一致，在UEA微膨脹劑作用下，當(dāng)頂板不斷膨脹時(shí)，先澆筑完成的墻體基本完成了膨脹，從而造成墻項(xiàng)部自由膨脹受到下部約束引起開(kāi)裂，進(jìn)一步加劇了墻體的開(kāi)裂，這就是地下室外墻裂縫上寬下窄的原因。

（2）因此，本工程超長(zhǎng)地下室混凝土結(jié)構(gòu)開(kāi)裂主要原因來(lái)自三個(gè)方面：一是混凝土固有的干縮特性決定的，是不可避免的。二是底板結(jié)構(gòu)澆筑時(shí)氣溫較高，而施工后澆帶縱向通長(zhǎng)鋼筋未作斷開(kāi)處理，限制了底板結(jié)構(gòu)自由伸縮。為避免這一問(wèn)題產(chǎn)生，使砼的早期收縮和應(yīng)力得到自由的釋放，可在澆筑后澆帶兩側(cè)混凝土?xí)r先斷開(kāi)后澆帶處通長(zhǎng)鋼筋，待兩側(cè)混凝土達(dá)到齡期且結(jié)構(gòu)變形基本穩(wěn)定時(shí)再焊接，并采用補(bǔ)償收縮混凝土澆筑后澆帶的作法避免裂縫產(chǎn)生。三是由于UEA微膨脹劑的特性決定的?？上驳氖?，近幾年，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展大量高層建筑的超長(zhǎng)地下室應(yīng)運(yùn)而生，各種高性能的混凝土膨脹外加劑大量推廣使用，各大設(shè)計(jì)研究機(jī)構(gòu)進(jìn)行了多種研究和嘗試，取得了不少應(yīng)用高性能混凝土膨脹劑獲得超長(zhǎng)建筑無(wú)縫設(shè)計(jì)成功的案例，值得借鑒和推廣。

4. 裂縫處理

由于裂縫對(duì)混凝土的耐久性和防止鋼筋被銹蝕都極不利，為消除對(duì)結(jié)構(gòu)的損害，對(duì)裂縫逐條檢查，根據(jù)縫寬，本工程結(jié)合抗?jié)B、防銹蝕、耐久性以及經(jīng)濟(jì)合理等要求按以下方法進(jìn)行處理：

4.1 對(duì)縫寬小于或等于0.2mm裂縫的處理。頂板及底板：在表面抹防水砂漿處理：（1）清理基層；（2）掃一層聚合物界面劑EC1；（3）刮抹水泥砂漿摻杜拉纖維。墻體：取消外壁原設(shè)計(jì)水泥基防水涂料作法，按頂板裂縫上述辦法處理后，做聚氨酯防水。

4.2 對(duì)于縫寬大于0.2mm裂縫的處理。

4.2.1 本工程采用“高壓化學(xué)注漿”的施工方法。這種整治方法主要優(yōu)點(diǎn)：采用LW、HW漿液各50%混合的化學(xué)堵漏劑經(jīng)高壓灌注，能自由地沿不規(guī)則裂縫填充，從滲漏點(diǎn)表面直至滲水源頭都能充滿化學(xué)漿，達(dá)到徹底堵漏的目的；注入裂縫的化學(xué)漿凝固后，具有適應(yīng)結(jié)構(gòu)變形的能力，適用于活動(dòng)狀態(tài)的結(jié)構(gòu)裂縫堵漏；在裂縫中的化學(xué)漿能包裹在結(jié)構(gòu)鋼筋的周圍，有效地阻止了鋼筋的進(jìn)一步的銹蝕。具體工藝流程：（1）清理基層，距裂縫60mm左右沿墻板面45度斜角用沖擊電錘鉆孔；（2）埋設(shè)注漿止水針頭，間距250mm左右；（3）針頭埋置完畢，做好高壓注漿機(jī)接線等準(zhǔn)備工作后，在針頭上接入牛油嘴，開(kāi)啟高壓注漿泵（壓力達(dá)到6MPa以上）將油溶性聚氨酯化學(xué)注漿液注入裂縫，以裂縫表面滲出漿液為宜；（4）檢查施工完畢的滲漏裂縫有無(wú)延伸現(xiàn)象，如有延伸采用同樣的工藝進(jìn)行操作；（5）待化學(xué)漿液與裂縫中的水完全固原化后，打掉外露部分的注漿針頭及殘留在壁體外的發(fā)泡物；⑥施工完畢，清洗高壓注漿泵，以免堵塞。（見(jiàn)圖4，混凝土裂縫高壓化學(xué)注漿示意圖）

4.2.2 裂縫按上述方案處理后，底板及時(shí)按原設(shè)計(jì)澆筑了陶?；炷?，頂板面及外墻外側(cè)及時(shí)回填了土方，至今（已超過(guò)防水工程質(zhì)保期）未發(fā)現(xiàn)新發(fā)裂縫及滲漏現(xiàn)象。可解析為，由于地下室頂板的沙土填充層、外墻外側(cè)回填后的土壤、底板澆筑的陶?；炷撂畛鋵訉?duì)構(gòu)件的溫度感應(yīng)起到穩(wěn)定作用，使混凝土構(gòu)件避免出現(xiàn)大的溫度波動(dòng)，從而避免再生新的溫度裂縫。

5. 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)該工程超長(zhǎng)地下室混凝土結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生原因分析，當(dāng)?shù)叵率逸^長(zhǎng)，墻體又是環(huán)狀全封閉結(jié)構(gòu)時(shí)，其水平方向的應(yīng)力相當(dāng)大。因此，合理的平面設(shè)計(jì)，平面布置規(guī)則整齊、避免突變，可減少了長(zhǎng)外墻約束應(yīng)力；另一方面，根據(jù)溫度應(yīng)力與長(zhǎng)度非線性關(guān)系，應(yīng)用“抗放兼施”原則，超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)可通過(guò)試驗(yàn)合理添加膨脹劑實(shí)現(xiàn)“抗縮”，同時(shí)合理設(shè)置后澆帶（通長(zhǎng)鋼筋斷開(kāi)）進(jìn)行應(yīng)力釋放達(dá)到“放”的效果，從而達(dá)到減少地下室外墻、底板開(kāi)裂的目的。

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[文章編號(hào)]1619-2737（2018）02-03-693