工程地下室墙体裂缝的成因及防治措施.doc

某工程地下室墙体裂缝的成因及防治措施

随着现代社会的发展，高层建筑越来越多，地下室钢筋混凝土外墙施工中裂缝现象较为普遍，下面结合一工程实例谈谈地下室钢筋混凝土外墙裂缝的成因及防治措施。
1 工程概况
某工程位于厦门市嘉禾路莲花路段，工程总建筑面积52893 m²，建筑总高度94.9 m，工程地基结构为片筏基础加辅助桩，上部结构质式为框支剪力墙结构。
该工程地下室为长方形平面，平面尺寸为84.4 ×40.2 m，其长向靠中间设有一条后浇带。地下室层高4.2 m，外墙厚350 mm。钢筋混凝土柱为1×1 m，柱网6600×7800 mm，地下室外墙采用木模板，厦门市二建混凝土公司供应的C50P8泵送商品混凝土，石子粒径16-31.5 mm，砂为中粗砂，坍落度为120±30 mm，混凝土初凝时间≥6 h，终凝时间≤12 h。
2 施工概况
地下室外墙以后浇带为界严格按施工方案分两次浇筑完成，浇倒顺序、线路、方法正确，浇倒过程顺利。其间气温：最高38 ℃，最低21 ℃。
3 裂缝情况
地下室外墙拆模后发现裂缝较多，第一次浇筑区域有52条，第二次浇筑区域有26条，裂缝位于两柱距之间的墙上，分布较为均匀，间距在1—2 m内，裂缝方向基本上垂直分布，裂缝长度：下部从地下室底板面约50—300 mm起，上部直到外墙混凝土浇筑高度，全长3—3.5 m，裂缝宽度采用40倍带光源读数显微镜观测大部分在0.2—0.5 mm间，部分为贯通裂缝。
4 裂缝原因分析
众所周知，混凝土材料是一种非匀质非连续的弹塑性材料，混凝土材料的裂缝是由于混凝土凝固成形后內部的初始缺陷、微裂缝，由于应力的作用使之扩展引起的。引起混凝土自身变形的主要因素有：温度变化和混凝土凝固过程中由于体积变化而产生的收缩。
由于本工程裂缝产生时，结构尚未受荷载作用（或仅受自重作用），且通过沉降观测结果地基并未变形，基本上可以确定该裂缝不属于结构性裂缝，因此可判定该裂缝属于非结构性裂缝。
如前所述，混凝土产生非结构性裂缝的起因是混凝土自身的变形。而本工程使混凝土产生自身变形导至裂缝产生的原因如下：
（1）地下室外墙混凝土在水化及凝固过程产生体积变形的收缩。
大家知到，混凝土在空气中水化及凝固过程中体积会收缩，结硬初期收缩变形发展较快。国内有关试验研究表明，混凝土的收缩与下列因素有关：

①水泥品种：高标号水泥制成的混凝土收缩较大（或高强度等级的混凝土收缩较大）。
②水泥的用量：水泥用量越大、水灰比越大混凝土收缩就越大。
③骨料的级配性质：骨料的弹性模量越大，收缩越小。
④养护条件：在结硬过程中周围环境湿度大，收缩小。
⑤混凝土的成型：混凝土越密实，收缩越小。
⑥使用环境温度：温度高，易失水，收缩大。
⑦混凝土构件的（体积/表面积）比值：比值大，收缩小。
而本工程地下室外墙使用C50P8泵送商品混凝土，采用矿渣水泥，设计配合比中水灰比为0.46—0.65，水泥用量为440/m³。实际水灰比为0.65。采用泵送商品混凝土，为追求可泵性，一般水灰比都偏大且骨料粒径偏小。而骨料粒径偏小不利于制约混凝土的收缩。
加之施工期间正值7月盛夏季节，气温较高，容易使混凝土失水收缩。
（2）缩过程中所受到的约束是对构件活动和变形的制约，本工程的约束又分为内部约束和外部约束：
①内部约束：首先是地下室外墙的配筋对混凝土的约束这是由于混凝土的收缩对钢筋产生压应力而钢筋握裹力的作用对混凝土产生拉应力，制约了混凝土的变形。其次地下室外墙中柱与墙等构件在收缩量的差异产生的约束，这是由于柱的（体积/表面积）比值大收缩小而墙的（体积/表面积）比值小收缩大，这样变形不协调，形成收缩变形小的部分对收缩变形大的部分的约束。
②外部约束：墙体以下的基础底板对地下室外墙的下部约束和墙体以上的梁或顶板对地下室外墙的上部约束，由于裂缝产生时地下室顶板尚未施工，因此上部约束尚未形成。
由上可知混凝土的裂缝是由于混凝土的收缩，使混凝土处于一种受压状态，由于约束的作用，反而使混凝土处于收拉状态，当对混凝土产生的拉应力大于混凝土的抗拉强度时，就出现裂缝，这种现象在混凝土的结硬初期尤其明现，这是由于混凝土的结硬初期收缩量较大，且其抗拉强度又较低。 上述地下室外墙收缩变形以及受到的约束主要是指水平方向的。当然在垂直方向也有，但因墙体高度不大（相对于水平长度而言），混凝土的收缩变形较小，且上部无约束作用，仅为竖向配置的钢筋对其有约束，由于变形及约束较小，故不会在水平方向出现裂缝。
综上所述的原因使该工程地下室外墙混凝土出现如前所述的垂直裂缝。
5 裂缝的预防措施
（1）设计方面：
①按混凝土最大浇筑长度的要求，增设后浇带。
②提高混凝土的抗拉强度：如在混凝土中掺入适量纤维，提高混凝土自身的抗拉强度。
(2) 施工方面：

①合理调整混凝土的配合比：尽量采用水化热低收缩性小的早期高强水泥，降低水泥用量；降低水灰比（控制好混凝土的坍落度）；调整骨料级配；在混凝土中掺入适量微膨胀剂，补偿混凝土的收缩。
②混凝土要分层分段浇筑，加强振捣确保混凝土的密实性，增强混凝土的连续性和整体性，以体高混凝土的强度，尤其提高混凝土的抗拉强度。
③加强养护。避免过早拆模，防止外力作用损伤混凝土，尤其要注意做好混凝土保湿保温的工作。
6 裂缝的处理
由于裂缝是由变形引起的，为非为结构性裂缝，故无承载力危险。但是会对地下室防水、钢筋的保护造成危害。因此必须对裂缝进行修补处理。
由于该工程贯通裂缝较多，因此采用高压化学灌浆法较为合适。采用YJ—自动压力灌浆技术，具体做法如下：
施工工艺流程：裂缝检查→清洁裂缝→安设底座→封闭裂缝→浆液注入→拆除灌浆器→拆除底座→结束
(1)根据现场裂缝的检查情况确定具体施工方案；在施工前，对拟实施灌浆的裂缝宽度、长度、深度、走向进行认真的检查，并做好具体的标记。
(2)基层处理：采用钢刷将裂缝两侧表面的灰尘、浮渣清理干净，缝宽≥0.5 mm。
(3)确定注入口及安设底座：灌浆底座的设置间距是根据裂缝大小、走向及结构形式而定，一般缝宽≥0.5 mm者为15—25 cm，一般缝宽≤0.5 mm者为10—20 mm。原则上缝窄因密，缝宽可稀，但每条裂缝至少需要两个或两个以上的底座。底座的安设采用原子灰进行固定。对于贯通裂缝，应在墙两侧均安设灌浆底座，一侧灌浆时另一侧裂缝必须封闭。
(4)封闭裂缝：其目的在于使裂缝成为一个封闭的空腔。采用原子灰沿裂缝表面涂刮，封缝宽度以注浆时不能漏浆为原则。
(5)配制浆液：环氧树脂、塑化剂和稀释剂组成的主剂在试验室预先配制好。主剂和固化剂现场配制混合后必须搅拌均匀，待反应热量降低后方可注入软管。
(6)安设灌浆器：将配好的灌浆树脂注入软管中，把装有树脂的灌浆器旋紧于底座上。
(7)灌浆：
①确定树脂的注入量，可根据裂缝的宽度、深度、长度计算, 根据经验，实际需要树脂约为理论计算量的1.3倍以上。
②灌浆顺序应从裂缝下端依次向上灌注。
③灌浆时，邻近的底座必须用堵头封死，以防漏浆。
④灌浆压力稳定后应保持一定时间，以满足灌浆要求，保证灌浆质量。
⑤松开灌浆器弹簧，确定注入状态，如树脂不足可补充再继续注入。

(8)注入完毕拆除灌浆器：待注入速度降低确认不再进浆后，可拆除灌浆器，再用堵头将底座堵死。
(9)树脂固化后敲掉底座及堵头，修补好表面封缝胶。
(10)修补质量检查：灌浆结束后，随机选取三点通入压缩空气检查灌浆是否密实。
7 结束语
通过对该工程产生裂缝原因的分析，采取适当的处理方法，取得了较好的预期效果。
(1)高层建筑地下室墙体的裂缝，虽然对结构安全无影响，但也要引起我们的重视，因为它可能对地下室的使用功能及结构的耐久性造成影响。
(2)控制裂缝的出现要综合考虑结构设计、材料、施工、环境等诸多因素的影响。