地下室混凝土裂缝的综合控制.pdf

2 0 1 1 年 第 4 期 (总 第 2 5 8 期 ) Nu mb e r 4 i n 2 0l 1 ( To t a l No 2 5 8) 混 凝 土 Co nc r e t e 实用技术 P RACTI CAL TECHNOL OGY d o i ： 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 1 0 4 0 4 0 地下室混凝土裂缝的综合控制 李刚 ，葛修彬 。 ，赵殿奎 ( 1 安徽阜阳建工集团有限公司，安徽 阜阳 2 3 6 0 1 2 ；2 安徽阜阳恒昌商品混凝土有限公司，安徽 阜阳 2 3 6 0 1 8 ) 摘要 ： 混凝土裂缝 是近年来 在T程上出现较为普遍的质量 问题 ， 给有关 各方带来许多麻烦 ， 经济损 失 、 工期 延误 、 质量缺陷 ， 还有有关 人员 的思想负担等。 从设 计 、 施 T 、 混凝 土、 管理 四方面综合讲述 了混凝土裂缝的控 制方法 ， 以期最大 限度地减 少混凝土裂缝的出现。 关键词 ： 昆凝土 ；裂缝 ；综 合控制 ；设计 ；施 T 中图分类号 ： T U5 2 8 0 6 4 文献标志码 ： A 文章编号 ： 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 1 ) 0 4 0 1 3 9 0 3 Compr ehe ns i v e c on t r ol of b as e m e nt c onc r e t e c r a c k L1Ga n g GEX u b i n 2 ZI - O Di a n - ku i ( 1 An h u i F u y a n g Co n s t r u c t i o n En g i n e e r i n g Gr o u p Co ， Lt d ， F u y a n g 2 3 6 0 1 2， Ch i n a； 2 Anh u i F u y a n g He n g c h a n g Co mme r c i a l Co n c r e t e Co ， Lt d ， F u y a n g 2 3 6 0 1 8， Ch i n a) Ab s t r a c t ： C o n c r e t e c r a c k i s a c o mmo n q u a l i t y i s s u e i n p r o j e c t i n r e c e n t y e a r s wh i c h c a u s e s ma n y t r o u b le s t O p a r t i e s c o n c e me d ， s u c h a s e c o n o mi c l o s s ， p r o j e c t d e l a y ， q u a l i t y d e f e c t a n d wo r r i s o me b u r d e n i n t h e mi n d s o f p e r s o n s c o n c e rne d T h i s p a p e r p u t s f o r wa r d a c o mp r e h e n s i v e c o n t r ol me t h o d o fc o n c r e t e c r a c k f r o m t h e a s p e c t s o f d e s i g n， c o n s t r u c t i o n， c o n c r e t e a n d ma n a g e me nt t o mi n i mi z e t h e i s s u e s o fc o n c r e t e c r a c k Ke y w or ds ： c o n c r e t e； c r a c k； c o mp r e h e n s i v e c o n t r o l ； d e s i g n； c o n s t ru c t i o n 0 引言 近年来 ， 随着建筑工程规模的 日趋扩大 ， 结构形式的 日益 复 杂 ， 一个 普遍 的质量 问题越来越 网扰着工程 界 ， 那就是混凝 土 裂缝。 据有关资料统计， 国内外钢筋混凝土结构工程中， 裂缝率达 1 5 7 0 ， 地下结构外墙钢筋混凝土的裂缝更是高达 8 0 9 0 。 混凝 土裂缝 的大 量 现 ， 严重影 响正常 的生 活和生产 ， 居 民住 宅质量投诉也不断增多， 带来的不仅仅是T期的延误 、 经济的 损失 ， 还有精神的负担。 混凝土裂缝一般可分为荷载裂缝 和变形裂缝 。在 目前 的T 程实践 中， 因荷 载引起 的结构性裂缝 只占 2 0 ， 而 因温度 、 湿度 变化 、 结构长度的影响及不均匀沉陷等变形变化引起的非结构 性裂缝达到 8 0 。 所以可以说 ， 绝大部分产生裂缝的建筑其结 构安全并没有 受到影 响。 在 房屋建筑 中 ， 虽 然大多数混凝 土 的 裂缝并不影响混凝土的结 构强度 ， 但在外观上及 防水 功能上受 到影响 ， 随着建筑 的商品化 ， 消费 者对 混凝土裂 缝的投诉越来 越多， 因此受到建筑开发商 、 施工企业和T程质量监督方的高 度重视 。 1 混凝 土裂缝 出现 的原 因 就其内因来讲， 导致混凝土裂缝的主要直接原因是由于混 凝土收缩引起的。 受约束的混凝土， 当温度 、 混凝土收缩等因素 所产生的拉应力大于混凝土极限抗拉强度时 ， 混凝 土就被拉裂 而产生裂缝。 也有部分裂缝是 由于不均 匀沉 降或早期 施工荷载 过大所导致 。 就其外因来讲， 混凝土裂缝产生的因素是多方面的， 涉及 收稿 日期 ：2 0 1 0 1 1 1 1 设计 、 施_ 、 材料 、 管理 等方 面。 在设计 方面 ， 有 时只注重 承载力 设计 ， 忽略结构约束性质， 往往配筋偏大， 这样的设计往往导致 结 构刚性过大 ， 在 收缩变形下 产生更大 的 内部应 力 ， 而在结构 配筋方面相对偏弱， 反而不利于抗裂。 另外， 大体积混凝土防止 温度裂缝的措施 ， 就是一靠控制温度 ， 二靠改善约束条件 ， 这就 涉及设计、 施 _ 、 混凝土材料等多方面。 在水利工程中， 大体积混 凝土的温度控制和温度应力的计算 ， 都放在设计方面进行。 当 然 ， 施工和混凝土配制方面也有很多原 因， 这是大家都认 同的 ， 在此不再赘述 。 还有 ， 在整个混凝土裂缝控制过程 中 ， 工期也是 非常重 要的因素。 工程施 丁是一个科学的技术问题 ， 有它 自身的 规 范规 程要求 ， 不 能过于急 于求 成 ， 否则将 引起一些质 量或安 全 问题 。 就混凝土 的养护来说 ， 需要一定 的时 间 ， 而业主为 了早 日收回投资或尽早使用， 工期定得非常紧张， 施T单位并非不 想做好养护， 而是没有时间， 迫使施T单位非正常施T， 由此导 致 混凝土开裂等质量问题。 所 以， 裂缝问题不是 一个简单的某 一 方 面的问题 ， 它牵涉到工程 的各个方面 ， 需要各方共 同关注。控 制裂缝应该是T程各方共同的责任， 一旦出了问题， 也应该从 多方面分析查找原因 ， 否则不利于问题的控制和解决 。 2 混凝 土裂缝控 制措 施 2 1 设 计 方 面 ( 1 ) 合理设置后浇带， 这是设计上比较常用的一种措施， 但 施工上 比较 闲难 。 由于后浇带 的封闭时 间较 晚 ， 其 中难免落 人 不少建筑 垃圾 ， 清理上 非常麻烦 ， 加之 后浇带从 下到上遇 梁断 梁 、 遇板 断板 ， 补浇时稍有不慎也会 留下缺 陷。 并且 ， 工期较长 。 因而 ， 近年来 多采取其他措施 ， 有 条件地取 消或减 少后 浇带 。 已 l 3 9 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 有专家经论证实践 ， 提出“ 无缝设计” 的观点， 用“ 加强带” 代替 “ 后 浇带” ， 且获得 了国家专利 ， 并有大 量T程取得 了成功取 消 后浇带 的施工经验。 ( 2 ) 基础的配筋除应满足基础承载力及构造要求外 ， 还应 结合大体积混凝土的施工方法( 整体浇筑或分层浇筑 ， 泵送混 凝土或非泵送混凝土浇筑等) ， 从加强结构整体性和减少温度裂 缝出发， 应增配“ 温度筋” ， 以控制因水泥水化热而引起的温度 应力导致的裂缝 ， 即以构造钢筋控制裂缝。 在地下室墙板设计时， 适当增加水平钢筋的配筋率， 配置 直径较小、 间距较密的水平筋， 并宜将水平钢筋置于竖向钢筋 之外； 宜在墙中部 1 3 墙高的范围， 在附壁柱( 或墙) 和暗柱的柱 墙交接部位增加细而密的水平构造筋， 以控制竖向裂缝和4 5 。 方 向裂缝； 在结构的开 口部位、 截面尺寸变化部位和地下室入 口 部位应适量增加附加筋。 总之 ， 不过分 加大主筋 的配 筋量 ， 尽量发挥构造筋 的防裂 作用 。 ( 3 ) 基础混凝土的强度等级宜在 C 2 0 ,- -C4 0之间选用， 不要 过多地提高混凝土设计强度等级。 ( 4 ) 关于 “ 加强带” 的设计与施工工艺。 膨胀加强带( 简称加 强带或膨胀带) 是“ 超长钢筋混凝土结构无缝设计施工方法” 专 利技术中提出的一个新概念 ， 是为取消后浇带、 实现超长结构 连续施工而人为采取的措施， 是一个无形的“ 假缝” ， 具有特定 的含义 。 加强带的性质是以较大膨胀应力补偿温差 ( 包括干缩 ) 收缩应力集 中的地方 ， 所以 ， 它可 以取消后浇带。 加强带 的间距 可控制在 4 0 - - 6 0 m。 该方法是以补偿收缩混凝土为结构材料 ， 以加强带取代后 浇带连续浇筑施工的一种新技术。 对于底板和楼板可用现浇“ 膨 胀加强带” 取代后浇带， 实现连续浇筑混凝土； 对于边墙可用后 浇“ 加强带” ， 间距 3 0 - - 4 0 m分段浇筑墙体， 等 1 4 d后再用膨胀 混凝土补浇 。 避免了后浇带施工的麻烦及工期延误。 其应用范围 不仅在地下、 水工结构， 而且在上部楼面、 墙体和屋面也可应用。 具体做法是： 在应力集中的 处( 按传统方法留后浇带处) ， 设置膨胀加强带， 其宽度2 m， 带的两侧铺设密孔铁丝网， 并用立 筋( 由 8 5 0 1 0 0 ) 加固， 防止混凝土流人加强带， 带内混凝土 强度等级比带两侧高 5 MP a 。 施工时， 带外用掺 8 0 0 1 0 C S A的小 膨胀混凝土浇筑( 膨胀率约( 1 - 2 ) x 1 0 ) ， 灌注到加强带时， 用掺 1 0 o 1 2 o l 2 S A的大膨胀混凝土浇筑( 膨胀率约( 1 5 v 3 ) x l 0 ) ， 其强度等级比两侧的高 5 MP a 。 到另一侧时， 又改为浇筑掺 8 o 1 0 C S A的混凝土 ， 如图 1 所示 。 “。 ： 膨胀应力曲线 rr ff fll If If I I III II II。I J II II II II II II Il l Il l lI I III f I ff n r _ 。_ 。 _ - 。 。 。 一 2 ； n CS A=8 1 0 L CS A=8 一l 0 。 I 、 l ll ll l I l幽II II Il ll ll II II I l II II II III II I 1tt 1 11 图 1 加 强带做法示惹图 如此循环下去， 可连续浇筑 1 0 0 1 5 0 m的超长结构。 2 2混凝土 方 面 ( 1 ) 当大体积混凝土的强度等级为 C 2 0以上时， 可与设计 单位沟通并征得同意， 尽量利用混凝土 6 0 d或 9 0 d的强度作为 1 4 0 混凝土配合比设计 、 混凝土强度评定及工程竣工验收的依据。 这 也是规范允许 和提倡 的。 ( 2 ) 优化混凝土配合比设计， 在保证工程设计所规定强度、 耐久性等要求和满足施工工艺要求的前提下 ， 应遵循合理使用 材料、 减少水泥用量和降低混凝土绝热温升的原则。 水泥的选 用 ： 尽量选用低水化热 、 早 期强度低 、 C ， S含量低的水泥 ， 控制水 泥细度， 以降低水泥本身的收缩变形。 矿渣水泥因泌水性大 ， 不 宜用。 按 G B 5 0 4 9 6 -2 0 0 9 ( 大体积混凝土施工规范 要求， 须对水 泥的强度、 安定性 、 凝结时间、 水化热等性能指标及其他必要的 性能指标进行检测。 保证混凝土施工性能和设计强度的前提 下， 尽量降低混凝土坍落度， 减少水泥用量和用水量， 控制砂率 不宜过大。 采用高效减水剂： 选择收缩率低( 1 0 0 ) 的高效缓 凝泵送剂 ( 一般减 水剂 的收缩率在 l 1 5 1 3 0 之 间) ， 还 要注 意外加剂的适应性， 充分发挥外加剂的效果。有关这些应根据 工程所用水泥经试验确定。 适量掺加混合材， 以降低水化热， 并提高混凝土的施工性能。 在混凝土中掺加抗裂陛能好的混合材， 不仅可以减少水泥用量 ， 还可降低混凝土的早期强度， 使早期 的混凝 土具有 良好 的松弛性能 ， 释放混凝土早期 收缩较大而产 生的强拉应力， 从而缓解混凝土早期开裂的危险性， 并能增强 混凝土的后期强度。 如质量较好的粉煤灰不仅具有上述效果， 还 具有一定减水效果。 适当使用引气剂， 对提高混凝土韧性 、 减 少混凝土开裂有一定效果。 并且可以明显提高混凝土的耐久性。 ( 3 ) 掺用低碱型膨胀剂 ： 膨胀剂的主要作用是在水泥水化 过程中， 形成大量的膨胀结晶体一钙矾石， 起到填充 、 堵塞混凝 土毛细孑 L 的作用 ； 同时产生微 量膨胀 ， 可 以部分 或全部补偿混 凝土的收缩 ， 避免或减少混凝土裂缝的产生。 需要强调的是 ： 掺用 膨胀剂的混凝土一定要加强养护 ， 否则可能还会带来副作用 。 ( 4 ) 掺加改性聚丙烯纤维 ： 近年来 ， 有一种改性聚丙烯纤维 对防止混凝土开裂有一定效果。 混凝土掺入纤维可明显减少或 消除早期收缩所产生的微裂缝 ， 改善抗裂性， 提高抗冲击力 ， 增 强韧性与延展性。 由于裂缝的减少和消除， 则可提高混凝土的抗 渗性、 抗冻性、 增加建筑物的使用寿命。 ( 5 ) 严格控制 骨料的含泥量 ： 砂石 的含泥量对 混凝土 的开 裂影 响很大 ， 一定 要严 格控制 。 石子的级 配及颗粒形状 ， 对节 约 水 泥和改善混凝 土和易性有很 大关系 ， 因此 ， 石子具有 良好 的 级配及颗粒形状 ， 对于减少混凝土裂缝也有积极的作用。 ( 6 ) 降低混凝土的搅拌温度和浇筑温度： 如采取遮阳措施， 严禁使用热水泥( 6 0) ， 使用温度较低的井水或冰水搅拌混 凝土等。 2 3施 工 方 面 ( 1 ) 加强养护 ， 充分养护。 混凝土强度的增长是一个复杂的 、 长时间的化学反应过程的结果， 因此必须对混凝土加强养护， 使 其能够充分进行化学反应 ， 才能得到高质量 的硬化混凝土 。 ( 2 ) 控制混凝土养护温度 ， 降低混凝土的内外温差， 采取 “ 外保内降” 的原则。 由于导致混凝土温度裂缝的主要原因是内 外温差过大 ， 不是温度高低 ， 所 以要控制混凝土 内外温差 2 5 ( 一般情况下混凝土的 l 3 d 放热量最大 ， 3 5 d温度最高 ) 。 关于混凝土内部温度的降低措施， 目前不多， 大多在混凝 土内部预埋水管降温， 水管直径以2 5 mm左右为宜， 水管间距 以 1 5 3 n -i 为宜， 水管采用一般的铁质水煤气管即可。 关于混凝土表面保温措施 ， 方法较多， 可以采取覆盖塑料 薄膜、 草袋 、 麻袋、 毡布、 甚至棉被等保温性材料进行 ； 另外还可 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 采取在混凝土表 面蓄水保温的方式c 墙板混凝土的养护 比较 困难 ， 较 为理 想的方法有带模样护 法 ， 即当混凝 土强度达到 1 2MP a后 ， 将模板松开 3 4 mm 的l 司 隙 ， 在模板顶部设置带孔水管 ， 不断向墙板面处淋水养护 ， 直至 1 0 1 5 d 方 n 丁 考虑拆除侧模 。 ( 3 ) 控制混凝土浇筑速度应快慢应适度。 混凝土浇筑太快时 ， 侧 压力使 模板产生 变形 由于沉 降而发生开 裂 ， 因此 ， 混 凝土浇 筑时要按预定计划进行。 因为混凝土的收缩最早的就是塑性沉缩 ， 控制浇筑速度 ， 是让混凝土尽量完成早期的沉缩再浇筑上 层混 凝土。 尽量采取二次摸压， 二次振捣工艺。 为了消除塑性沉缩 ， 司。 在 混凝土浇筑后一小时左右再进行振捣 ， 其用 意是待混 凝土沉缩 一阶段后 ， 再振捣可使混凝土更密 实 ， 并消除早期塑性裂缝 。 有 研究表明： 二次振捣的混凝土强度 比没有二次振捣的混凝土强 度可提高 2 0 3 0 。 二次摸压是为了消除混凝土表面的塑性收 缩裂缝 ， 这在地下室顶板施- T 二 时尤其重要 。 这些 _ r 艺都必须在混 凝土初凝前进行 。 ( 4 ) 模板支撑须坚固， 不得有沉降产生； 模板不得漏浆、 变 形甚至胀模等。 ( 5 ) 不随意加 大混凝土坍落 度 ， 在满足施工 浇捣 的情 况下 尽量降低混凝土坍落度。 严禁在混凝土中随意加水。 ( 6 ) 混凝土的浇筑可采取全面分层连续浇筑或斜面分层连 续浇筑 。 对 于面积不大的底板 ， 可采用全 面分层 的方法 ， 如图 2 所示； 对于面积较大的底板， 可采用斜面分层的方法， 每一区域 做到“ 斜面分层、 薄层浇捣 、 自然流淌、 循序推进 、 一次到顶 、 连 续浇捣” ， 如图 3所示 。 一 图 2 全面分层连续浇筑 每层 的厚度不得大于振动棒 的作用深度 。 要控制层间 的间 隔时间不大于混凝土的初凝时间为准 ， 不得形成“ 冷缝 ” 。 ( 7 ) 选择技术水平 高 、 训练有素和责任心强的施工 队伍 。 混 凝土的质量好坏 ， 很大程度上往往最后决定于是否有一个高素 质的施工队伍， 这关系到许多施T措施能否真正落到实处的问 上接第 1 3 8页 业出版社， 2 0 0 5 ， I 2 1 胡建恺， 张廉琳超声检测原理和方法【 M 】 合肥： 中国科学技术大学 出版 社， 1 9 9 3 冠坚钻 芯法检 测混凝土缺陷 J 1 四川建筑科学研 究 ， 2 0 0 5， 2 ( 1 ) 7 4 8 9 4 1 C E C S 0 3 ： 2 0 0 7， 钻芯法检测混凝土强度技术规程 S 题。曾有业内名人戏称： “ 混凝土的质量往往掌握在那些拿锄头 的人手中” 。 虽是戏言 ， 应该说反映了一些现实现象 。 2 4业主监 理 万 面 在质量 控制 、 裂缝控 制上 ， 有时还 存在 业主 、 监 理方 面的 因素 ， 这主要反 映在 由于丁期原 因 ， 导致 施T单位 不能有充分 的时间考虑准备施 方案 、 科学施_= _r 所造成( 如拆模过早 ， 混 凝土养护时间不够等 ) ， 一味追求T期 ， 迫使施丁单位违反常 规施工 ， 从而出现质量事故甚至安全事故也 时有发生 。 因此 ， 在 裂缝控制工作方面， 业主和监理也应给予理解和支持， 让施工 方有必要的时间制定方案 、 科学施T， 在前期多花些时间， 尽 量减少裂缝的m现 ， 总比事后花大量时间 、 精力与财力处理裂 缝 要 好 3工程 实例 ( 1 ) 阜 阳市人民医院病房大楼 ， 该T 程为地下一层 、 地上十 六层框剪结构 ， 底板厚 1 2 0 0 mm、 面积 3 8 mx 7 8 m， 墙高 3 4 m； 混凝土用量约 3 8 0 0 m， ( 仅地下室 ) 。 混凝土为 C 3 5 P 6防水混凝土 ， 坍落度 1 6 0 mm， 工程各方密切配合 ， 该1 二 程地下室底板成功采 取了“ 预埋水管降温法” ， 配合其他措施预防非结构性裂缝 ， 取 得很好效果， 各项质量指标符合设计要求。 ( 2 ) 阜阳国家级质检中心大楼， 地下一层 ， 地上十一层框架 结构， 建筑面积 2 1 4 0 0 m ， 底板厚 8 0 0 mm， 底板面积 2 6 0 0 m ， 呈 L型 ， 梁高 1 6 0 0 mm， 混凝土为 C 4 0 P 8 抗渗混凝土， 用量约 3 0 0 0 m3 。 该工程成功应用了“ 加强带” 设计方案 ， 取消了“ 后浇带” 。 缩短了工期 、 简化了施丁程序 ， 同时保证 了工程质量 。 综上所述 ， 混凝土的裂缝控制， 是有关各方面都要参与的 问题， 如果仅仅依靠哪一个方面， 是不能有效解决问题的。 因此， 控制裂缝应该是工程各方共同的责任和任务。 参 考 文 献 ： l l王铁梦 工程结构裂缝控制 M 北京 ： 中国建筑工业出版社， 1 9 9 7 ： 3 2 2 3 4 0 f 2 1 王栋民 高性能膨胀混凝土【 M 】 中国水利电力出版社和知识产权出 版社 ， 2 0 0 6 【 3 】 王栋民， 游宝坤 超长钢筋混凝土结构无缝设计施工方法一 补偿收缩 混凝土的最新应用【 z 】 f 4 1 冯乃谦， 顾晴霞， 郝挺宇 混凝土结构的裂缝与对策 M 北京： 中国建 镝 工川 出版社 ， 2 o 0 8 ： l 9 4 2 I 3 作者简介 联 系地址 1J ( 1 9 5 8 一 ) ， 男， 高级工程师， 从事混凝土制品和预拌混 凝土生产、 管理工作。 安徽省阜阳市人 民东路 1 3 0号 安徽阜 阳建工集团有 限公 司( 2 3 6 0 1 2 ) 联 系电话 ： 0 5 5 8 2 2 5 0 2 2 l 5 C E C S 2 1 ： 2 0 0 0 ， 超声法检测混凝土缺陷技术规程【 s 】 作者简介 联系地址 联系电话 史三元( 1 9 5 9 一 ) ， 男 ， 教授 ， 主要从 事建筑结构 工程与教学 工作 。 河北省邯郸市光明南大街 1 9 9号 河北工程大学 ( 0 5 6 0 3 8 ) 0 31 1 8 5 8 91 6 7 9 l 41 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m