控制地下室混凝土工程裂缝方法的研究.pdf

第 3 8卷 第 3期 2 0 1 1年 3月 建筑技术开发 Bu i l d i n g Te c h n i q u e De v e l o pme n t Vo 1 38。 No 3 Ma r 2 O11 控 制 地 下 室混凝 土工 程裂 缝 方 法 的研 究 沈汝伟 ( 贵 州大学职 业技 术 学院 ， 贵 州 5 5 0 0 0 3 ) 摘要 随着我国城市化进展的加快 ， 对地下室的应用越来越多 ， 如地下停车场 超 市 、 地 下商场 、 仓库等 ， 但 是地下室 出现混凝土结构裂缝的现象也 很普遍 ， 这不仅影 响建筑 的美 观 ， 还 会对其 使用功 能产生影 响。因此 ， 加强对 地 下 室 混 凝 土 工 程 裂 缝 的 控 制 ， 对 地 下 室 的 应 用 具 有 重 要 意 义 。 关键词 地下室 ； 混凝 土T程 ； 裂缝 中图分类号 T U 7 5 5 6 文献标志码 A 文章编号 1 0 0 1 5 2 3 X( 2 0 1 1 ) 0 3 0 0 3 7 0 3 RES EARCH oN THE M ETHoD oF CoNTRoLI NG CoNCRETE PRoJ ECT CRACK FoR THE BAS EM ENT S h e n Ru we i Ab s t r a c t Ke y wo r d s Qu i c k e n i n g w h i c h p r o g r e s s e s a l o n g wi t h o u r c o u n t r y u r b a n i z a t i o n ， a r e g e t t i n g mo r e a n d mo r e t o t h e b a s e me n t a p p l i c a t i o n， l i ke u n de r g r o un d p a r k i n g g a r a g e， s u p e r ma r ke t ，u n de r g r o u nd ma r k e t ， wa r e ho us e a nd S O o n， bu t t he b a s e me nt p r e s e n t s t he c o nc r e t e s t r uc t u r e c r a c k t he ph e n o me n o n t o be v e r y a l s o c o m mo n， no t o nl y t hi s i n flue n c e c o ns t r uc t i o n a r t i s t i c，wi l l a l s o h a v e t he i n flu e n c e t o i t s u s e f u n c t i o nTh e r e f o r e，s t r e ng t h e ns t o t he ba s e me n t c o n c r e t e s p r o j e c t c r a c k c o n t r o l ， h a s t h e i mp o r t a n t me a n i n g t o t h e b a s e me n t a p p l i c a t i o n b a s e me n t ； c o n c r e t e s p r o j e c t ； c r a c k 一 般地下室混凝土裂缝主要分为两类 ， 即结构性 与非结 构性 裂 缝 ， 造 成其 裂缝 的原 因有 很 多 ， 如 人 为 的 材 料 问题 、 施 工技术 问题 以及 自然条件 天气 等原 因。但 是地下 室混凝 土 工 程 的裂 缝 是 可 预 防 、 可 修 复 的 ， 本 文 将 对 地 下 室 混 凝 土 T 程裂缝产生 的原 因 、 控 制 措施 以及 修补 方法 进行 分析 与 阐 述 ， 以更好保 障地下室 的使用功能并延长使用寿命。 1 地下 室混 凝 土 工 程 裂 缝 产 生 的 原 因 及 其 影 响 1 1 由温 度 变化 引起 的 裂 缝 在混凝土的结构 中， 由水泥的水 化热所散 发的热量带来 了温度的变化 ， 从 而形成 温差 ， 对混 凝土产 生影 响。在如今 高层的地下室中 ， 大 多选用大 体积 的混凝 土进行 浇灌 ， 在混 凝土内部 的水泥水化产生 了大量 的热量 ， 但是无法 向外部散 热 ， 导致混凝土内部 的温度越来 越 高， 而 混凝土 外部则 由于 散热速度较快 ， 所 以墙 内墙外 温度不 一 ， 若 其温差 大于 或等 于 2 5 时 ， 混凝 土的约束 应力就无 法承担 温度 的应 力 ， 从 而 产生裂缝 ， 这种裂缝蔓延程度会不断扩大 ， 且具有穿透性。 一 般应用于地下室的混凝 土的强度等级 比较 高( 大 多高 于 C 3 0 ) ， 而且 由于地下室的面积大 ， 所 以使用 的混 凝土也较 收 稿 日期 ： 2 0 1 01 2一l 5 作者简介 ： 沈汝伟 ( 1 9 7 9 一 )， 男 ， 广西合 浦人 ， 贵州 大学职业 技术学 院 讲 师， 主要从事钢筋混凝土结构研究 。 多 ， 高强度 、 大面积的使用混凝 土必然要用 到大量的水泥 ， 从 而 造 成 混 凝 土 在 初 凝 阶 段 产 生 大 量 的 水 化 热 。 而 混 凝 土 对 于热量的传导能力低 ， 再加上地下室 中底板 的面积一般 比较 大 ， 所 以热量不能及时散 出， 只能聚集在混凝土 内 ， 造成 内部 温度迅 速上 升至 7 08 O _ 2 J ， 而构 件 的表 面温度 水平 较平 稳 ， 由此 产 生 的 温 差 也 就 是 “内涨 外 缩 ”的张 力 对 混 凝 土 的表 面产生 巨大拉力 ， 当这 种拉力 超过 了混凝 土的拉 伸极 限， 就 出现 了裂 缝 。 1 2 由 混凝 土 的收 缩 变形 产 生 的 裂缝 首 先 ， 混 凝 土 会 发 生 化 学 收 缩 。 在 混 凝 土 的 硬 化 过 程 巾， 水泥会 发生一定 的化学 反应 ， 也就 是水 化。但 是通 过这 种水化 的化学反应最终 生成 物 的体 积会 比变化 前的物 质体 积小 ， 这种 收缩方式就是化学收缩 。 其次 ， 混凝土会 出现干收缩现 象。一般 干收缩是混凝 土 的内部吸附了大量的水 蒸发 ， 最终导致凝胶 体失水而产生 了 收缩 现象 。混凝土 干收缩 的程度 大多 取决 于周 围环 境 中湿 度 的 变化 J 。 由于收缩变形造成 的混凝土 内外应 力不一致 ， 最终会使 混凝 土的构件表面拉应力超过 了其拉伸 的限度 ， 便会产生裂 缝 。干燥收缩的主要原 因是混凝 土硬 化时表 面 的水 分过 快蒸 发 ， 最终水泥石干燥 而造成的。 在现代城市 的工程 中， 一 般都选 用商 品混凝 土， 商品混 3 7 第 3期 沈汝伟 ： 控制地下 室混凝土工程 裂缝方 法的研究 第 3 8卷 凝土为了确保其使用性与流动性 ， 一般会 较多增加水泥 的用 量 ， 同时这种商品混凝 土的单 位用水 量及砂率 也逐渐 升高 ， 增 加 了混 凝 土 干缩 裂 缝 的危 险 性 ， 这 种 干 缩 裂 缝 比较 小 ， 多 以网状呈现 。 1 3不 均 匀 沉 降 、 收 缩 造成 的 裂缝 地下室 的设计主要依据是工 程地质的勘察报告 ， 若设计 时依据勘察报告制作的假设模 型与实际的地质状况 不同 ， 就 有出现不均匀沉降 、 收缩 的可能性 。 一 方 面 ， 是 由 地基 不均 匀 造 成 的 裂 缝 。 由 于 每 个 工 程 上 部 的建筑物荷载分布不同 ， 也会发生不 均匀沉降的情况 。这 种不均匀沉降对混凝土产生较大的拉应力 ， 当其应力超过 了 混凝 土的拉伸极限值 时 ， 就会 有发 生裂缝 的危险 ， 这种 由 于地基不均匀沉降而产生的裂缝 大多较严重 ， 会影响建筑物 的使用功能 。 另一方面 ， 由沉降收缩造成 的裂缝。这是 混凝土在浇捣 后 ， 有骨料颗粒 降落 、 水分 随之 上升 的情 况 ， 受 到预埋件 、 钢 筋或者粗骨料 的阻挡 ， 而 使混凝 土之 间产生分离 ， 导致 组成 混凝土 的材料不均匀 沉落 而开裂 ， 这种 裂缝多 是中 间宽 、 两 边 窄 ， 多在截面变化大 、 钢筋密集的部 位发生 。 2控 制 地 下 室 混 凝 土 工程 裂缝 的措 施 2 1 加 强 对 温度 裂缝 的防 控 首先 ， 为了控制 由于温 差导致 的裂缝 ， 大体 积 的混凝土 浇灌 工作应选在一天 中气温 比较低的时间进行 ， 优先选择水 化热 比较 低 的水 泥 ， 在 确 保 混 凝 土 的 强 度 等 级 前 提 下 ， 使 用 一 定的缓凝减水剂 ， 以减 少水泥 的使用 量 ， 同时 使水灰 比 降低 ， 能够有效减少水 化热 ； 加人外 掺料 如粉煤灰 不仅能代 替部 分水 泥的功能 、 减少用水 ， 还能够改善混凝 土的可泵性。 其次 ， 要注意控制混凝 土人模的温度 。例如在浇筑混凝 土时加入适量 的蛮石和 毛石 ， 能够 吸收大量 的热能 ， 并且 节 约混凝土的原 材料 ， 但 是要 注意 在这 种混 凝土 的浇 灌过 程 中， 应控制毛 石块 的体 积不 超过 总体 积 的 2 0 3 0 。另 外 ， 还 可通过 向骨料 洒水减 少太 阳对砂石 料的直接 照射 ； 或 者通过加冰块来冷却材 料等方式控制混凝土的温度 。 在浇筑工作结束后 ， 后续 工作也 不容忽视 ， 如 在表 面覆 盖物体 以保持温度 ， 由于模板能够减慢混凝 土表 面降温的速 度 ， 保 证混凝 土内外 的温 度差别 不大 ， 有效控 制混凝 土由温 差导致 的裂 缝 ， 所 以在 浇 筑完 混 凝 土 ， 应 在一 个 星期 后 再 拆模 。 2 2避 免 沉 降 收 缩 引发 的裂 缝 在满足浇筑与泵送 的前提下 ， 应加 强对 混凝土单位用水 量的控制， 尽量避免 混凝 土坍塌 。可掺 入一定的外加剂改 善 混凝土的性能 ； 控制搅 拌混凝 土 的时 间 ， 避免 由于搅 拌 的时 间不均匀而造 成混凝土前后期 的物理性能 变化过大 ； 强化 混 凝土的捣实 ； 在浇筑的过程中 ， 下料的速度不 能过快 ， 以免 由 于混凝土堆积而导致振捣 不充 分 ， 对 于截 面较 大 的结构物 ， 应该先浇灌较大 、 较深 的位置 ， 停 置 2 3 h后” ， 在 与较 薄 的截面一起浇灌。 另外 ， 不均匀沉降多 由地基地质与上部 的建筑荷 载量不 3 8 同所引发的 ， 由于地 下室 的面积较大 ， 所 以一般在 主楼和辅 楼之间相交接的位置设 置多条后浇带 ， 再加上主楼地下室 的 过道边沿较长 ， 所以在相应 的位置 也要设置 后浇带 ， 这样 就减少 了由工程早期 的不均匀沉降导致的裂缝发生 ， 也放松 了 对 整 个 底板 的约 束 ， 同 时还 有 效 控 制 了混 凝 土 浇 筑 长 度 所 造 成 的 热 量 蓄 积 ， 减 少 来 自温 度 的 应 力 ， 对 预 防 与 控 制 裂 缝 起 到 良好 效果 。 2 3 干 缩 裂 缝 的 预 防措 施 为了预防由干裂造成 的裂缝 ， 应尽量使 用中低热度的水 泥或者粉煤灰水泥等收缩量较少的原料 ， 由于水 灰 比对混凝 土干缩的程度有较 大影 响， 一 般水灰 比越 大 、 干缩 的程度就 越大 ， 所 以在设计混凝土时 ， 应严格控制水灰 比的选择 ， 通过 掺加一定量的减水剂 的方 式 ， 减少用水 量 ， 合 理选择 收缩程 度 小 的 外 加 剂 和掺 合 料 。 2 4选 择 合 适 的 水 泥 通过对混凝土 的选材及配合 比的控制 ， 在混 凝土 内加入 外加剂 ， 尽量减少水泥 和水 的用量 ， 以减少水 化热现 象引起 的收缩变形。普通 的硅酸 盐水泥虽 然其早期 的强度 高但是 水化热反应大 ； 矿渣水 泥相 比普通水 泥的热度 低 ， 但 是它 的 干缩和渗水现象严重 ， 而且后 期会产 生硬度 收缩 ； 火 山灰水 泥在后期的收缩程度较大 ， 而且经 济代 价较大。通过平衡选 择 ， 一般 粉 煤 灰 水 泥 ， 可 降 低 裂 缝 出现 的 概 率 ， 同 时添 加 L N一 8 0 0 N 等掺 加剂 ， 能够在一定程 度上降低 了水灰 比以 及水灰量 ， 有效控制 水化热现 象 ， 同时对 混凝土起 到补偿 收 缩 的 目的 。 2 5 提 高钢筋混凝土的抗裂缝能力 一 方面 ， 地下室混凝土工程裂缝 与混凝土极限 的拉伸程 度有密切关联 ， 据相 关资料 表示 ： 混凝土 的拉限程度 和配筋 有 关 。所 以 ， 在 混 凝 土 中应 考 虑 增 加 抗 变 形 的 钢 筋 ， 也 就 是 增强混凝土 由于受到长期 干缩 以及空气 温度 的变化所 引发 的热胀冷缩 的抗变形能力。对于地下 室的墙体 ， 增加水 平温 度 的钢筋 ， 可在混凝 土的面层起到强化作用。 另一方面 ， 通过 调整钢筋 的配置 方案 ， 可 以增设 温度 的 传递分布筋 ， 将 混凝土 内部的热量 及时传 递 出来 ， 以防止 内 部 热量增高 。通过上下错位的分布方式 ， 可使钢 筋的直径减 小 ， 钢筋之间的间距 缩短 ， 这样就减少了混凝土 的收缩 程度 ， 上下搭 接的方式能够使 中间的热量迅速散发 出来 ， 减少裂缝 发 生 的 几率 。 2 6完工 后 加 强 养 护 加强对混凝 土结构 的养护 ， 主要是 严格监控 其温 度， 以 避免 出现过大温差而 导致裂缝 。一般混凝 土的底板 浇筑应 控制在 5月份之前 完工 ， 以避开炎热 天气 以及太 阳的暴晒 。 在养护方面 ， 当混凝 土浇筑工作完成后 ， 派 3 4个人进行专 门养 护 工 作 ， 做 到 轮 班 值 守 。 为 了确保已经浇筑好 的混凝土表面 热度不至过快散去 ， 可选择在混凝土表面铺盖草袋 ， 并在草袋的上面再盖一层 尼 龙薄膜 ， 这样可 以有效保证 混凝 土的表面湿润 ， 使 其降温 速 ( 下 转 7 1页 ) 第 3 8卷 姚 爱 平 ： 铁 路 施 工 企 业 降 本 增 效 第 3期 工程成本 的材料包括主要材料和辅助材料 ， 对施工主要 材料 实行限额 发料 ， 按理论用 量加合理损耗 的办法核定劳务工 班 材料消耗 ， 节约时给予奖励 ， 超 出时 由工班 自行承担 ， 从 工班 劳务费中扣除， 这样施 T工 班将 会想 办法更 合理 的使 用 材 料 ， 减少 了浪费损失。材 料消耗根据 图纸设计数量按合理 消 耗控制 ， 合理组织材料进 出场 ， 根据施工进度编制材料计划 ， 并确定好 材料 的进 出场 时间。因为如果进场太早 ， 就会早 付 款给材料 商， 增 加资金成 本 ， 还可能增加二次搬 运费 ， 有些 易 受潮的材 料更可能堆放 太久导致 不能使 用 ， 需 重新 订货 ， 增 加成本 ； 若材料进场太晚 ， 不但影响进度 ， 还可能造成误期 罚 款 或 增加 赶 工 费 。在 施 工 过 程 中加 强 现 场 管 理 ， 合 理 堆 放 ， 减少二次搬运 ， 降低 堆放 、 仓储损耗 ， 坚持余料 回收 ， 降低 料 耗水平。改进施T技术 ， 推广使 用降低 料耗 的各种 新技术 、 新 工 艺 、 新 材 料 。在 对 工 程 进 行 功 能 分 析 、 对 材 料 进 行 性 能 分析的基础上 ， 力求 用价格低 的材料代替价格高 的材料 。施 工中合理 使用 旧料加工 改装后 代新料 使用 ， 降低成本 。铁路 施工周转材料 费用 占比例较 大 ， 尤其是箱梁预制模板费用是 一 笔不小的费用 ， 且大 批的模板 加工制 作周期较 长 ， 采取购 买其他单位 同规格 同规格 型号 的旧模板 ， 既节约了成本还缩 短了制作 加_T工期 。 3 5现 场 管 理 费 控 制 施 丁项 目现场 管理 费包括 l临时设施 费和现 场经 费两项 内容 ， 这两项费用的收益是根据项 目施工任务的大小而核定 的 。但 是 它 的 支 出却 并 不 与项 目工 程 量 的大 小 成 正 比变 化 ， 它 的支 出 主要 由项 目来 支 配 。工 程 施 工 周 期 长 ， 就 要 本 着 经 济适用 的原则 布置 ， 同 时优 先选择 易于拆迁 的临 时建筑 ， 特 别是可以周转使 用的成 品或半成 品 ， 并做好 现场 合理调 度 ， 减少管理 费用 支出。 ( 上 接 第 3 8页) 度降慢 。由于初期 的混凝土养护工作十分 重要 ， 能 为后期投 入使用 时避免混凝土裂缝现象提供较好 的保 障 ， 以减 少不必 要 的麻 烦 ， 所 以不 能 怠 慢 混 凝 土 的 养 护 工 作 ， 并 应 将 养 护 期 延 长 至 1 5 d 。 3 混 凝 土 裂缝 的修 补 方 法 随着施工过程中不断积累的经验 ， 应对 混凝土裂缝 的修 补 方 法 有 很 多 种 ， 冈 此 当裂 缝 发 生 后 ， 应 采 取 有 效 的 措 施 进 行 补 救 。 3 1 化 学灌 浆 法 化学灌浆法又叫聚合物侵入法 ， 这种方式 的粘结强度 高 且具有一定的弹性恢复能力 ， 根据裂缝的性质 、 宽度 以及其 干 燥情况等选择灌浆的材料 。最常见 的裂缝 的修补材料是环 氧 树脂 ， 这种材料具有高强度 的粘结力且操作方便 、 成本 低。操 作时， 先密封裂缝 的表面， 然后抽取真空 ， 清 空裂缝中的空气 ， 在大气压力的作用下将纯环氧树脂注入 到裂缝 的表面上 ， 目 前这 种 方 法 已在 地 下室 裂 缝 修补 中得 以广 泛 应 用 。 3 2涂 层 法 在修补混凝土结构的裂缝时 ， 可 以用 表面浸渍密封剂 及 涂料进行涂层操作 ， 但是这 种方法 不能用 于低 温下 的操作 ， 若混凝土的裂缝已经停 止蔓延 ， 就能用涂料很 好的修补 。 3 3 结 构 加 固法 和 柔性 密封 法 当裂缝 已经影响到混凝土结构 的使用 时 ， 需采 用一定 的 加 固方 法 处 理 。常 用 的 结 构 加 固 法 有 ： 加 大 混 凝 土 结 构 截 面 的 面积 、 在 混 凝 土 构 件 的 角 部 外 包 型 钢 ， 利 用 粘 贴 钢 板 方 式 加 固或者增设支点以加固等。 若活动裂缝 已经 变化 为运 动接 缝 ， 通 常采 取 柔性 密 封 法 。具体的操作方式为沿着裂缝 的边缘打开一个 凹槽 ， 在凹 槽 内加 入 适 量 的 柔 性 材 料 ， 最 后 在 裂 缝 的 地 步 用 隔 离 层 分开 。 4 结束 语 通 过 分 析 地 下 室 混凝 土产 生 裂缝 的 原 因 ， 可 知 混 凝 土 裂 缝的产生是可 以控制 并修 补的 ， 在具 体施工 过程 巾 ， 施 工技 术人员应从技术水平上注重对混凝土裂缝 的防范 ， 在施 工前 期做到 全方位 、 多角度 的观察 与 比较 ， 发现 问题 、 解决问题 ， 并总结经验 ； 后期应 加强对 混凝 土工程 的防 护 ， 通 过掌握 多 种 预 防 与 处 理 措 施 ， 提 高 混 凝 土 的 施 工 技 术 、 减 少 地 下 室 混 凝 土工程裂缝 的发生 ， 有效确保地下室质量。 参 考 文 献 1 郭志军 地下 室混 凝土外 墙裂 缝防治 措施 初探 J 浙 江建 筑， 2 01 0， ( 6) 2 黄子春 、 张武廷 建筑地下室混凝土连续外 墙裂缝成 因 与防治研 究 J 混凝土 ， 2 0 1 0 ， ( 6) 3 李奇逊 ， 陈景辉 ， 李子农 ， 王伯成 大型地下 室混凝土 长墙裂缝控 制技术 J 施工技术 ， 2 0 0 7 ， ( 1 2 ) 4 陈静 茹 ， 王 命平 ， 胡 滨 波 地 下室 混 凝土 外墙 开 裂预 估 的探 讨 J 华中科技大学学报 ( 城市科 学版) ， 2 0 0 8 ， ( 3 ) 5 董梦臣 ， 邢世海 ， 叶成杰 高 层建筑地 下室混 凝土 的裂缝成 因与 预防措施 J 煤炭技术 ， 2 0 0 5 ， ( 8 ) 6 华建民 ， 张希黔 ， 周敬 地下 室混凝土 墙体施 工期问 开裂的温度 影响分析与试验研究 J 施工技术， 2 0 0 7 ， ( 4 ) 7 高云 地下室混凝土的开裂 与防御 J 中国科技财 富， 2 0 1 0 ， ( 1 0 ) 8 李沛 地 下室 混 凝土 裂 缝控 制 的 分析 与处理 J 山西建 筑 ， 2 0 0 9 ， ( 3 1 ) 9 刘未 ， 刘志奇 大面积地下室底 板 与墙体混凝 土施工技术及 裂缝 预 防控制措施 J 中外建筑 ， 2 0 0 9， ( 8 ) 1 O 盛雷 地下室墙板 混凝土 裂缝原 因修补 与防控 J 山 西建 筑 ， 2 01 0， ( 9) 1 1 刘书坤 ， 王福 生 地下 室混凝十外墙 及大体积 基础施 的几点 体会 J 黑龙江科技信息 ， 2 0 1 0， ( 4 ) 1 2 王松年 浅谈地 下室 混凝 土底板 施 工裂缝 的 分析及 控制 问题 J 科教导刊 ， 2 0 1 0 ， ( 6 ) 1 3 华建 民， 高育 新 地 下 室混 凝 土墙 体早 期 收缩 裂缝 综 合 防治 J 工业建筑 2 0 0 7 1 4 翁洋 ， 乔岳 超长地下 室外墙混 凝土抗 裂防渗 的施工实践 J 重庆建筑 ， 2 0 0 9， ( 3 ) 71