超长地下室结构裂缝防治浅析

刘卫巍

河南省第一建筑工程集团有限责任公司（450009）

超长地下室结构裂缝防治浅析

刘卫巍

河南省第一建筑工程集团有限责任公司（450009）

对超长地下室结构裂缝产生的原因进行分析，并从采用优化结构设计、确定原材料含量、控制混凝土配合比、控制施工过程等方面提出可行的控制措施，使超长地下室结构裂缝问题得到有效控制。

地下室；超长结构；裂缝成因；防治措施

随着城市建筑规模向高层化、大型化发展，超长地下室结构出现了不同形式的裂缝，这已经成为目前普遍存在的问题。有的超长地下室甚至出现渗水、漏水等现象，影响其正常使用，因此怎样减少、控制和避免超长地下室结构裂缝的产生就成为很多施工单位经常要解决的难题。

1　超长地下室结构裂缝发生的原因

1.1水泥水化热影响

水泥在硬化过程中自身会产生水化热，而超长地下室结构的表面积大，混凝土表面的温度散失速度快，在混凝土中容易形成不均匀的温度应力和温度变形。温度应力与温差成正比，温差越大，温度应力就越大。当温度应力超过混凝土内外的约束力时，就会形成裂缝，严重时会形成贯通缝，对结构的安全产生不良影响。

1.2内外约束条件的影响

混凝土在早期温度上升时，产生的膨胀受到约束而形成压应力；当温度下降时，则产生较大的拉应力。另外，混凝土内部由于水泥的水化热的原因，中心温度高，热膨胀大，因而在中心区产生压应力，在混凝土表面产生拉应力。若拉应力超过混凝土的抗拉强度，混凝土就会产生裂缝。

1.3外界气温变化的影响

超长地下室结构属于大体积混凝土结构，在施工阶段常受气温影响。混凝土内部温度是由水泥水化热引起的绝热温度、浇筑温度和散热温度三者的叠加。当气温下降，特别是气温骤降，会大大增加外层混凝土与内部混凝土的温度阶梯，产生温差和温度应力，使混凝土产生裂缝。

1.4混凝土收缩变形的影响

混凝土的收缩变形产生裂缝主要是由于混凝土自身特性所引起的。砂石骨料的体积收缩是十分有限的，基本不会形成收缩裂缝，混凝土结构的整体收缩主要原因是水泥成分所致，水泥整体的收缩量又有诸多因素影响：水泥品种、用量和搅拌混凝土时所使用的混凝土配合比。

在一般的施工过程中，收缩裂缝常常在水泥刚刚发生水化时就伴随凝结逐渐形成了，在有模板接触的混凝土表面由于养护受到了模板的限制，收缩裂缝受到了外部约束力而没有形成。当混凝土初期硬化具有了一定的抗压强度时，收缩往往表现为混凝土的干缩。对于大多数混凝土结构而言，干缩的形成时间与温度裂缝的形成时间几乎是同时的。伴随着混凝土结构中自由水受到水化热影响转化为水蒸气逸出混凝土外，混凝土内部产生一定的湿度梯度。根据干缩湿胀的原理，湿度梯度同样也会形成湿度应力。在此时如果混凝土不能得到及时的养护与保温，干裂就会逐渐加重，混凝土结构的毛细孔内就会产生毛细收缩应力。湿度应力、温度应力和毛细应力等几种不利因素叠加在一起，就形成了混凝土表面的早期干裂现象。

2　超长地下室结构裂缝的防治措施

2.1优化结构设计

在超长地下室结构设计时，首先采用合理的结构布置，避免受力构件的主要收缩方向与建筑物长向一致，尽量采用细钢筋替代粗钢筋，以减少裂缝的宽度。超长地下室属于大体积混凝土结构，大体积混凝土的含筋率较低，加筋只对一般混凝土结构有影响。加筋后的大体积混凝土结构内部裂缝变得数目多，间距小，宽度与深度较小。钢筋直径细而间距密，可提高混凝土抗裂性。大体积混凝土除应满足承载力和构造要求外，还应增配承受因水泥水化热引起的温度应力及控制裂缝开展的钢筋，以构造筋来控制裂缝，配筋率应在0.5%较为合适。为了避免结构突变产生应力集中，在结构凹角、转角和空洞处增设构造加强筋。

2.2确定原材料含量

选用低水化热水泥，可降低水泥水化时所产生的热量，从而控制混凝土的温度升高。试验表明，用42.5矿渣水泥，可降低混凝土中水泥水化所产生的水化热，并尽量采用同一厂家生产的同时期、同规格的产品，以保持产品的稳定性。

选择合适的粗骨料，粗骨料中针片状颗粒含量不大于15%，细骨料选用细度模数2.50左右的中粗砂。严格控制粗细骨料的含泥量，石子控制在1%以下，黄砂控制在2%以下。因为如果含泥量太大，不仅会增加混凝土的收缩，而且会引起混凝上抗拉强度的降低，对混凝土抗裂极为不利。

合理选用混凝土外加剂，可避免裂缝产生。掺加具有减水、增塑、缓凝、引气的外加剂，可以改善混凝土拌合物的流动性、黏聚性和保水性，在降低用水量和提高强度的同时，还可能降低水化热，推迟放热高峰出现的时间。延迟了水化热释放速度，推迟放热高峰，减少了温度应力，并使初凝和终凝时间延缓2～4h，降低了大体积混凝土施工中出现冷缝的可能性，起到了减少水泥用量和早期微膨胀的作用，可以控制和减少裂缝。

2.3控制混凝土配合比

调整好商品混凝土的配合比，是控制混凝土收缩裂缝的有力保证。在常规配合比设计和优选原材料的基础上，进行抗裂配合比设计，可使混凝土除具有符合设计和施工所要求的性能外，还具有抵抗开裂所需要的性能。抗裂混凝土配合比中，水灰比不宜小于0.4，粗、细骨料的体积含量不宜小于0.7，体积砂率不宜大于0.41。在进行配合比设计时可遵循了以下原则：在满足混凝土强度和工作性能的前提下，选择最小胶凝材料用量，增大骨料体积；控制骨料的合理级配，减小骨料空隙率；选择合适的水胶比，满足强度和耐久性的要求，不过大或过小。

2.4控制施工过程

合理确定混凝土施工性能指标，坍落度不宜过大。加强混凝土浇筑，包括工人振捣的施工组织、管理等。

分层浇筑混凝土，利用浇筑面散热，以减少施工中出现裂缝的可能性。选择浇筑方案时，除应满足每一处混凝土在初凝以前就被上一层新混凝土覆盖并捣实完毕外，还应考虑结构大小、钢筋疏密、混凝土的供应情况以及水化热因素的影响。

加强混凝土振捣，消除混凝土内部空隙，确保混凝土的高密实度。增加混凝土与钢筋的黏结力，提高混凝土的强度，尤其要提高混凝土的抗拉强度。

采取覆盖保湿养护措施。养护是防止混凝土产生裂缝的重要措施，应充分重视，制订养护方案，派专人进行养护工作。混凝土浇筑完毕后，在12h之内浇水覆盖保湿养护。在14d养护期内，派专人不间断浇水养护，使超长地下室结构始终处于湿润状态。

地下室顶板施工完毕后，可对较长时间外露部分采用封水或覆盖等方式减少外界环境的影响。设计有后浇带的地下室顶板，后浇带浇筑时间宜选择在顶板面覆土隐蔽前20d内，尽可能减少整体结构外露时间。

2.5尽早完成地下室侧面土方回填

温差效应始终存在于混凝土浇筑过程、养护过程及养护结束后。如果地下室外墙长期暴露在外，可能引起后期裂缝的产生。因此，应尽早组织验收，完成地下室侧面土方回填，减少温差影响，控制裂缝生成。

3　结语

超长地下室结构裂缝的产生是多方面的，其原因错综复杂。在超长地下室结构混凝土裂缝的控制中，要从结构设计、施工原材料、施工方法等多方面着手，认真分析施工实际环境，采用对应的施工措施，以确保混凝土施工的质量。