地下室外墙混凝土裂缝产生原因分析与预防措施探讨.pdf

近年来，地下空间的利用越来越广，地下室施工质量对地下空间利用效果至关重要，因此对地下室施工也提出了较高的要求。但是在地下室施工过程中，受多种因素影响，混凝土外墙常出现裂缝问题，影响地下室正常使用。以某公共建筑为主要研究对象，围绕该工程的实际情况，对地下室外墙裂缝情况进行深入分析，阐述裂缝产生的原因，并且提出了地下室外墙混凝土裂缝处理措施，以此保证地下室外墙施工质量，以期为地下室外墙施工提供参考。关键词：地下室施工；混凝土外墙；裂缝原因；预防措施中图分类号：TU94 文献标志码：AAnalysis on the Causes of Concrete Cracks on the Outer Wall of Basement and Discussion on Preventive MeasuresLiu Xuejun(Changsha Construction Project Quality and Safety Supervision Station,Changsha,Hunan 410000)Abstract:In recent years,the utilization of underground space has become increasingly widespread,and the quality of basement construction is crucial for the effectiveness of underground space utilization.Therefore,high requirements have been put forward for basement construction.However,during the construction process of the basement,cracks often appear on the concrete exterior wall due to various factors,which affects the normal use of the basement.Taking a certain public building as the main research object,based on the actual situation of the project,an in-depth analysis is conducted on the cracks on the basement exterior wall,the reasons for the cracks are explained,and measures for treating concrete cracks on the basement exterior wall are proposed to ensure the quality of the basement exterior wall construction and provide reference for the basement exterior wall construction.Keywords:basement construction;concrete exterior walls;causes of cracks;preventive measure作者简介：刘学军（1977），男，硕士,长沙市建设工程质量安全监督站中级工程师，研究方向为建筑工程。地下室是建筑结构的重要组成部分，对整栋建筑质量和地下空间功能的发挥至关重要。地下室既要承担上部结构传来的所有荷载，同时又要抵抗可能产生的不均匀沉降、土的侧压力等，一定程度上提高了地下室施工难度。现阶段，地下室外墙大多为混凝土外墙，尤其是大面积地下室，混凝土浇筑体量大，常产生裂缝，引发地下室外墙渗漏水，对建筑结构的安全性及耐久性均产生了不利影响。因此，在实际施工过程中，需要对地下室外墙混凝土裂缝产生的原因进行深入分析，并且采取切实可行的处理措施，以此保证地下室的施工质量和使用功能。1 工程概况某公共建筑工程项目总建筑面积约29.3万m2，其中地上总建筑面积约18.3万m2，主要包含四栋高层和五栋多层建筑；地下室总建筑面积约11万m2，为两层地下室，层高为3.85m，地下室长约410m，宽约120m，无变形缝设计，主楼及地下室基础类型均为旋挖钻孔灌注桩基础，基坑支护类型为支护桩，地下室外墙厚度为400mm，地下室底板、外墙、顶板区域防渗施工，采用内掺微膨胀剂的抗渗混凝土，抗渗混凝土为P6等级。根据地下室上部结构情况，结合 高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ 32010）的相关要求，科学、合理地设置后浇带，并且其后浇带间距设置要符合要求；地下室底板、外墙以及顶板贯通位置不仅要设置后浇带，还要设置膨胀加强带。2 地下室混凝土设计计算通常情况下，地下室混凝土外墙设计计算需要遵循一定的要求，即按墙体与基础底板固结与顶板铰接的单向受力构件计算（图1）。在实际计算过程中，地下室外墙裂缝作为水平裂缝进行科学、合理计算。对地下室外墙的计算，还需要将其简化成压弯构件，再进行科学、合理的计算，然后核算裂缝宽度，核算时，采用 混凝土结18现 代 工 程 科 技2023 年 4 月第 2 卷第 7 期构设计规范（GB 500102010）7.1.2条中规定的计算公式，与此同时为了保证混凝土的耐久性，要求裂缝宽度限值为0.2mm，为了满足裂缝宽度的限值要求，地下室混凝土外墙在满足承载力极限状态的前提下，适当增加竖向钢筋的用量1。图1 地下室计算3 地下室外墙裂缝开展情况根据本工程项目施工部署，先施工北侧四栋高层及旁边的地下室所在区域，待汛期过后再施工南侧五栋小单体区域及部分纯地下室区域。项目在6月底完成北区地下室底板混凝土浇筑，8月中旬完成大部分地下室施工，12月开始部分肥槽回填。地下室模板拆除过程中，目视可见内外墙部分区域存在裂缝问题，通过对裂缝的观察，可以看出存在均匀裂缝，在测量裂缝宽度时，主要运用裂缝仪进行合理测量，经过测量，可以发现裂缝宽度为0.150.4mm，与此同时可以发现大约2/3的裂缝是自上而下贯通且呈上大下小形态的裂缝。根据本工程实际情况，结合以往施工经验，对本工程地下室外墙裂缝进行判断，有85%以上的裂缝为竖向裂缝，只有少部分裂缝为水平裂缝。4 地下室外墙混凝土裂缝成因4.1 水平裂缝少见的原因通过对地下室外墙裂缝的分析发现，水平裂缝少见的原因主要包括地下室外墙高度较小、计算过程中保守量大等。经过对地下室外墙高度测量可知，2层地下室外墙合计高度未超过8.0m，高度较小，这样就使得混凝土收缩裂缝不易出现。同时，在地下室外墙设计计算中存在较大的保守量，本文主要从以下两方面进行分析。一是土压力取值偏大。静止土压力设计过程中，静止土压力系数k0的取值是否科学、合理尤为重要，本工程土压力系数取0.52。但是在工程项目基坑开挖过程中，为了保证基坑开挖的安全，需要根据实际情况设置支护桩，而支护桩体往往与地下室外墙间距较小，因此可以将地下室外墙所承受的土压力称为有限土压力，如图2所示，此时静止土压力系数k0取0.33较为适宜。二是地面附加荷载取值偏大。通常情况下，地下室外侧可能会设置成消防车道，或者设置成扑救区域，因此可能会产生地面附加荷载，这就需要在地下室外墙设计过程中考虑如何合理设置消防车荷载。消防车荷载根据 建筑结构荷载规范（GB 500092012）中的表5.1.1的规范要求进行取值，为20kN/m2。但是需要注意的是，该值指的是板面均布荷载，是根据地下室顶板在轮压作用下荷载效应等效原理进行计算的，因此计算地下室外墙侧压力时，不宜采用该值，基于实际等效计算的建议值，消防车荷载取5kN/m2为宜。图2 有限土压力4.2 竖向裂缝出现的原因将本工程裂缝特征作为依据，对竖向裂缝出现的原因进行合理分析，具体原因如下。（1）温度应力引起的竖向裂缝。69月，白天温度较高，最高温度可达到35，12月至来年1月，夜间气温较低，最低可达到0，在此期间进行施工，未回填肥槽，再加上温差较大，就会引起地下室外墙出现开裂。地下室外墙长度为410m，对温度引起的地下室外墙收缩量进行计算，计算值为123mm，公式如下：L=L0（T1T0）（1）=4101000301.010-5=123（mm）式（1）中，L、L0、T1、T0、分别表示的是温度变形引起的结构变形量（mm）、结构纵向长度（mm）、前后温度值（）、混凝土材料的线膨胀系数（取1.010-5/）。1919建造科技在地下室顶板、底板以及外墙施工过程中，温度变化对施工影响较大，通常情况下，地下室顶板、底板以及外墙施工在温度变化下产生的变形无法达到一致。这主要是因为地下室顶板以及底板厚度较大，受到温度变化的影响相对较小，而地下室外墙受温度变化的影响相对较大，这样就会给地下室外墙造成较强的约束，难以实现自由变形，并且随之产生较大的收缩裂缝，即为“套箍效应”3。（2）微膨胀剂影响。微膨胀剂是影响地下室外墙裂缝的主要原因之一。在地下室混凝土施工过程中，使用加入微膨胀剂的混凝土进行施工，可以起到提升混凝土密实度的作用。通常情况下，在混凝土养护前14d，混凝土限制膨胀率能够达到最大值。在本次工程施工过程中，针对地下室底板、侧墙和顶板的施工，所采用的混凝土均加入了膨胀剂，同时地下室底板与顶板的施工间隔15d左右，因此在地下室外墙施工时，地下室顶板开始膨胀的时间是底板膨胀量达到最大的时间，这样就导致地下室外墙与顶板相连上部区域产生拉应力，导致地下室外墙产生裂缝。5 地下室外墙裂缝预防处理措施5.1 优化地下室外墙设计5.1.1 混凝土强度等级地下室外墙主要以受弯为主，所以可以将其看作承受轴力较小的受弯构件。因此，一味地提高混凝土的标号，无法保证地下室外墙的抗弯承载力，而且经济性也不高。另外，提高混凝土的标号，还会引起混凝土的干缩，导致地下室外墙产生收缩裂缝。为了解决这一问题，应合理确定混凝土强度，宜采用C25C35强度等级的混凝土4。5.1.2 配筋在地下室外墙受力计算中，主要考虑竖向配筋，具体要遵循 高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ 32010）中12.2.5条的相关规定，竖向配筋率要求不小于0.3%，且间距不大于150mm，而对于水平配筋仅考虑构造配筋。对于水平钢筋的设置，一方面要充分考虑温度应力，另一方面要考虑混凝土收缩，而且水平钢筋的配置要达到规范的最低要求，在此基础之上，适当提高水平钢筋配筋率。除此之外，在配置水平钢筋时，在相同配筋率下，要遵循“细而密”的原则，并且在竖向钢筋外侧，科学、合理地设置水平钢筋5。5.1.3 结构构造地下室外墙施工过程中，刚度突变也是需要充分考虑的问题之一，这主要是因为刚度突变容易引起应力集中，进而产生裂缝问题。为了解决这一问题，还需要依据连续简支支座科学、合理地设置地下室外墙与内墙垂直相交处的水平配筋。除此之外，地下室外墙开洞时，可以在洞边设置加强筋。5.1.4 外加剂地下室外墙混凝土施工中，还容易出现水化热引起的裂缝问题，对此可以在混凝土中添加适量减水剂或者活性材料（如粉煤灰），从而降低水泥用量，增加水泥和易性，对水化热释放速度加以控制。除此以外，为了提高地下室外墙混凝土的抗裂性能，也可以在混凝土中按照一定的比例添加抗裂纤维。根据相关规范要求，每立方米混凝土可以添加0.81.0kg抗裂纤维。5.2 施工措施5.2.1 温度控制在混凝土施工过程中，如果混凝土浇筑温度过高，就会引起地下室混凝土产生较大干缩，因此应科学、合理地控制混凝土浇筑温度，一般情况下，应控制在535。在浇筑过程中，尽量安排在适宜温度下进行混凝土浇筑，如果温度过高，应采取适宜的降温措施，如预冷骨料（水冷法和气冷法）、加冰搅拌等。与此同时还应注意低温入模，最高温度不超过35，应低温养护。养护过程中，混凝土表面温度与大气环境温度要适宜，按照相关要求应不超过206。5.2.2 振捣作业混凝土振捣对保证混凝土施工质量尤为重要。混凝土振捣过程中，不应欠振或者过振，一般情况下，需要控制在1030s，否则可能会引起地下室外墙混凝土出现离析及泌水现象。地下室外墙混凝土振捣时，应遵循“分层浇筑、分层振捣”的原则。除此之外，还需要采取科学、合理的措施，做好地下室混凝土二次振捣工作，以此提高混凝土的抗渗性和耐久性。5.2.3 施工养护施工养护可以起到预防地下室外墙混凝土产生裂缝的作用。但需要注意的是，一味地增加养护时间，对减少混凝土干缩起到的作用不大，因此还需要适当设置施工养护时间，采用适宜的浇筑方式，包括淋水、铺设湿麻刘学军：地下室外墙混凝土裂缝产生原因分析与预防措施探讨20现 代 工 程 科 技2023 年 4 月第 2 卷第 7 期袋等，使得混凝土保持充分的水分，避免引起混凝土的裂缝。针对地下室外墙类似的竖向裂缝构件，也可以安装自动喷淋管，可以实施自动给水养护，使混凝土内部保持充足水分。在完成地下室外墙混凝土施工后，也需要注意混凝土不能长时间暴露在阳光下，仍然要保持混凝土的湿润性，防止混凝土的收缩。与此同时还需要注意拆模时间，不能过早拆模，在混凝土强度达到75%时才可以进行拆模，不同部位和跨度在拆模时间上也有所差别。5.2.4 后浇带施工后浇带施工也是影响地下室外墙施工质量的重要因素之一，后浇带宽度一般在0.81.0m，其中应用较多的是宽度1m的后浇带。后浇带混凝土施工过程中，需要注意混凝土的浇筑时间，否则容易引发新旧混凝土结合问题，导致后浇带混凝土产生裂缝。针对后浇带混凝土裂缝问题，具体可采用以下措施：采用混凝土强度等级较为适宜的后浇带，以提高后浇带混凝土的抗裂能力；采用适宜的混凝土类型，具体包括低收缩混凝土、补偿收缩混凝土、膨胀剂掺量较大的混凝土等。在后浇带混凝土施工过程中，如果引起混凝土裂缝问题，需要采取有效措施，将两侧混凝土设置为企口形式。除此之外，在混凝土施工过程中，对于引起的裂缝问题，应依次进行凿毛、冲刷、涂抹砂浆，最后进行混凝土浇筑工作。5.2.5 施工工艺控制地下室外墙施工时，还需要采用适宜的施工工艺。在施工之前，要做好施工技术交底工作，使得相关施工人员充分掌握地下室外墙施工工艺要点，与此同时还应科学、合理地设置水平施工缝，通常情况下，水平施工缝应设置在基础底板上方300500mm的范围内，对于地下室顶板和外墙，要做到同时进行浇筑，这样可以保证地下室外墙和顶部收缩时间保持一致，防止地下室产生裂缝，保证地下室外墙施工质量。6 结语结合该公共建筑工程项目的实际情况，前期发现混凝土外墙存在裂缝后，对裂缝产生的原因进行了具体分析，采取了有效措施，混凝土外墙裂缝明显减少。通过本文的分析可以得出，在地下室外墙混凝土施工过程中，地下室外墙混凝土裂缝较为常见，而造成外墙混凝土裂缝的原因有很多，对此还需要结合工程项目的实际情况，深入分析地下室外墙混凝土裂缝产生的原因，提出具有针对性的处理措施，有效控制地下室外墙混凝土裂缝，为地下室混凝土外墙施工提供重要参考。在本项目研究中，仅在地下室外墙混凝土设计和施工方面进行分析，还缺少对材料、施工人员技术能力、过程控制等方面的分析，在今后的研究中，还需要扩大研究范围，进行系统全面的分析，为有效控制地下室工程混凝土外墙裂缝提出更为切实可行的技术与管理措施。参考文献1 丁帆.地下室外墙设有后浇带时的侧向变形控制J.江西建材,2022 (11):243-245.2 王海兵,杨烽,夏儒斌,等.地下室外墙裂缝渗漏原因及处理措施研究 J.技术与市场,2022,29(6):83-85.3 宋江彬,郑国磊,郭相源.地下室外墙防渗防潮施工技术研究J.建筑 机械化,2021,42(10):29-31.4 崔巍.地下室外墙后浇带混凝土导墙防水节点施工技术J.工程机 械与维修,2021(5):162-163.5 李腾.单面支模技术在地下室外墙施工中的应用J.江西建材,2020 (9):86-87.6 刘余德.地下室外墙后浇带预制板封挡施工方法探析J.安徽建筑,2020,27(8):55-56.