浅谈地下室连续墙裂缝成因与防治措施

来源 :城市建设理论研究 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhang1118168
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  摘要:近年来,城市土地资源越来越短缺,城市建设用地相对紧张。因此,地下室的建设也就越来越多。地下室的建设虽然在一定程度上解决了土地资源短缺的难题,但是地下室工程质量问题不断涌现出来。尤其是地下室连续墙的裂缝问题,而其中又以外围混凝土连续墙裂缝为主要代表之一,这已成为一个较为普遍的质量问题。
  关键词:地下室连续墙 裂缝 防治
  中图分类号:TV543文献标识码: A
  一、地下室连续墙裂缝成因
   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混凝土凝固成形后内部的初始缺陷、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,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。混凝土的泵送混凝土施工一般均采用混凝土泵送技术,因混凝土需达到泵送要求,其坍落度一般要求在14cm左右,其同一强度的混凝土相对于传统的半干硬性混凝土水泥掺量多,碎石粒小,水掺量多,这三大原因使混凝土产生裂缝的可能性大得多。
   1.钢筋保护层大。因地下室特殊环境的要求,其外围连续墙钢筋外围保护层要求大,一般为50mm左右,较厚的保护层使该部位混凝土收缩时不能获得钢筋的约束,形成裂缝,并可能进一步发展。
  2.部分设计配筋间距偏大。钢筋间距越大,产生裂缝的可能性就越大。
  3.墙体伸缩缝过长。现行《钢筋混凝土结构设计规范》规定地下室钢筋混凝土墙体设置伸缩缝的距离为30m,但因施工时伸缩缝不好处理,易造成其渗水的薄弱环节。一般工程都不愿意留设或少留设伸缩缝,导致伸缩缝间距远远超过规范要求。混凝土硬化干燥时其本身的收缩率为0.05%~0.06%,其收缩在长、宽、厚三个方向都产生,但长度方向的收缩量要比其他两个方向大得多,墙体长度越大,其累计收缩的量就越大,由此产生的相应力也越大,当墙体产生的力大于其强度时,在此部位会产生裂缝。
  4.底板对墙体的约束地下室底板混凝土较墙体混凝土要早些进行浇筑,其底板混凝土本身的收缩要早于墙体混凝土的收缩,当墙体混凝土收缩时,底板对此产生约束,从而使墙体产生相应力,底板产生压应力。在两侧应力叠加下,当其超过混凝土抵抗强度时,便形成裂缝。
  二、地下室混凝土墙裂缝的特点 
  1 横向裂缝少,绝大部分裂缝呈竖向,凡地下室墙墙长两端附近裂缝较少,墙长中部裂缝较多。 
  2裂缝数量较多,宽度一般不大,超过0.3mm 宽的裂缝很少见,大多数缝宽度≤0.2mm。 
  3当地下室外部回土完毕后,裂缝会有少量的渗水或潮湿。 
  4每条裂缝绝大部分呈竖向形,且很大部分与墙高成正比,两端慢慢变细而消失。 
  5当温度突然变化很大, 而混凝土又刚拆模在养护不到位的情况下,裂缝很容易出现。 
  6随着时间裂缝发展,数量增多,但缝宽加大不多,发展情况与混凝土是否暴露在空气中和暴露时间的长短有关。
  三、地下室混凝土墙质量控制
  1重视设计 
   优化地下室墙体结构从设计着手。首先,适当增加水平构造钢筋的配筋率,采用小直径钢筋,缩小水平钢筋的间距即采用细而间距小的布筋方式,可以提高钢筋混凝土的极限拉伸能力。其次,从整体性、防水性、抗震性等方面考虑,设置后浇带代替永久性变形缝以减少混凝土墙体的收缩应力是比较理想的。后浇带填充封闭时间不宜过短,最短不少于45d。
  2从材料性能控制裂缝 
  地下室裂缝的形成受材料因素影响较多,混凝土材料是地下室构造的基本要素,鉴于材料性能异常对地下室造成的不利影响,工程单位在施工期间要注意混凝土材料的质量控制。材料性能的控制应从基本原料构成及钢筋材料配合等方面入手,配制混凝土之后应现场取样检测,合格之后才能运用于地下室施工。 
  (1)控制混凝土配合比 
  水泥是混凝土的重要原料,在配制混合料时要严格检测水泥原材料的质量、型号、性能。对于不同品种的水泥所采用的配制工艺是不一样的, 如:采用低水化热水泥应确保混凝土强度符合标准要求,且尽量减少用量以防止低水化热造成的不利影响,避免收缩裂缝的形成。骨料大小的控制决定了混凝土材料的伸缩性能,为防止混凝土结构裂缝的产生需合理控制骨料的大小、级配等。如:对于高强度的混凝土材料,应适当增大其粗骨料的比例,通过改善级配效果减轻低水化热的不利影响,这种方法对改善地下室结构的整体性能大有帮助。另外,对水灰比综合控制可减低材料使用后裂缝的发生率,维持地下室结构性能处于正常状态,厂家在配制混合料时要控制好水分的添加量。 
  (2)材料性能检测 
  当配制好的混凝土运输至施工现场时,施工单位要安排专业检查人员抽样检查,待混凝土性能合格之后才能运用于地下室施工。对于材料性能检查应掌握多个方面的指标,特别是混凝土的原料搭配应满足地下室结构性能的需求。摻合料、外加剂是混凝土材料的重要参数,对掺合料、外加剂的控制可显著改善材料的性能。如:粉煤灰具有减水、润滑作用,对混凝土的粘聚性、流动性有改善作用;选择具备减水、增强、缓凝功能的外加剂,也能增强混凝土抗裂、抗渗的性能。 
  (3)使用高性能材料 
  伴随着建筑行业技术的进步,许多新型的混凝土材料得到了广泛运用,给建筑施工创造了有利的条件。因混凝土材料性能对地下室裂缝形成有较大的影响,施工单位可通过引进高性能混凝土材料的方式控制裂缝的形成。高性能混凝土可以从和易性、强度、耐久性、变形等多个方面增强材料的抗裂性能,提高了地下室施工的质量。如:地下室施工可采用发泡混凝土,这种材料具备良好的特性。国内对于泡沫混凝土的运用集中于屋面泡沫混凝土保温层现浇、泡沫混凝土面块、泡沫混凝土轻质墙板、泡沫混凝土补偿地基。   
  3温度、干缩裂缝控制方法 
  (1)降低混凝土单位用水量。用水量的增加势必使剩余水增加, 增加干缩裂缝发生, 从确保混凝土耐久性出发也应降低混凝土单位用水量, 可使用减水剂。加人减水剂可使混凝土均匀密实, 也能改善一系列物理化学性能。 
  (2)温度控制。对于大体积混凝土的施工必须注意这一点。比如: 对承台部分进行分层分段施工, 使混凝土温度均匀上升, 浇筑宜在室外气温较低时进行, 混凝土最高浇筑温度不宜超过280C , 在适当部位设置温度计, 温度升幅不宜超过250C, 可采取循环管道水进行降温。 
   4控制钢筋锈蚀引起的裂缝 
  钢筋锈蚀后膨胀2~ 4 倍。对周边混凝土产生压力, 可能产生顺筋裂缝, 甚至脱落, 从而影响建筑物的使用。而钢筋锈蚀多为气蚀电离引起, 钢筋出厂时其表面有一层致密的氧化薄膜可以对钢筋起到一定的保护作用, 该薄膜遇水或受潮后因水的微酸性而脱落, 使钢筋酸性氧化而锈蚀, 因此钢筋原材料或加工后的半成品应作防潮处理, 应架空放置和上盖防水雨布。对已发生锈蚀的部位, 用钢丝刷和砂布打磨干净, 以保证钢筋与混凝土的有效结合, 防止电离而发生锈蚀。 
  5施工裂缝控制 
  (1)施工缝处的止水带设置是施工缝防渗重要环节之一, 必须引起高度重视, 止水带的宽度和物理性能均应符合设计要求, 且无裂缝和气泡, 接头应采用热接, 不得叠接, 接缝平整、牢固, 不得有裂口。止水带位置设置应正确, 止水带上不得穿孔, 固定要牢靠。底板后浇带3m 范围内在混凝土垫层上铺设一层4mm 厚2000mm 钢板、一层SBS 柔性防水层, 在施工底板时, 注意保护该层防水, 不得划破, 后浇带立面用镀锌钢板网拦隔一次成型, 混凝土后浇带施工的混凝土防水除满足设计防水外, 强度及防水等级提高一个等级并掺人微膨胀剂, 后浇带浇筑时, 必须清除后浇带内的垃圾、水泥薄膜、表面松动的石子及软弱混凝上层并用水冲洗干净, 使接缝处混凝土充分湿润, 残留在混凝土表面的积水应清除。 
  (2) 后浇带浇筑混凝土时应检查清理钢筋上的油污、锈、水泥砂浆等杂物, 合理布置钢筋。钢筋的弹性模量比混凝土的弹性模量大7~ 15 倍, 合理的钢筋配置可以起到减轻混凝土收缩的程度, 在征得设计人员同意, 在相同配筋率下,应选择细筋密布。在原图纸设计基础上, 将分布筋降低一个规格直径, 配筋率保持不变。 
  6控制碱骨料反应 
  由于混凝土中碱的来源不仅是水泥, 而且从外加剂、掺和料、水甚至有时从骨料中带来, 因此控制混凝土中各种材料比单纯控制水泥含碱量更为重要, 所以应选择对工程无害的骨料以免碱骨料对工程的损害, 材料进场前应进行碱骨料材料试验。掺一定数量粉煤灰可有效地抑制碱硅酸性反映对工程的损害, 改善混凝土拌合物稠度, 提高工程质量。粉煤灰的掺入具有流动性大、聚粘性良好、泌水少等特点, 可充分发挥混凝土后期强度。 
  7穿墙管道, 防水施工 
  做好穿墙管防水非常重要, 穿墙预埋管采用止水环或翼环与套管连续涌焊并予以固定。穿墙管防水层施工前, 将套管内表面清理干净, 套管内的管道安装完毕后, 应在两管道间嵌人内衬填料, 端部用密封材料填缝。埋设件防水对埋设件端部或预留孔(槽) 底部的混凝土厚度小于250mm 时, 局部采取外防水加以弥补, 预留地坑、孔洞、沟槽内防水层, 与孔(槽) 外的结构防水层保持连续。固定模板采用对拉绷栓时, 穿过混凝土结构的对拉螺栓中间应满焊止水环或翼环,两头采用3cm 厚木堵头, 拆模后将木堵头及外露钢筋去除干净, 用防水砂浆将凹槽封堵密实。 
  8加强混凝土的养护。 
  温度高施工时, 混凝土中水分会蒸发过快, 易出现脱水现象, 使已形成凝胶体的水泥颗粒不能充分水化, 不能转化为稳定的结晶, 缺乏足够的粘结力, 从而会在混凝土表面出现片状或粉状剥落, 影响混凝土的强度, 此外, 在混凝土尚未具备足够的强度时, 其中水分过快的蒸发还会产生较大的收缩变形, 出现干缩裂纹, 影响混凝土的整体性, 耐久性, 防水能力下降, 因此浇筑完毕12h 以后开始养护, 养护采用草帘覆盖, 并洒水保持润湿, 养护时间不少于14d, 后浇带养护时间不少于28d, 混凝土养护至其强度达到1、2Nmm2 以上, 才准在其上行走或安装模板支架。 
  四、裂缝处理方法: 
  1表面裂缝: 
  由于表面裂缝与非贯穿裂缝一般不引起渗漏,也不会降低承载能力。如果结构所处地区地下水无侵蚀性且裂缝宽度不大,不至于引起钢筋锈蚀,可不作专门处理。对于非完全贯穿性裂缝,裂缝宽度0.1mm以下,渗水凝缓,并且无扩大展趋势时,可以通过砼本身“自愈”得到封闭,也不需要特殊处理。砼“自愈”是通过水泥石中被水带出裂缝表面的Ca(OH)2成分与空气中的CO2作用形成不溶于水的CaCO3,逐渐沉积于缝隙,日积月累,形成“栓塞”,而达到堵隙的目的。(1)表面涂抹法。采用环氧树脂类、聚氯酯类等材料,涂抹在经过清洁处理过的混凝土表面,用酒精或丙酮擦洗,干燥后用毛刷反复涂刷环氧浆液,至涂层厚度达到1mm左右为止。(2)表面涂刷加玻璃丝布法。即在表面经清洁和干燥处理后的地下室的墙体裂缝处均匀地涂抹聚氨酯涂膜后,再加玻璃丝布,通常涂4―5层,玻璃丝布加在第2―3层间。  
  2贯穿性裂缝 
  对于缝宽在0.3mm以上,并且有渗水甚至涌水现象的贯穿性裂缝,必须进行化学灌浆处理。
   (1)填充法 用风镐、钢钎等工具来扩大裂缝,形成v形槽,清洗干净后涂抹水泥砂浆、环氧砂浆或高分子密封材料来封闭裂缝。
   (2)灌浆法。即将环氧树脂类、甲基丙烯酸甲酯、水溶性聚氨酯等材料用低压灌入器具或其他压力灌浆工具灌入裂缝中,达到封闭裂缝、防止滲漏的效果  。目前主要有聚氨脂和环氧树脂两种,浆液的组分及分配比按其产品说明和试配值进行制备。注浆工艺 :
  ①找准裂缝,沿裂缝剔凿成“U”形槽,槽口宽50~100mm,深度至少50mm,涌水裂缝可适当加宽加深。 
  ②找准注浆管。注浆管通常采用扁形或圆形塑料管,埋设间距可根据现场裂缝情况确定,一般为500~1000mm。 
  ③封缝采用环氧树脂浆液刷于已经处理的“U”形槽面上,对于潮口可用空压机和电热吹风将其表面吹干后进行涂抹,等环氧树脂浆液初凝后,采用掺有促凝剂的1:2水泥砂浆抹平封缝。 
  ④注浆前,认真作好封槽气密性试验,确保封槽严密。 
  ⑤注浆时从涌水量大的灌浆开始,直缝由上向下进行。当进浆量很少且排气管口有浆液溢出时,即可停止注浆。注浆前一定要在灌浆空腔内压入高压空气,便渗入空腔内的水退至砼内,然后迅速进行注浆,用水泥砂浆封平。 
   (3)浇筑时注意做好以下两点:
   ①降低混凝土入模温度,特别是夏季施工,首先控制混凝土出盘温度,其次用草袋或麻袋包裹混凝土输送管道,并浇水降温;
  ②地下室外墙混凝土应分层连续浇筑,每层浇筑高度应控制在500~800,振捣混凝土不能漏振,也不能过振,振捣时间宜20~30s左右,振捣间距400~500,避免产生混凝土不密实和离析现象的产生,同时对泵送混凝土应二次振捣,消除初期干缩裂缝。
  总结:近年来,城市建筑发展很快,中高层、高层住宅数量在住宅比例中越来越大,为了更好地利用资源,高层建筑都相应地设有地下室。但是在建筑过程中,地下室墙体出现的裂缝大家尤其关注。针对裂缝原因进行分析并采取有效的防治措施,对提高工程质量相当重要。
  参考文献:
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