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【摘 要】地下室墙体裂缝直接影响着建筑的使用功能,虽然绝对避免裂缝产生有一定的困难,但只要采取一定的措施,是能够控制和减少裂缝的。本文浅析了地下室墙体裂缝的主要特点、产生的原因,以及防止裂缝的措施。
【关键词】地下室;混凝土墙裂缝;原因与预防措施
随着我国社会经济的迅速发展,高层建筑日益增多,目前高层建筑地下室混凝土墙裂缝现象较为普遍。由于裂缝的存在会产生渗漏而直接影响正常使用,严重的会引起混凝土中钢筋锈蚀,降低结构的耐久性甚至对结构安全产生威胁。虽然绝对避免裂缝产生比较困难,但只要采取一定的措施是能够控制和减少裂缝的。在此,就地下室混凝土墙裂缝的产生原因及预防措施浅谈个人之见,供大家参考。
1.地下室混凝土墙裂缝的主要特点
(1)绝大多数裂缝为竖向裂缝,多数缝长接近墙高,两端逐渐变细而消失。
(2)裂缝数量较多,宽度一般不大,大多数为表层裂缝,少部分为贯通裂缝,超过0.3mm宽的裂缝很少见,大多数裂缝宽度≤0.2mm。
(3)沿地下室墙长两端附近裂缝较少,墙长中部附近较多。
(4)裂缝出现时间多在拆模后不久,有的还与气温骤降有关。出现时间一般在地下室墙体混凝土浇捣后5天~3个月,后期也会产生一些裂缝,但量少。混凝土墙结构越长,墙体越高,壁越厚,混凝土强度越高,出现竖向裂缝的情况就越严重。
(5)裂缝的发展随时间而数量增多,但裂缝宽度加大不多,发展情况与混凝土是否暴露在大气中和暴露时间的长短有关。
(6)地下室回填土完成后,常可见裂缝处渗漏水,但一般水量不大。
2.裂缝产生的主要原因
2.1设计问题
(1)《混凝土结构设计规范》GB50010-2002规定:现浇钢筋混凝土墙伸缩缝的最大间距为20(露天)~30m(室内或土中),但实际工程中墙长均超过此规定。需要指出的是,一些工程设计突破了规范规定后,地下室墙的水平钢筋仍按构造配置。设计侧重结构配筋,对构造上的需要欠周到,应采用较小直径的钢筋和减小钢筋间距,使其达到水平钢筋的细而密的要求,来提高混凝土的抗裂性能。
(2)设计时墙体中水平分布筋按强度计算,忽视了其配筋率不宜少于0.4%,间距不宜大于100mm的抗裂要求。
(3)在长大建筑物中未考虑混凝土收缩对结构形成开裂的可能性,未根据结构条件采取“抗放结合”的综合措施。
(4)此外,目前地下室普遍采用泵送混凝土,由于泵送混凝土坍落度大,用水量大,容易导致收缩增加,采用流动性大的泵送混凝土墙体比半干硬性混凝土更容易出现裂缝。由于设计人员往往只考虑结构强度要求,对混凝土墙体一般不做抗裂计算,只套用现行规范进行设计,不考虑泵送混凝土施工具体情况的变化。
2.2混凝土收缩
从裂缝特征可见大多数均属收缩裂缝。地下室混凝土墻收缩较大的主要原因有水泥用量过多、养护不良等。收缩裂缝主要为塑性收缩、干燥收缩和自收缩。
塑性收缩发生在混凝土凝固阶段,尤其是初凝阶段,此时水泥水化反应较强烈,混凝土中水分蒸发很快,可塑性也同时失去。塑性收缩量较大,尤其是水灰比大的混凝土。
干燥收缩发生在混凝土凝固后,如太早拆模混凝土表面的水份蒸发快,表面层混凝土体积缩小,而内部混凝土失水较慢,体积变化小,产生内外变形的差异,使混凝土产生拉应力,而此时混凝土强度较低,便产生干缩裂缝。
自收缩发生在混凝土的后期硬化过程中,由于水泥的水化反应,水化生成物体积缩小,尤其是硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥拌制的混凝土。
2.3温度变化
当环境温度发生变化时,混凝土将发生变形,变形遭受刚度、强度较大的构件约束时,构件将产生拉应力,应力超过混凝土的抗拉强度时就会产生温度裂缝。如地基对地下室墙体温度变形的约束等。包括混凝土内外温差大、昼夜温差、日照下混凝土阴阳面的温差、拆模过早及气候突变等因素的影响。
2.4地下室墙长期暴露
这类薄而长的结构对温度、湿度变化较敏感,常因附加的温度收缩应力导致墙体开裂。同时还应注意,设计时地下室墙均按埋入土中或室内结构考虑,即伸缩缝最大间距为30m。实际施工中很难做到墙完成后立即回填土和完成顶盖,因此实际工程应取最大伸缩缝间距20m。
2.5混凝土施工质量差
(1)钢筋绑扎不规范,最常见的是跳扎、相邻两扣的绑扎方向相同,墙体钢筋上的“S”筋未钩在外排筋外侧。
(2)未合理选用浇捣方案,通常采用墙体与顶板一起浇捣,使墙体较早地受到顶板的约束。
(3)混凝土配合比不正确,混凝土浇捣时振捣不密实或振捣时间过长,使粗骨料下沉,面层浮浆多。
(4)墙体浇捣后拆模板时间过早及养护不及时、不充分,表层失水太快。
(5)混凝土搅拌时间不足导致混凝土中物料均匀性差强度波动大。
(6)原材料质量不良、外加剂选择不当、泵送混凝土的管理和使用不当、坍落度控制差,施工中任意加水等因素。
3.预防地下室混凝土墙裂缝的措施
3.1设计方面
(1)没有充分依据时,不得任意突破设计规范关于伸缩缝最大间距的规定。应注意满足《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)第9.1.2条的要求:"位于气候干燥地区、夏季炎热且暴雨频繁地区的结构或经常处于高温作用下的结构,可适当减小伸缩缝间距 "。
(2)设置后浇带,缩短混凝土墙长度,以减小混凝土收缩应力。对高层建筑地下室侧墙的调查资料表明,混凝土墙体裂缝与墙体长度有关,长度越长受温度干缩变形影响越大,产生裂缝的可能性就越大。
(3)加强水平钢筋的配置。应注意三个问题:第一,水平钢筋保护层应尽可能小些;第二,防裂钢筋的间距不宜太大,可采用配筋率0.5%~0.8%,钢筋直径12~16mm,间距~150mm,即采用细而间距小的布筋方式;第三,考虑温度收缩应力的变化加强配筋。第四,将水平钢筋放在竖向受力钢筋的外侧。 (4)根据结构条件采取“抗放结合”的综合措施。
3.2材料方面
(1)水泥:宜用低水化热、铝酸三钙含量较低、细度不过细,矿渣含量不过多的水泥。
(2)砂、石:宜用中、粗砂,含泥量不大于2%;石子宜用粒径较大的连续级配、级配良好、含泥量不大于1%的碎石或卵石。
(3)掺减水剂,以减少混凝土用水量,夏季施工时应掺缓凝剂。
(4)掺入微膨胀剂,配制成补偿收缩混凝土。补偿收缩混凝土的膨胀剂掺量不宜大于12%,不宜小于6%;填充用膨胀混凝土的膨胀剂掺量不宜大于15%,不宜小于10%。
(5)掺用粉煤灰替代部分水泥,以降低水泥水化热温升。
3.3施工方面
(1)模板选用:对外露面积较大的混凝土墙体、气温变化剧烈的季节以及冬季不宜使用钢模板。选用木模时,应充分湿润,以利保湿和散热。
(2)钢筋绑扎按规范施工,禁止跳扎,相邻两扣的绑扎方向应相反,墙体的“S”筋钩在外排筋外侧应电焊固定。
(3)延长拆模板的时间,带模养护7d,其间对墙体两侧模板浇水养护,使内外模板始终处于湿润状态,减少混凝土的内外温差。拆模后在墙两侧覆挂麻袋浇水养护,连续浇水养护不少于14d。减少混凝土暴露时间,在混凝土养护结束且模板拆除后,立即著手外墙防水施工,并及时回填,混凝土外墙在空气中暴露的时间不得超过3个月。
(4)浇水养护。应保持混凝土表面持续湿润,养护时间不少于施工规范的规定,夏季应尽量使用蓄水池的水,防止因温差而导致混凝土墙体裂缝。
只有在水分充足的条件下膨胀剂才能充分发挥作用,在混凝土终凝后2d即可开始浇水养护,混凝土的膨胀值一般要14d才基本稳定;同时,掺膨胀剂的混凝土,水化时需水量大,比普通砼更要加强养护,覆盖淋水,使其表面始终处于潮湿条件。
(5)采用泵送混凝土时,由于商品混凝土运输过程中的种种原因,有时混凝土到达现场后不能顺利泵送(混凝土坍落度小),有的现场操作工人往搅拌运输车中加水,以达到能泵送的目的。但这样做会改变水灰比,此种情况必须严格禁止。
(6)严格控制混凝土施工质量,混凝土搅拌时严格计量,尽量降低不均匀性。除控制混凝土制备和运输中的质量外,还要注意混凝土浇筑时防止离析,振捣密实以免墙内出现薄弱面而产生裂缝。合理选用浇捣方案,宜采用墙体与顶板分开浇捣的办法,尽量采用非泵送预拌混凝土,减少混凝土收缩。
【参考文献】
[1]王赫.建筑工程质量事故分析与防治.中国建筑工业出版社.
[2]招文东.地下室混凝土墙体裂缝的分析与控制技术.佛山市建筑业协会网.
[3]肖备,谢建民.泵送混凝土墙体裂缝原因与预防.建筑技术,2001(4).
【关键词】地下室;混凝土墙裂缝;原因与预防措施
随着我国社会经济的迅速发展,高层建筑日益增多,目前高层建筑地下室混凝土墙裂缝现象较为普遍。由于裂缝的存在会产生渗漏而直接影响正常使用,严重的会引起混凝土中钢筋锈蚀,降低结构的耐久性甚至对结构安全产生威胁。虽然绝对避免裂缝产生比较困难,但只要采取一定的措施是能够控制和减少裂缝的。在此,就地下室混凝土墙裂缝的产生原因及预防措施浅谈个人之见,供大家参考。
1.地下室混凝土墙裂缝的主要特点
(1)绝大多数裂缝为竖向裂缝,多数缝长接近墙高,两端逐渐变细而消失。
(2)裂缝数量较多,宽度一般不大,大多数为表层裂缝,少部分为贯通裂缝,超过0.3mm宽的裂缝很少见,大多数裂缝宽度≤0.2mm。
(3)沿地下室墙长两端附近裂缝较少,墙长中部附近较多。
(4)裂缝出现时间多在拆模后不久,有的还与气温骤降有关。出现时间一般在地下室墙体混凝土浇捣后5天~3个月,后期也会产生一些裂缝,但量少。混凝土墙结构越长,墙体越高,壁越厚,混凝土强度越高,出现竖向裂缝的情况就越严重。
(5)裂缝的发展随时间而数量增多,但裂缝宽度加大不多,发展情况与混凝土是否暴露在大气中和暴露时间的长短有关。
(6)地下室回填土完成后,常可见裂缝处渗漏水,但一般水量不大。
2.裂缝产生的主要原因
2.1设计问题
(1)《混凝土结构设计规范》GB50010-2002规定:现浇钢筋混凝土墙伸缩缝的最大间距为20(露天)~30m(室内或土中),但实际工程中墙长均超过此规定。需要指出的是,一些工程设计突破了规范规定后,地下室墙的水平钢筋仍按构造配置。设计侧重结构配筋,对构造上的需要欠周到,应采用较小直径的钢筋和减小钢筋间距,使其达到水平钢筋的细而密的要求,来提高混凝土的抗裂性能。
(2)设计时墙体中水平分布筋按强度计算,忽视了其配筋率不宜少于0.4%,间距不宜大于100mm的抗裂要求。
(3)在长大建筑物中未考虑混凝土收缩对结构形成开裂的可能性,未根据结构条件采取“抗放结合”的综合措施。
(4)此外,目前地下室普遍采用泵送混凝土,由于泵送混凝土坍落度大,用水量大,容易导致收缩增加,采用流动性大的泵送混凝土墙体比半干硬性混凝土更容易出现裂缝。由于设计人员往往只考虑结构强度要求,对混凝土墙体一般不做抗裂计算,只套用现行规范进行设计,不考虑泵送混凝土施工具体情况的变化。
2.2混凝土收缩
从裂缝特征可见大多数均属收缩裂缝。地下室混凝土墻收缩较大的主要原因有水泥用量过多、养护不良等。收缩裂缝主要为塑性收缩、干燥收缩和自收缩。
塑性收缩发生在混凝土凝固阶段,尤其是初凝阶段,此时水泥水化反应较强烈,混凝土中水分蒸发很快,可塑性也同时失去。塑性收缩量较大,尤其是水灰比大的混凝土。
干燥收缩发生在混凝土凝固后,如太早拆模混凝土表面的水份蒸发快,表面层混凝土体积缩小,而内部混凝土失水较慢,体积变化小,产生内外变形的差异,使混凝土产生拉应力,而此时混凝土强度较低,便产生干缩裂缝。
自收缩发生在混凝土的后期硬化过程中,由于水泥的水化反应,水化生成物体积缩小,尤其是硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥拌制的混凝土。
2.3温度变化
当环境温度发生变化时,混凝土将发生变形,变形遭受刚度、强度较大的构件约束时,构件将产生拉应力,应力超过混凝土的抗拉强度时就会产生温度裂缝。如地基对地下室墙体温度变形的约束等。包括混凝土内外温差大、昼夜温差、日照下混凝土阴阳面的温差、拆模过早及气候突变等因素的影响。
2.4地下室墙长期暴露
这类薄而长的结构对温度、湿度变化较敏感,常因附加的温度收缩应力导致墙体开裂。同时还应注意,设计时地下室墙均按埋入土中或室内结构考虑,即伸缩缝最大间距为30m。实际施工中很难做到墙完成后立即回填土和完成顶盖,因此实际工程应取最大伸缩缝间距20m。
2.5混凝土施工质量差
(1)钢筋绑扎不规范,最常见的是跳扎、相邻两扣的绑扎方向相同,墙体钢筋上的“S”筋未钩在外排筋外侧。
(2)未合理选用浇捣方案,通常采用墙体与顶板一起浇捣,使墙体较早地受到顶板的约束。
(3)混凝土配合比不正确,混凝土浇捣时振捣不密实或振捣时间过长,使粗骨料下沉,面层浮浆多。
(4)墙体浇捣后拆模板时间过早及养护不及时、不充分,表层失水太快。
(5)混凝土搅拌时间不足导致混凝土中物料均匀性差强度波动大。
(6)原材料质量不良、外加剂选择不当、泵送混凝土的管理和使用不当、坍落度控制差,施工中任意加水等因素。
3.预防地下室混凝土墙裂缝的措施
3.1设计方面
(1)没有充分依据时,不得任意突破设计规范关于伸缩缝最大间距的规定。应注意满足《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)第9.1.2条的要求:"位于气候干燥地区、夏季炎热且暴雨频繁地区的结构或经常处于高温作用下的结构,可适当减小伸缩缝间距 "。
(2)设置后浇带,缩短混凝土墙长度,以减小混凝土收缩应力。对高层建筑地下室侧墙的调查资料表明,混凝土墙体裂缝与墙体长度有关,长度越长受温度干缩变形影响越大,产生裂缝的可能性就越大。
(3)加强水平钢筋的配置。应注意三个问题:第一,水平钢筋保护层应尽可能小些;第二,防裂钢筋的间距不宜太大,可采用配筋率0.5%~0.8%,钢筋直径12~16mm,间距~150mm,即采用细而间距小的布筋方式;第三,考虑温度收缩应力的变化加强配筋。第四,将水平钢筋放在竖向受力钢筋的外侧。 (4)根据结构条件采取“抗放结合”的综合措施。
3.2材料方面
(1)水泥:宜用低水化热、铝酸三钙含量较低、细度不过细,矿渣含量不过多的水泥。
(2)砂、石:宜用中、粗砂,含泥量不大于2%;石子宜用粒径较大的连续级配、级配良好、含泥量不大于1%的碎石或卵石。
(3)掺减水剂,以减少混凝土用水量,夏季施工时应掺缓凝剂。
(4)掺入微膨胀剂,配制成补偿收缩混凝土。补偿收缩混凝土的膨胀剂掺量不宜大于12%,不宜小于6%;填充用膨胀混凝土的膨胀剂掺量不宜大于15%,不宜小于10%。
(5)掺用粉煤灰替代部分水泥,以降低水泥水化热温升。
3.3施工方面
(1)模板选用:对外露面积较大的混凝土墙体、气温变化剧烈的季节以及冬季不宜使用钢模板。选用木模时,应充分湿润,以利保湿和散热。
(2)钢筋绑扎按规范施工,禁止跳扎,相邻两扣的绑扎方向应相反,墙体的“S”筋钩在外排筋外侧应电焊固定。
(3)延长拆模板的时间,带模养护7d,其间对墙体两侧模板浇水养护,使内外模板始终处于湿润状态,减少混凝土的内外温差。拆模后在墙两侧覆挂麻袋浇水养护,连续浇水养护不少于14d。减少混凝土暴露时间,在混凝土养护结束且模板拆除后,立即著手外墙防水施工,并及时回填,混凝土外墙在空气中暴露的时间不得超过3个月。
(4)浇水养护。应保持混凝土表面持续湿润,养护时间不少于施工规范的规定,夏季应尽量使用蓄水池的水,防止因温差而导致混凝土墙体裂缝。
只有在水分充足的条件下膨胀剂才能充分发挥作用,在混凝土终凝后2d即可开始浇水养护,混凝土的膨胀值一般要14d才基本稳定;同时,掺膨胀剂的混凝土,水化时需水量大,比普通砼更要加强养护,覆盖淋水,使其表面始终处于潮湿条件。
(5)采用泵送混凝土时,由于商品混凝土运输过程中的种种原因,有时混凝土到达现场后不能顺利泵送(混凝土坍落度小),有的现场操作工人往搅拌运输车中加水,以达到能泵送的目的。但这样做会改变水灰比,此种情况必须严格禁止。
(6)严格控制混凝土施工质量,混凝土搅拌时严格计量,尽量降低不均匀性。除控制混凝土制备和运输中的质量外,还要注意混凝土浇筑时防止离析,振捣密实以免墙内出现薄弱面而产生裂缝。合理选用浇捣方案,宜采用墙体与顶板分开浇捣的办法,尽量采用非泵送预拌混凝土,减少混凝土收缩。
【参考文献】
[1]王赫.建筑工程质量事故分析与防治.中国建筑工业出版社.
[2]招文东.地下室混凝土墙体裂缝的分析与控制技术.佛山市建筑业协会网.
[3]肖备,谢建民.泵送混凝土墙体裂缝原因与预防.建筑技术,2001(4).