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摘要：由于地下室混凝土结构的裂缝严重影响了它的承载能力、防水功能和使用寿命。因此地下室钢筋混凝土结构如何控制裂缝已成为施工中的一个重要技术课题。本文以地下室工程实例来阐述现浇钢筋混凝土外墙裂缝的原因与控制措施。
关键词：地下室；钢筋混凝土；外墙裂缝
地下建筑工程与人类的生存息息相关，从来都是人类不断开发利用的对象。自古以来，人类对地下空间的开发利用都颇为用心，从原始人类居住的洞穴和埋葬的墓穴，到现今人类使用的钢筋混凝土地下结构；从英国伦敦的第一条地下下水道到日本的第一条地下街；从生活使用的地下车库到军事使用的防空洞。现今，地上空间逐步得到全面开发，然而明显已经满足不了人们愈渐丰富的需求，于是大量的地下空间被用来修建地铁，地下车库，地下娱乐街等[1]。一般地下建筑结构的作用有传递地上结构部分传来的所有荷载，抵抗可能的不均匀沉降，承受水、土的压力和防止水的渗漏等。所以由于结构的使用功能以及结构作用的因素，地下工程中大体积混凝土结构的应用则变得较为普遍。
1地下室现浇钢筋混凝土外墙裂缝产生的主要原因
1.1混凝土干缩变形
混凝土是由多种材料组成的非匀质材料，具有湿胀干缩的特性。近年来，国内外施工实践证明，结构混凝土或大体积混凝土出现开裂，不仅是水化热、自干燥作用产生的自身收缩和硫酸盐发生化学反应的结果，而且还存在其他有待进一步研究发现的原因，如高强混凝土已被证明是对早期开裂非常敏感的材料。在硬化混凝土收缩受约束的条件下，收缩应变将导致弹性拉应力，拉应力可以近似地看做是弹性模量与应变的乘积。当拉应力超过混凝土的抗拉强度时，材料出现开裂。但是，实验表明，由于混凝土徐变，部分应力释放，残余应力（徐变产生的应力松弛后）才是决定混凝土是否开裂的关键。收缩受约束产生的拉应力和由于徐变释放的应力之间的相互影响，是硬化混凝土出现早期开裂的主要原因，当拉应力超过混凝土的抗拉强度，混凝土就会出现裂缝[2]。
1.2混凝土温度变形
混凝土由于温度变化产生的热胀冷缩变形就是温度变形。当混凝土结构或构件的温度变形受到约束时，在混凝土结构内部产生温度应力，当内部拉应力超过混凝土极限抗拉强度时，混凝土便会产生温度变形裂缝。大体积混凝土在浇筑后，在初凝过程中因水化热得不到散发和排放，导致混凝土内部温度偏高，内外温差过大，使混凝土的变形超过极限，引起裂缝。当大体积混凝土内表温差超过15℃，混凝土表面温度与环境温度差超过15℃时，混凝土浇筑温度大于28℃且混凝土断面温度变化梯度较大时，则易出现水化热裂缝。
混凝土产生温度变形的热源来自于环境因素或者混凝土材料本身，前者是指环境的热传导及太阳的辐射传热作用，后者是指水泥的水化反应热。温度变形的大小与传热量、材料的比热容及温度膨胀系数有关，而一定温度变形下，温度应力的大小则取决于变形约束度和材料的变形模量。因此，温度裂缝的产生及裂缝的部位、形状、宽度都与约束程度和材料的抗拉强度有关。
1.3约束原因
地下室墙体受到的约束分为内部约束和外部约束。内部约束一般有以下几种原因：墙内配筋会对混凝土收缩变形产生约束；墙体内收缩变形小的部分对收缩变形大的部分也会约束；墙体内暗柱、暗梁对墙板收缩变形产生的约束；长度大的混凝土墙，墙端与墙中收缩变形的相互约束等。外部约束主要是指超静定结构的多余联系，如墙体以下的基础和底板，墙体顶上的楼板或梁，墙体两端的附墙柱或电梯井筒等。混凝土结构规模日趋庞大，结构形式日趋复杂，超长、超厚及超静定结构成为普遍采用的混凝土结构，这些结构的变形会引起较大的约束应力。当墙体混凝土收缩变形产生内应力时，如果受到的外部约束很强，墙体混凝土就会出现开裂，尤其是早期混凝土更容易开裂，因为混凝土早期抗拉强度较低。
1.4设计原因
有些设计单位对地下室外墙混凝土裂缝的防治意识不强，没有严格执行《混凝土结构设计规范（GB 50010-2010）》，如设计超过伸缩缝的最大间距要求或在配筋设计时未考虑其抗裂性等，势必埋下导致裂缝的隐患。
2 地下室现浇钢筋混凝土外墙裂缝的控制措施
2.1 材料控制
应尽量选用中低热水泥以降低水化热量，降低混凝土温升量，同时在保证混凝土强度等级的前提下应降低水泥用量以降低水化热量，并以此环节因混凝土强度和抗渗等级过高导致裂缝的生成，并应充分利用混凝土的后期强度以控制混凝土温升，降低其温度应力，减少裂缝生成；应尽量选用粒径较大的粗骨料，便于在发挥水泥有效作用的同时达到减少收缩的目标，进行混凝土级配设计时应在满足可泵性的前提下尽量降低其砂率；细骨料则应尽量选用中粗砂以降低水泥用量；在混凝土拌合时应尽量掺加适量外加剂以改善混凝土性能，提高其和易性、可泵性，并可在保证混凝土性能的同时降低水泥用量和用水量，并可提高混凝土的强度和耐久性。
2.2 施工控制
（1）降低出机温度。混凝土内粗骨料比热较小但所占比例较大，而水的比热最大但所占比重最小，因而影响混凝土出机温度最大的是粗骨料和水的温度，因而在拌合前可采取降低粗骨料和水的温度，可采取搭设遮阳装置或喷射水雾等方法来降低粗骨料温度和采用刚抽出的水作为拌合用水来降低拌合物温度[3]。（2）混凝土浇捣。针对泵送混凝土流动性大的特点在施工中一般采取分层浇筑，并加强混凝土的二次振捣，通过二次振捣排出因泌水导致在粗骨料和水平钢筋下部生成的水分和空隙，防止由于后期混凝土沉落导致裂缝的生成，但应控制二次振捣时间在混凝土初凝前以保证其握裹力，同时应控制其浇筑速度和下料间距，一般控制下料间距不超过3m，超过 3m时，要设下料串筒，避免混凝土离析。（3）混凝土养护。应加强对浇筑后的混凝土进行保湿和保温养护，以提高混凝土的极限拉伸并延缓因水化热导致的降温，降低因此导致的温度应力和温度裂缝的生成。（4）回填保养。外界环境和外部气候可直接影响混凝土内水分蒸发，因而在地下室混凝土外墙拆模完毕后应及时进行土体回填，以隔绝其与大气间温湿差异，降低收缩。 2.3 设置后浇带
后浇带是释放混凝土早期约束应力的技术措施，后浇带宽度和内部钢筋处置方式无一定论，尤其是内部钢筋处理大部分不仅让钢筋连续，并且做加强筋来强化钢筋功能。但从技术角度而言，应尽量减少穿越后浇带内钢筋数量以更加充分的释放混凝土收缩应力，并且楼板内钢筋因连接施工较为方便因而可做断开处理，而梁体内钢筋连接较为困难则可保持连续贯通；若后浇带内钢筋截断则由于两侧混凝土抗拉刚度较小因而其宽度不低于100mm 即可，而内部钢筋连续的后浇带则应尽量增大其宽度；后浇带内混凝土浇筑应保证两侧混凝土收缩已完成 30% 以上，浇筑用混凝土应较两侧混凝土强度高一个等级；后浇带两侧应做成企口形式以增强新旧混凝土连接强度，并且在浇筑内部混凝土前应将两侧凿毛并清除干净。
2.4控制混凝土的浇筑温度
混凝土的浇筑温度是指混凝土从搅拌机出料后，经过路途运输、泵送浇筑、振捣等工序后的实际温度。如果浇筑温度过高将会引起较大的干缩，因此应将混凝土的浇筑温度限制在一定范围内，在前10 d，温差保持在9～12℃，远低于规范要求的25℃限值，后18 d温差保持在3～5℃，温差控制理想[4]。
2.5加强混凝土的养护
为了减少结构升温阶段的内外温差，防止表面裂缝的产生，地下室外墙浇筑后，应对混凝土进行适当的潮湿养护，防止混凝土表面脱水产生干缩裂缝；同时也有利于水泥水化的顺利进行，提高了混凝土的极限抗拉强度和延缓混凝土的水化热降温速度，防止结构产生过大的温度应力和温度裂缝。
结论
虽然裂缝的产生是很难彻底解决的问题，但是裂缝产生前期如何预控、后期如何补救，则是建筑业科技攻关的课题。只要按照科学的方法施工，一定能够减少裂缝的出现，提高建筑物整体质量，延长使用寿命。
参考文献：
[1]吴丹，张飞凤. 钢筋混凝土地下室外墙裂缝成因及控制探讨[J]. 中国新技术新产品，2013，18：87.
[2]任绪华. 浅谈地下室混凝土外墙裂缝产生的原因及预防措施[J]. 山东煤炭科技，2013，02：86-87.
[3]张宏君，陈雷芳. 地下室混凝土外墙裂缝的成因及预防措施[J]. 科技创新导报，2013，07：131.
[4]罗琳. 论地下室混凝土外墙裂缝的成因及防治措施[J]. 企业科技与发展，2013，12：105-107.
关键词：地下室；钢筋混凝土；外墙裂缝
地下建筑工程与人类的生存息息相关，从来都是人类不断开发利用的对象。自古以来，人类对地下空间的开发利用都颇为用心，从原始人类居住的洞穴和埋葬的墓穴，到现今人类使用的钢筋混凝土地下结构；从英国伦敦的第一条地下下水道到日本的第一条地下街；从生活使用的地下车库到军事使用的防空洞。现今，地上空间逐步得到全面开发，然而明显已经满足不了人们愈渐丰富的需求，于是大量的地下空间被用来修建地铁，地下车库，地下娱乐街等[1]。一般地下建筑结构的作用有传递地上结构部分传来的所有荷载，抵抗可能的不均匀沉降，承受水、土的压力和防止水的渗漏等。所以由于结构的使用功能以及结构作用的因素，地下工程中大体积混凝土结构的应用则变得较为普遍。
1地下室现浇钢筋混凝土外墙裂缝产生的主要原因
1.1混凝土干缩变形
混凝土是由多种材料组成的非匀质材料，具有湿胀干缩的特性。近年来，国内外施工实践证明，结构混凝土或大体积混凝土出现开裂，不仅是水化热、自干燥作用产生的自身收缩和硫酸盐发生化学反应的结果，而且还存在其他有待进一步研究发现的原因，如高强混凝土已被证明是对早期开裂非常敏感的材料。在硬化混凝土收缩受约束的条件下，收缩应变将导致弹性拉应力，拉应力可以近似地看做是弹性模量与应变的乘积。当拉应力超过混凝土的抗拉强度时，材料出现开裂。但是，实验表明，由于混凝土徐变，部分应力释放，残余应力（徐变产生的应力松弛后）才是决定混凝土是否开裂的关键。收缩受约束产生的拉应力和由于徐变释放的应力之间的相互影响，是硬化混凝土出现早期开裂的主要原因，当拉应力超过混凝土的抗拉强度，混凝土就会出现裂缝[2]。
1.2混凝土温度变形
混凝土由于温度变化产生的热胀冷缩变形就是温度变形。当混凝土结构或构件的温度变形受到约束时，在混凝土结构内部产生温度应力，当内部拉应力超过混凝土极限抗拉强度时，混凝土便会产生温度变形裂缝。大体积混凝土在浇筑后，在初凝过程中因水化热得不到散发和排放，导致混凝土内部温度偏高，内外温差过大，使混凝土的变形超过极限，引起裂缝。当大体积混凝土内表温差超过15℃，混凝土表面温度与环境温度差超过15℃时，混凝土浇筑温度大于28℃且混凝土断面温度变化梯度较大时，则易出现水化热裂缝。
混凝土产生温度变形的热源来自于环境因素或者混凝土材料本身，前者是指环境的热传导及太阳的辐射传热作用，后者是指水泥的水化反应热。温度变形的大小与传热量、材料的比热容及温度膨胀系数有关，而一定温度变形下，温度应力的大小则取决于变形约束度和材料的变形模量。因此，温度裂缝的产生及裂缝的部位、形状、宽度都与约束程度和材料的抗拉强度有关。
1.3约束原因
地下室墙体受到的约束分为内部约束和外部约束。内部约束一般有以下几种原因：墙内配筋会对混凝土收缩变形产生约束；墙体内收缩变形小的部分对收缩变形大的部分也会约束；墙体内暗柱、暗梁对墙板收缩变形产生的约束；长度大的混凝土墙，墙端与墙中收缩变形的相互约束等。外部约束主要是指超静定结构的多余联系，如墙体以下的基础和底板，墙体顶上的楼板或梁，墙体两端的附墙柱或电梯井筒等。混凝土结构规模日趋庞大，结构形式日趋复杂，超长、超厚及超静定结构成为普遍采用的混凝土结构，这些结构的变形会引起较大的约束应力。当墙体混凝土收缩变形产生内应力时，如果受到的外部约束很强，墙体混凝土就会出现开裂，尤其是早期混凝土更容易开裂，因为混凝土早期抗拉强度较低。
1.4设计原因
有些设计单位对地下室外墙混凝土裂缝的防治意识不强，没有严格执行《混凝土结构设计规范（GB 50010-2010）》，如设计超过伸缩缝的最大间距要求或在配筋设计时未考虑其抗裂性等，势必埋下导致裂缝的隐患。
2 地下室现浇钢筋混凝土外墙裂缝的控制措施
2.1 材料控制
应尽量选用中低热水泥以降低水化热量，降低混凝土温升量，同时在保证混凝土强度等级的前提下应降低水泥用量以降低水化热量，并以此环节因混凝土强度和抗渗等级过高导致裂缝的生成，并应充分利用混凝土的后期强度以控制混凝土温升，降低其温度应力，减少裂缝生成；应尽量选用粒径较大的粗骨料，便于在发挥水泥有效作用的同时达到减少收缩的目标，进行混凝土级配设计时应在满足可泵性的前提下尽量降低其砂率；细骨料则应尽量选用中粗砂以降低水泥用量；在混凝土拌合时应尽量掺加适量外加剂以改善混凝土性能，提高其和易性、可泵性，并可在保证混凝土性能的同时降低水泥用量和用水量，并可提高混凝土的强度和耐久性。
2.2 施工控制
（1）降低出机温度。混凝土内粗骨料比热较小但所占比例较大，而水的比热最大但所占比重最小，因而影响混凝土出机温度最大的是粗骨料和水的温度，因而在拌合前可采取降低粗骨料和水的温度，可采取搭设遮阳装置或喷射水雾等方法来降低粗骨料温度和采用刚抽出的水作为拌合用水来降低拌合物温度[3]。（2）混凝土浇捣。针对泵送混凝土流动性大的特点在施工中一般采取分层浇筑，并加强混凝土的二次振捣，通过二次振捣排出因泌水导致在粗骨料和水平钢筋下部生成的水分和空隙，防止由于后期混凝土沉落导致裂缝的生成，但应控制二次振捣时间在混凝土初凝前以保证其握裹力，同时应控制其浇筑速度和下料间距，一般控制下料间距不超过3m，超过 3m时，要设下料串筒，避免混凝土离析。（3）混凝土养护。应加强对浇筑后的混凝土进行保湿和保温养护，以提高混凝土的极限拉伸并延缓因水化热导致的降温，降低因此导致的温度应力和温度裂缝的生成。（4）回填保养。外界环境和外部气候可直接影响混凝土内水分蒸发，因而在地下室混凝土外墙拆模完毕后应及时进行土体回填，以隔绝其与大气间温湿差异，降低收缩。 2.3 设置后浇带
后浇带是释放混凝土早期约束应力的技术措施，后浇带宽度和内部钢筋处置方式无一定论，尤其是内部钢筋处理大部分不仅让钢筋连续，并且做加强筋来强化钢筋功能。但从技术角度而言，应尽量减少穿越后浇带内钢筋数量以更加充分的释放混凝土收缩应力，并且楼板内钢筋因连接施工较为方便因而可做断开处理，而梁体内钢筋连接较为困难则可保持连续贯通；若后浇带内钢筋截断则由于两侧混凝土抗拉刚度较小因而其宽度不低于100mm 即可，而内部钢筋连续的后浇带则应尽量增大其宽度；后浇带内混凝土浇筑应保证两侧混凝土收缩已完成 30% 以上，浇筑用混凝土应较两侧混凝土强度高一个等级；后浇带两侧应做成企口形式以增强新旧混凝土连接强度，并且在浇筑内部混凝土前应将两侧凿毛并清除干净。
2.4控制混凝土的浇筑温度
混凝土的浇筑温度是指混凝土从搅拌机出料后，经过路途运输、泵送浇筑、振捣等工序后的实际温度。如果浇筑温度过高将会引起较大的干缩，因此应将混凝土的浇筑温度限制在一定范围内，在前10 d，温差保持在9～12℃，远低于规范要求的25℃限值，后18 d温差保持在3～5℃，温差控制理想[4]。
2.5加强混凝土的养护
为了减少结构升温阶段的内外温差，防止表面裂缝的产生，地下室外墙浇筑后，应对混凝土进行适当的潮湿养护，防止混凝土表面脱水产生干缩裂缝；同时也有利于水泥水化的顺利进行，提高了混凝土的极限抗拉强度和延缓混凝土的水化热降温速度，防止结构产生过大的温度应力和温度裂缝。
结论
虽然裂缝的产生是很难彻底解决的问题，但是裂缝产生前期如何预控、后期如何补救，则是建筑业科技攻关的课题。只要按照科学的方法施工，一定能够减少裂缝的出现，提高建筑物整体质量，延长使用寿命。
参考文献：
[1]吴丹，张飞凤. 钢筋混凝土地下室外墙裂缝成因及控制探讨[J]. 中国新技术新产品，2013，18：87.
[2]任绪华. 浅谈地下室混凝土外墙裂缝产生的原因及预防措施[J]. 山东煤炭科技，2013，02：86-87.
[3]张宏君，陈雷芳. 地下室混凝土外墙裂缝的成因及预防措施[J]. 科技创新导报，2013，07：131.
[4]罗琳. 论地下室混凝土外墙裂缝的成因及防治措施[J]. 企业科技与发展，2013，12：105-107.