论文部分内容阅读
摘要：通过对地下室裂缝主要控制措施的阐述，以达到在设计及施工中合理应用这些主要控制措施，并最终有效的控制地下室有害裂缝的出现。
关键词：地下室；裂缝；后浇带
近年来，工程建设规模迅猛发展，地下空间的开发和利用逐渐普遍，结构形式日趋大型化，复杂化，质量要求日趋严格。但当此同时，地下室底板及侧墙等构件的裂缝问题屡见不鲜，本文通过对地下室结构特点的简要分析，介绍目前工程界主要的裂缝控制措施。
1 地下室有如下的结构特点
1、地下室都有防水要求，必须控制裂缝开展，一般不存在承载力不足的问题。
2、地下室为多次超静定结构，温差和收缩变化复杂，约束作用较大，容易引起开裂。
3、地下室底板及侧墙厚度常为300㎜～600㎜，既不同于水工的大体积混凝土，又不完全同于工民建杆件系统。
4、地下室混凝土标号较高，水泥用量较大，壁厚较小，收缩变形较大，常见收缩裂缝。
5、地下室混凝土水化热温升较高，降温散热较快，因此收缩与降温共同作用是引起地下室混凝土裂缝的主要因素，其次不均匀沉降及抗震问题都须适当考虑。
2 地下室裂缝的主要控制措施
基于地下室以上的结构特点，其控制裂缝的方法，主要靠改进构造设计，合理配筋及改进浇筑加强养护等方法提高结构的抗裂性能。主要方法有：
1、 混凝土浇筑采用后浇带分段施工。后浇带既是施工措施，又是设计手段。它只是在施工期间存在的缝，是一种特殊的施工缝。
A、后浇带的设计原则：结构长度是影响温度应力的因素之一，并且只在一定的范围内影响较为显著。为了削减温度应力，可把总温差分为两部分，在第一部分温差经历时间内，把结构分成许多段，可有效地减少温度收缩应力。在施工后期，把这许多段浇成整体，再继续承受第二部分温差和收缩，而两部分的温差和收缩应力叠加小于混凝土设计抗拉强度。这就是利用后浇带控制裂缝的原理，也是一种“抗放兼备，以放为主”的设计原则。
B、后浇带的间距及保留时间。在正常施工条件下，后浇带的间距宜为20～30米，其保留时间一般不应少于40天，最宜60天。
C、后浇带的宽度及构造
后浇带的理论宽度只须1㎝已足够保证温度收缩变形，考虑到施工方便，一般宽度取80～100㎝，后浇带处钢筋断开，后浇前必须凿毛清理干净。后浇带的构造见下图。
2、采用补偿收缩混凝土，并设置膨胀加强带。
后浇带虽然可以有效的消除温度应力，然而后浇带的清理与凿毛也给施工带来一定麻烦，延长工期，有时影响总体结构的设计，这时就可以采补偿收缩混凝土进行无缝或少缝设计。其思路是以“抗放兼备，以抗为主”的设计原则。也即用UEA补偿收缩混凝土作为结构材料，在硬化过程中产生的膨胀作用，受钢筋和邻位约束，在结构中建立少量预压应力，考虑到结构强度的安全，膨胀不能太大，且在硬化14d基本结束。UEA替代水泥量10%～12%范围内，对强度基本无影响，其限制膨胀率ξ2=2×10-4～3×10-4，在配筋率?=0.2%～0.8%下，按公式σC=?ESξ2，可在结构中建立0.2～0.7Mpa预压应力，这一预压应力足以补偿混凝土在硬化过程中产生温差和干缩的拉应力。基于这一“抗”原理，采用UEA补偿收缩混凝土，后浇带的同时可延长至50米是安全。此时用膨胀加强带代替后浇带即可实现无缝设计，其做法加强带宽2米，带的两侧铺设密孔铁丝网，并用立筋加固，以防止两侧混凝土流入加强带，施工时，带外用掺10%～12%，UEA的小膨胀混凝土，浇注到加强带时，用掺14%～15%UE的大膨胀混凝土浇注，其强度比两侧提高一个等级。到另一侧时又改为浇注掺10%～12%UEA的混凝土。如此循环下去，可连续浇注混凝土超长结构。
3、提高钢筋混凝土的抗拉能力
混凝土的抗裂能力取决于混凝土的极限拉伸值，根据有关资料：混凝土的极限拉伸值与配筋有关。固此，混凝土应考虑增加抗变形钢筋，即增强对混凝土由于长期干缩和气温变化引起的热胀冷缩的抗变形能力。对于侧壁，增加水平温度筋，在混凝土面层起强化作用。选择冷轧带肋钢筋可以明显增强混凝土的抗裂能力。
4、其他有效措施
A、合理布置分布钢筋，尽量采用小直径，密间距，变截面处加强分布筋。
B、避免采用高强混凝土，尽可能选用中低强度混凝土。
C、优化混凝土配合比设计，用较低的水灰比，水和水泥用量，严格控制砂石骨料的含泥量。
D、混凝土应严格振捣密实，提高混凝土的密实度。落实好混凝土浇筑后的养护措施。
E、降低室外温差的影响，夏季施工时应尽量避免在烈日下浇筑楼板混凝土，降低混凝土的入模温度，地下室四周履土及时回填，尽快避免室外温度变化对侧壁的影响。
3 工程实例
以笔者设计的一住宅小區为例，地上为四栋十二层的住宅，地下一层地下室连成一个整体。长100m，宽90m。地下室未设伸缩缝，采用补偿收缩混凝土，在混凝土中掺入10%的UEA膨胀剂，在加强带中掺14%的UEA膨胀剂。宽度方向设置一道2m宽的加强带。长度方向设置一道宽度为1000的拆线形后浇带，后浇带梁钢筋连续，板、侧壁钢筋断开，为保险起见，后浇带处均设置了止水钢板和多道外防水以加强防水。加强带及后浇带的做法同上文做法。
地下室底板，顶板及侧墙混凝土标号均为C30，顶板厚180㎜，双向Φ12@150，底板厚400㎜，配双层双向Φ14@120，侧墙厚300㎜，水平分布筋为Φ14@120竖向筋为Φ16@150。同时，在柱和剪力墙连接处增设Φ12@200的钢筋网，长1500㎜，500㎜锚入柱子，1000㎜捅入墙体中，同时要求施工方采用严格的施工措施，加强养护。工程建成观测，地下室使用情况良好。
关键词：地下室；裂缝；后浇带
近年来，工程建设规模迅猛发展，地下空间的开发和利用逐渐普遍，结构形式日趋大型化，复杂化，质量要求日趋严格。但当此同时，地下室底板及侧墙等构件的裂缝问题屡见不鲜，本文通过对地下室结构特点的简要分析，介绍目前工程界主要的裂缝控制措施。
1 地下室有如下的结构特点
1、地下室都有防水要求，必须控制裂缝开展，一般不存在承载力不足的问题。
2、地下室为多次超静定结构，温差和收缩变化复杂，约束作用较大，容易引起开裂。
3、地下室底板及侧墙厚度常为300㎜～600㎜，既不同于水工的大体积混凝土，又不完全同于工民建杆件系统。
4、地下室混凝土标号较高，水泥用量较大，壁厚较小，收缩变形较大，常见收缩裂缝。
5、地下室混凝土水化热温升较高，降温散热较快，因此收缩与降温共同作用是引起地下室混凝土裂缝的主要因素，其次不均匀沉降及抗震问题都须适当考虑。
2 地下室裂缝的主要控制措施
基于地下室以上的结构特点，其控制裂缝的方法，主要靠改进构造设计，合理配筋及改进浇筑加强养护等方法提高结构的抗裂性能。主要方法有：
1、 混凝土浇筑采用后浇带分段施工。后浇带既是施工措施，又是设计手段。它只是在施工期间存在的缝，是一种特殊的施工缝。
A、后浇带的设计原则：结构长度是影响温度应力的因素之一，并且只在一定的范围内影响较为显著。为了削减温度应力，可把总温差分为两部分，在第一部分温差经历时间内，把结构分成许多段，可有效地减少温度收缩应力。在施工后期，把这许多段浇成整体，再继续承受第二部分温差和收缩，而两部分的温差和收缩应力叠加小于混凝土设计抗拉强度。这就是利用后浇带控制裂缝的原理，也是一种“抗放兼备，以放为主”的设计原则。
B、后浇带的间距及保留时间。在正常施工条件下，后浇带的间距宜为20～30米，其保留时间一般不应少于40天，最宜60天。
C、后浇带的宽度及构造
后浇带的理论宽度只须1㎝已足够保证温度收缩变形，考虑到施工方便，一般宽度取80～100㎝，后浇带处钢筋断开，后浇前必须凿毛清理干净。后浇带的构造见下图。
2、采用补偿收缩混凝土，并设置膨胀加强带。
后浇带虽然可以有效的消除温度应力，然而后浇带的清理与凿毛也给施工带来一定麻烦，延长工期，有时影响总体结构的设计，这时就可以采补偿收缩混凝土进行无缝或少缝设计。其思路是以“抗放兼备，以抗为主”的设计原则。也即用UEA补偿收缩混凝土作为结构材料，在硬化过程中产生的膨胀作用，受钢筋和邻位约束，在结构中建立少量预压应力，考虑到结构强度的安全，膨胀不能太大，且在硬化14d基本结束。UEA替代水泥量10%～12%范围内，对强度基本无影响，其限制膨胀率ξ2=2×10-4～3×10-4，在配筋率?=0.2%～0.8%下，按公式σC=?ESξ2，可在结构中建立0.2～0.7Mpa预压应力，这一预压应力足以补偿混凝土在硬化过程中产生温差和干缩的拉应力。基于这一“抗”原理，采用UEA补偿收缩混凝土，后浇带的同时可延长至50米是安全。此时用膨胀加强带代替后浇带即可实现无缝设计，其做法加强带宽2米，带的两侧铺设密孔铁丝网，并用立筋加固，以防止两侧混凝土流入加强带，施工时，带外用掺10%～12%，UEA的小膨胀混凝土，浇注到加强带时，用掺14%～15%UE的大膨胀混凝土浇注，其强度比两侧提高一个等级。到另一侧时又改为浇注掺10%～12%UEA的混凝土。如此循环下去，可连续浇注混凝土超长结构。
3、提高钢筋混凝土的抗拉能力
混凝土的抗裂能力取决于混凝土的极限拉伸值，根据有关资料：混凝土的极限拉伸值与配筋有关。固此，混凝土应考虑增加抗变形钢筋，即增强对混凝土由于长期干缩和气温变化引起的热胀冷缩的抗变形能力。对于侧壁，增加水平温度筋，在混凝土面层起强化作用。选择冷轧带肋钢筋可以明显增强混凝土的抗裂能力。
4、其他有效措施
A、合理布置分布钢筋，尽量采用小直径，密间距，变截面处加强分布筋。
B、避免采用高强混凝土，尽可能选用中低强度混凝土。
C、优化混凝土配合比设计，用较低的水灰比，水和水泥用量，严格控制砂石骨料的含泥量。
D、混凝土应严格振捣密实，提高混凝土的密实度。落实好混凝土浇筑后的养护措施。
E、降低室外温差的影响，夏季施工时应尽量避免在烈日下浇筑楼板混凝土，降低混凝土的入模温度，地下室四周履土及时回填，尽快避免室外温度变化对侧壁的影响。
3 工程实例
以笔者设计的一住宅小區为例，地上为四栋十二层的住宅，地下一层地下室连成一个整体。长100m，宽90m。地下室未设伸缩缝，采用补偿收缩混凝土，在混凝土中掺入10%的UEA膨胀剂，在加强带中掺14%的UEA膨胀剂。宽度方向设置一道2m宽的加强带。长度方向设置一道宽度为1000的拆线形后浇带，后浇带梁钢筋连续，板、侧壁钢筋断开，为保险起见，后浇带处均设置了止水钢板和多道外防水以加强防水。加强带及后浇带的做法同上文做法。
地下室底板，顶板及侧墙混凝土标号均为C30，顶板厚180㎜，双向Φ12@150，底板厚400㎜，配双层双向Φ14@120，侧墙厚300㎜，水平分布筋为Φ14@120竖向筋为Φ16@150。同时，在柱和剪力墙连接处增设Φ12@200的钢筋网，长1500㎜，500㎜锚入柱子，1000㎜捅入墙体中，同时要求施工方采用严格的施工措施，加强养护。工程建成观测，地下室使用情况良好。