地下室外剪力墻裂縫成因分析及預(yù)防控制措施

馬強(qiáng)

摘 要：地下室墻體裂縫一直是影響其工程質(zhì)量和使用功能的常見質(zhì)量問題。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，裂縫的存在會(huì)導(dǎo)致鋼筋過早銹蝕，引起混凝土的剝落，降低結(jié)構(gòu)的耐久性，同時(shí)，可能導(dǎo)致地下室滲漏水事故發(fā)生，影響到建筑的使用功能。因此，了解影響地下室裂縫產(chǎn)生的原因，采取相應(yīng)的控制措施，具有重要意義。

關(guān)鍵詞：地下室外墻 裂縫 成因 控制

1、地下水外剪力墻裂縫成因分析

對(duì)混凝土強(qiáng)度的研究及大量工程實(shí)踐所提供的經(jīng)驗(yàn)都表明，結(jié)構(gòu)物的裂縫是不可避免的。結(jié)構(gòu)裂縫分為荷載引起的裂縫和變形引起的裂縫。工程實(shí)踐中，除因設(shè)計(jì)荷載取值不當(dāng)外，裂縫主要由變形產(chǎn)生，其作用包括溫度、濕度、地基變形。與荷載作用相比，從環(huán)境的變化、變形的產(chǎn)生，到約束應(yīng)力的形成，裂縫的出現(xiàn)與擴(kuò)展是應(yīng)力累積和傳遞的過程，是多次產(chǎn)生和發(fā)展的。

地下室外墻裂縫除應(yīng)考慮混凝土的干縮、水化、升溫與冷縮、水泥用量與品種、骨料粒徑、摻合料、外加劑、水灰比等影響因素外，還應(yīng)主要考慮其他一些因素。

（1）水平鋼筋的影響，包括鋼筋外形與配筋率。帶肋鋼筋與混凝土間有更好的機(jī)械咬合力與粘結(jié)能力，抗裂性能好；選擇細(xì)而密的水平筋且適當(dāng)增加配筋率能使鋼筋與混凝土更好地協(xié)同工作，增加墻體的韌性，提高抗裂能力。

（2）保護(hù)層厚度的影響。相關(guān)規(guī)范對(duì)迎水面混凝土保護(hù)層厚度有嚴(yán)格控制，但不適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)或構(gòu)造會(huì)使墻體外側(cè)保護(hù)層厚度過大而開裂；水平鋼筋置于豎向鋼筋內(nèi)側(cè)，導(dǎo)致水平鋼筋對(duì)裂縫產(chǎn)生不能起到有效的抑制作用。

（3）墻體長(zhǎng)度的影響。墻體過長(zhǎng)會(huì)使其變形能量不能有效釋放，導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)，且墻體越長(zhǎng)，裂縫出現(xiàn)的可能性就越大。

（4）約束條件的影響。地下室基礎(chǔ)底板或樓板會(huì)對(duì)外墻的收縮變形形成很強(qiáng)的約束。

（5）截面特征的影響。外墻屬于薄壁桿件，混凝土的水化熱散熱快，溫度梯度大，干縮與冷縮變形大，與其相鄰的附壁柱或樓面梁變形不能相互協(xié)調(diào)。

（6）商品混凝土的影響。泵送混凝土多選用緩凝型高效減水劑，同時(shí)也摻加一定量的粉煤灰，會(huì)影響混凝土的早期抗拉強(qiáng)度與彈性模量，降低混凝土早期的抗裂能力，使混凝土出現(xiàn)早期裂紋。尤其高水灰比混凝土對(duì)控制混凝土收縮更為不利。

（7）拆模時(shí)間的影響。拆模時(shí)間的控制也是影響裂縫開展的一個(gè)重要因素。一般情況下，澆筑24h后可拆模，但此時(shí)混凝土凝結(jié)硬化的溫升正處于峰值，若拆模后澆筑冷水養(yǎng)護(hù)，可能會(huì)造成混凝土內(nèi)外溫差大，從而產(chǎn)生裂縫。

（8）養(yǎng)護(hù)的影響。地下室外墻為豎向構(gòu)件，靠澆水難以保持表面長(zhǎng)期、均勻濕潤(rùn)，因此如措施不當(dāng)或養(yǎng)護(hù)不及時(shí)，混凝土表面極易出現(xiàn)裂縫。

（9）環(huán)境溫差的影響。溫差越大，產(chǎn)生的溫度應(yīng)力越大，這是混凝土結(jié)構(gòu)開裂的直接原因。

2、地下水外剪力墻裂縫預(yù)防措施

（1）混凝土等級(jí)

在滿足承載力和防水要求的條件下，混凝土強(qiáng)度等級(jí)宜選取C25～C35?；炷翉?qiáng)度等級(jí)越高，水泥用量則越多，混凝土硬化過程中水化熱高，收縮就大，容易引起墻體裂縫。當(dāng)需要采用高強(qiáng)混凝土?xí)r，為適應(yīng)裂縫控制的要求，應(yīng)選擇具有低熱、低收縮、低彈模、高極限拉伸、適當(dāng)?shù)目箟簭?qiáng)度、較高的抗拉強(qiáng)度、極限拉伸和適當(dāng)?shù)男熳兲卣鞯母咝阅芑炷?。此外，纖維混凝土具有較好的抗裂性能，能夠滿足地下室裂縫控制的特殊要求。

（2）配筋方式

地下室外墻的橫向收縮裂縫是最為常見的，改善水平筋的配筋方式和提高配筋率對(duì)控制裂縫開展具有重要意義。設(shè)計(jì)人員往往不區(qū)分情況，將水平鋼筋置于豎向鋼筋的內(nèi)側(cè)，僅按規(guī)范最小要求，間距取150mm～200mm，最小配筋率取0.2%～0.25%。工程實(shí)踐表明，地下室墻體水平筋應(yīng)細(xì)而密，并建議使用帶肋鋼筋，鋼筋間距不宜過大，采用直徑Φ10mm～Φ16mm鋼筋、80mm～150mm水平間距；同時(shí)，除計(jì)算要求外，墻體水平筋的構(gòu)造配筋率宜在0.4%～0.6%間。另外，由于墻體受底板或樓板的約束較大，混凝土脹縮不一致，宜在墻體中部或端部設(shè)一道間距為100mm、高為1m的“水平暗梁”，水平筋宜放在豎向受力筋的外側(cè)，有利于控制墻體有害裂縫的出現(xiàn)，并取得了良好的工程效果。

（3）邊界約束

實(shí)際工程中，對(duì)于墻體與柱子相連的結(jié)構(gòu)，由于墻與柱的截面特征和配筋率相差較大，強(qiáng)構(gòu)件就會(huì)對(duì)弱構(gòu)件造成約束?；炷撩浛s變形與限制條件有關(guān)，導(dǎo)致應(yīng)力集中，在離柱子1m～2m的墻體上容易出現(xiàn)縱向收縮裂縫工程實(shí)踐表明，應(yīng)在墻柱連接處設(shè)水平附加筋，附加筋的長(zhǎng)度為1500mm～2000mm，插入柱子中200mm～300mm，插入墻體中1200mm～1600mm，該處配筋率提高10%～15%。這樣，有利于分散墻柱間的應(yīng)力集中，避免縱向裂縫的出現(xiàn)。

（4）應(yīng)力集中

外墻由于功能需要或從經(jīng)濟(jì)上考慮，可能會(huì)需要開洞或改變截面，而在孔洞或變截面的轉(zhuǎn)角部位，由于溫度收縮作用而引起應(yīng)力集中，會(huì)導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生。因此，需要對(duì)孔洞部位進(jìn)行局部加強(qiáng)處理，避免結(jié)構(gòu)突變或截面突變而產(chǎn)生應(yīng)力集中，當(dāng)不能避免截面突變時(shí)，應(yīng)局部加強(qiáng)做過渡處理，并加強(qiáng)配筋。

（5）“抗”與“放”

原則上，應(yīng)盡可能根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定設(shè)伸縮縫，當(dāng)有充分依據(jù)或可靠措施時(shí)，規(guī)范中相關(guān)數(shù)值可予以增減。當(dāng)因功能或防水等要求不允許設(shè)伸縮縫時(shí)，可采取下列措施中的一個(gè)或幾個(gè)來解決溫度或收縮應(yīng)力問題：①“先放后抗”——采用后澆帶分段施工；②“抗”——采取專門的預(yù)加應(yīng)力措施；③采取其他“抗”與“放”措施，如局部加強(qiáng)配筋、加強(qiáng)保溫隔熱措施、設(shè)置滑移層解除約束、在建筑物頂部留音叉式伸縮縫等。應(yīng)根據(jù)概念和計(jì)算慎重考慮各種因素對(duì)結(jié)構(gòu)內(nèi)力和裂縫的影響，確定合理的伸縮縫間距。目前，另外一種觀點(diǎn)認(rèn)為，伸縮縫雖然是外墻變形和能量釋放的最直接方式，但是給施工造成了相當(dāng)大的困難，如果處理不好，容易漏水并對(duì)結(jié)構(gòu)抗震不利。工程實(shí)踐表明，采用施工后澆帶取代永久性伸縮縫的措施對(duì)控制混凝土早期收縮裂縫是有效的，并逐步得到了推廣應(yīng)用。但其弊端是在施工中后澆帶填充時(shí)間較長(zhǎng)，后澆帶中垃圾清理比較麻煩，有時(shí)難以保證后澆帶的質(zhì)量。相關(guān)專著總結(jié)了多年的施工經(jīng)驗(yàn)以及觀測(cè)資料，提出一種有效的裂縫控制新方法“跳倉法”，實(shí)則也遵循了“先放后抗”的原理。

3、結(jié)語

地下室外墻裂縫控制應(yīng)綜合采用“抗放兼?zhèn)?，以抗為主，或者以放為主”的科學(xué)方法?！翱埂笨梢酝ㄟ^提高混凝土的抗拉強(qiáng)度或極限抗拉性能，主要利用混凝土的拉伸變形吸收能量來提高抗裂能力；采用合理的構(gòu)造措施加強(qiáng)抗裂能力?！胺拧本褪峭ㄟ^設(shè)變形縫及施工縫釋放約束應(yīng)力，使結(jié)構(gòu)具有一定變形能力，從而減少約束；采取合理的結(jié)構(gòu)方案或技術(shù)措施使結(jié)構(gòu)具有一定變形能力?？傊叵率彝鈮α芽p控制需要從設(shè)計(jì)、施工、材料、環(huán)境、管理等各方面綜合考慮，才能保證結(jié)構(gòu)的安全性與適用性。

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