地下室外墻裂縫滲漏原因及處理措施研究

王海兵，楊 烽，夏儒斌，胡禮磊

(中國(guó)建筑第八工程局有限公司，上海200000)

0 引言

地下室外墻裂縫是影響建筑整體結(jié)構(gòu)安全性與穩(wěn)定性的主要因素，在深入市場(chǎng)調(diào)查研究中發(fā)現(xiàn)，建筑市場(chǎng)內(nèi)超過半數(shù)的既有建筑存在地下室外墻裂縫問題，該問題不僅加劇了房屋建筑滲漏現(xiàn)象，也在一定程度上縮短了房屋建筑的有效使用年限，為了解決裂縫對(duì)建筑綜合性能造成的負(fù)面影響，本文以某建筑地下室外墻為研究對(duì)象，分析出現(xiàn)裂縫的原因，并提出相應(yīng)的處理方案。

1 地下室外墻裂縫主要特征

建筑地下室外墻出現(xiàn)的裂縫主要具備如下幾個(gè)特征。

1)目前大部分出現(xiàn)在地下室外墻表面的裂縫都呈現(xiàn)豎向結(jié)構(gòu)，大多數(shù)裂縫的延伸長(zhǎng)度已經(jīng)接近墻體高度[1]。在一個(gè)完整的墻體裂縫中，中間位置的裂縫寬度較大，兩端位置的裂縫寬度較小，延伸部位逐步變細(xì)。

2)建筑地下室墻體兩端部位的裂縫相對(duì)較少，墻體中間部位的裂縫較多，裂縫整體呈現(xiàn)不均勻分布現(xiàn)象。

3)盡管建筑地下室外墻的裂縫數(shù)量較多，但絕大部分裂縫的寬度較小[2]。在對(duì)出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象的建筑地下室外墻進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)與集中分析后發(fā)現(xiàn)，極少數(shù)存在寬度大于0.3 mm的裂縫，大部分裂縫的寬度都在0.2～0.3 mm。

4)大部分建筑地下室出現(xiàn)裂縫的時(shí)間為外墻施工拆模后，當(dāng)拆模后環(huán)境溫度驟降或突發(fā)性變化時(shí)，墻體將出現(xiàn)裂縫。

5)裂縫的出現(xiàn)并不是一成不變的，隨著時(shí)間的推移，墻體裂縫數(shù)量將逐漸增多，但大部分長(zhǎng)度增加的裂縫寬度不會(huì)發(fā)生明顯變化[3]。裂縫的長(zhǎng)度延伸情況與混凝土暴露在大氣環(huán)境中的時(shí)間存在直接聯(lián)系，即暴露時(shí)間越長(zhǎng)，裂縫發(fā)展越快。

6)大多數(shù)建筑地下室外墻在完成回填土步驟的施工后，便可見墻體裂縫位置出現(xiàn)滲漏問題，但滲漏量一般較小。

2 地下室外墻裂縫滲漏原因分析

2.1 混凝土收縮

從建筑地下室的構(gòu)成結(jié)構(gòu)層面分析可知，幾乎所有建筑中的地下室由混凝土材料構(gòu)成，而混凝土是一種穩(wěn)定性較差的材料，當(dāng)混凝土發(fā)生固結(jié)后會(huì)出現(xiàn)收縮現(xiàn)象。誘發(fā)混凝土收縮的主要原因?yàn)榭⒐ず鬀]有及時(shí)做好對(duì)混凝土的養(yǎng)護(hù)或水泥用量過大。

2.2 外墻設(shè)計(jì)不合理

根據(jù)現(xiàn)有工程文件規(guī)定，建筑地下室混凝土墻伸縮結(jié)構(gòu)的最大間距為20 m(露天環(huán)境)與30 m(室內(nèi)環(huán)境或非露天環(huán)境)，但在實(shí)際工程中，大部分工程成果都會(huì)超出此項(xiàng)規(guī)定，導(dǎo)致外墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，最終在使用中出現(xiàn)裂縫。

2.3 溫差過大

混凝土表層與內(nèi)部溫度差、竣工養(yǎng)護(hù)階段晝夜變化溫度差、不同施工面受到日光照射時(shí)間不同出現(xiàn)的溫度差，都會(huì)誘發(fā)混凝土裂縫滲漏問題。

2.4 地下室外墻長(zhǎng)期暴露在環(huán)境中

地下室在建筑結(jié)構(gòu)中屬于“薄且長(zhǎng)”的結(jié)構(gòu)，此種結(jié)構(gòu)對(duì)于環(huán)境溫度、濕度的感應(yīng)較為敏感，當(dāng)附近溫度發(fā)生變化時(shí)，墻體將出現(xiàn)收縮應(yīng)力，最終會(huì)導(dǎo)致墻體在應(yīng)力作用下出現(xiàn)開裂現(xiàn)象。

2.5 混凝土材料質(zhì)量不達(dá)標(biāo)

混凝土作為建筑地下室工程中的主要材料，當(dāng)材料質(zhì)量檢驗(yàn)不達(dá)標(biāo)時(shí)，勢(shì)必會(huì)造成降低工程質(zhì)量。此外，在配比使用材料時(shí)，設(shè)計(jì)配合比不合理、使用過期的調(diào)配試劑等問題都會(huì)在不同程度上造成地下室外墻出現(xiàn)裂縫滲漏現(xiàn)象。

3 處理措施

地下室外墻裂縫產(chǎn)生后，若不對(duì)其進(jìn)行合理處置，則會(huì)造成地下室出現(xiàn)漏水問題，進(jìn)而造成地下室結(jié)構(gòu)的功能實(shí)用性受到影響[4]。因此，本文綜合考慮地下外墻結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，分別從設(shè)計(jì)角度、施工角度等提出相應(yīng)的處理措施，從而避免裂縫問題的產(chǎn)生，并實(shí)現(xiàn)對(duì)已有裂縫結(jié)構(gòu)的合理控制。

3.1 設(shè)計(jì)控制措施

從設(shè)計(jì)角度對(duì)地下室外墻裂縫進(jìn)行控制，引入無縫施工理念，在施工中選擇在底板位置上設(shè)置一個(gè)膨脹加強(qiáng)帶，并將其寬度設(shè)置為2.5 m，在加強(qiáng)帶結(jié)構(gòu)兩側(cè)分別完成對(duì)密孔鐵絲網(wǎng)的敷設(shè)，并利用Φ16～18@300型號(hào)立筋材料對(duì)其進(jìn)行加固處理。在具體施工中，可先用小膨脹混凝土進(jìn)行澆筑，后用大膨脹混凝土澆筑，并以此形式不斷循環(huán)，直到形成一個(gè)100～120 m的超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)后完成上述操作[5]。

同時(shí)，在施工過程中，針對(duì)法向應(yīng)力進(jìn)行計(jì)算，若法向應(yīng)力超過混凝土的抗壓強(qiáng)度，則此時(shí)在地下室外墻結(jié)構(gòu)上會(huì)產(chǎn)生一道垂直裂縫?；谶@一特點(diǎn)，對(duì)其法向應(yīng)力進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，確保其數(shù)值始終在合理范圍內(nèi)。法向應(yīng)力可通過如下公式計(jì)算得出:

(1)

公式中σmax為最大法向應(yīng)力數(shù)值，單位為N；E為混凝土彈性模量，單位為×104MPa；α為混凝土結(jié)構(gòu)的熱膨脹系數(shù)，單位為10×10-6；T為綜合溫差，單位為°C；h為外墻板厚度，單位為mm；L為間隔距離，單位為m。結(jié)合上述公式，可完成對(duì)法向應(yīng)力的計(jì)算，為設(shè)計(jì)控制措施的實(shí)施提供數(shù)據(jù)依據(jù)[6]。在上述措施實(shí)施的基礎(chǔ)上，還可結(jié)合間歇式底板無縫設(shè)計(jì)和后澆式膨脹加強(qiáng)帶設(shè)計(jì)方式，進(jìn)一步提升處理效果。間歇式底板無縫設(shè)計(jì)和后澆式膨脹加強(qiáng)帶設(shè)計(jì)示意圖如圖1和圖2所示。

圖1 間歇式底板無縫設(shè)計(jì)示意圖

圖2 后澆式膨脹加強(qiáng)帶設(shè)計(jì)示意圖

按照上述示意圖中的內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)了從設(shè)計(jì)角度對(duì)地下室外墻裂縫的合理控制。針對(duì)需要進(jìn)行控制的外墻裂縫，應(yīng)當(dāng)將其清洗干凈后進(jìn)行澆筑施工。針對(duì)回填時(shí)間的設(shè)定，應(yīng)當(dāng)結(jié)合施工設(shè)計(jì)方案具體計(jì)劃制定。

3.2 施工控制措施

針對(duì)施工中現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)模板體系，必須通過模板設(shè)計(jì)使其具備足夠的承載力以及剛度條件。拆模時(shí)，在進(jìn)行混凝土強(qiáng)度設(shè)計(jì)、模板拆除順序確定時(shí)，都應(yīng)當(dāng)結(jié)合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行[7]。針對(duì)鋼筋結(jié)構(gòu)的綁扎施工，必須采取合理、有效的控制位置措施，避免施工過程中受力鋼筋出現(xiàn)位移。在施工過程中，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格控制施工荷載，若存在施工荷載不利于裂縫控制的問題時(shí)，則應(yīng)當(dāng)對(duì)各個(gè)施工構(gòu)件的結(jié)構(gòu)性能進(jìn)行核算，并為其提供臨時(shí)的支撐條件。

為確保實(shí)現(xiàn)對(duì)裂縫的有效控制，需要保證振搗的時(shí)間、位置均符合規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)中的相關(guān)要求，以此避免漏振、欠振或過振問題的產(chǎn)生[8]。對(duì)于已經(jīng)完成初凝的混凝土結(jié)構(gòu)，不得再次對(duì)其進(jìn)行振搗，以此避免破壞混凝土結(jié)構(gòu)已經(jīng)形成的強(qiáng)度。針對(duì)這一問題，應(yīng)當(dāng)在混凝土完全凝固后，按照施工縫處理方法對(duì)其進(jìn)行處理。

同時(shí)，針對(duì)后澆帶兩側(cè)的梁板支撐模板，應(yīng)當(dāng)予以更強(qiáng)的支撐力，確保其能夠形成獨(dú)立的支撐結(jié)構(gòu)，并滿足地下室外墻結(jié)構(gòu)施工和后期使用的剛度需要，在澆筑的混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)方案中要求的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)后，才能夠?qū)⑦@一模板結(jié)構(gòu)拆除。針對(duì)外墻結(jié)構(gòu)上容易產(chǎn)生裂縫的位置，例如洞口、孔邊等結(jié)構(gòu)，應(yīng)當(dāng)對(duì)其編制專項(xiàng)施工方案實(shí)現(xiàn)對(duì)其裂縫的合理控制。

在對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行澆筑時(shí)，應(yīng)當(dāng)首先確定裂縫的留置位置，并嚴(yán)格按照施工設(shè)計(jì)要求確定留置位置。同時(shí)，在選擇留置點(diǎn)時(shí)，應(yīng)當(dāng)選擇結(jié)構(gòu)受力點(diǎn)最小的位置。除此之外，在對(duì)混凝土進(jìn)行堵?lián)鯐r(shí)，不可使用鋼絲網(wǎng)結(jié)構(gòu)，應(yīng)當(dāng)選擇小木板替代的方式，以此避免在后續(xù)施工中進(jìn)行復(fù)雜的拆卸和清理工作。

對(duì)于施工裂縫的處理，應(yīng)當(dāng)在完成澆筑后的2 d內(nèi)進(jìn)行，在處理時(shí)應(yīng)當(dāng)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的抗壓強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)量，確保其強(qiáng)度符合地下室外墻建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的不小于1.25 N/mm2的標(biāo)準(zhǔn)。針對(duì)已經(jīng)完全處于硬化狀態(tài)的混凝土表面浮漿，應(yīng)當(dāng)對(duì)其進(jìn)行合理處置，確保接觸面上的濕潤(rùn)和潔凈。同時(shí)，在具體施工過程中，還應(yīng)當(dāng)在其表面敷設(shè)一層水泥材料或與混凝土內(nèi)部材料相同的砂漿，以此便于各層結(jié)構(gòu)的粘結(jié)。

3.3 混凝土結(jié)構(gòu)裂縫處理

在完成從設(shè)計(jì)角度和施工角度的裂縫處理后，針對(duì)已經(jīng)形成的混凝土結(jié)構(gòu)裂縫還需要對(duì)其進(jìn)行合理處置。常見的處理方法包括表面處理法和填充處理法。

具體而言，在結(jié)合表面處理法對(duì)其進(jìn)行裂縫控制時(shí)，應(yīng)當(dāng)合理選擇各類防水材料或合成樹脂材料。將選擇的材料應(yīng)用到裂縫結(jié)構(gòu)表面，以此提高裂縫的防水性和耐久性。這種對(duì)裂縫的處理方法通常可應(yīng)用于裂縫較小，且不存在漏水問題的裂縫結(jié)構(gòu)中，以此達(dá)到理想的防滲漏效果。在涂抹時(shí)需要完成對(duì)裂縫及周圍混凝土表面鑿毛處理，或沿裂縫結(jié)構(gòu)鑿出一個(gè)深度為14～21 mm，寬度為125～180 mm的凹槽結(jié)構(gòu)，并將其表面掃凈進(jìn)行灑水濕潤(rùn)處理。

完成上述操作后，還需要利用比例為1:2的水泥砂漿分3次完成對(duì)其表面的涂抹，涂抹厚度為4～5 mm。在涂抹后的3～4 h中完成覆蓋，并再次進(jìn)行灑水和養(yǎng)護(hù)。在使用填充法對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)裂縫進(jìn)行控制時(shí)，需要在混凝土結(jié)構(gòu)上鑿出一個(gè)U型或V型的溝槽，并在該結(jié)構(gòu)中添加多種修補(bǔ)材料，以此達(dá)到恢復(fù)結(jié)構(gòu)耐久性和整體性的目的。通常情況下，這種處理方法可實(shí)現(xiàn)對(duì)寬度超過0.25 mm的裂縫處理，并且在實(shí)際施工中作業(yè)更加簡(jiǎn)單，費(fèi)用低。

4 對(duì)比分析

選擇某建筑工程項(xiàng)目中的地下室作為此次實(shí)驗(yàn)的研究對(duì)象，此次研究的地下室占地面積約為50 258.42 m2，屬于常規(guī)的混凝土結(jié)構(gòu)。在對(duì)地下室進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)勘查檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)，地下室外墻已經(jīng)出現(xiàn)了嚴(yán)重的裂縫滲漏問題。隨機(jī)選擇地下室中一處裂縫較多的墻體對(duì)其進(jìn)行裂縫檢測(cè)，檢測(cè)后發(fā)現(xiàn)此墻體中共包括16條裂縫，每條裂縫的長(zhǎng)度與寬度都不相同。對(duì)實(shí)地測(cè)量結(jié)果進(jìn)行整理，如表1所示。

完成對(duì)裂縫的描述后，使用本文設(shè)計(jì)的裂縫滲漏處理方法，對(duì)16條裂縫進(jìn)行處理。對(duì)比處理前后外墻的滲漏量，并將其作為評(píng)價(jià)本文設(shè)計(jì)方法可行性的指標(biāo)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。

圖3 地下室外墻裂縫處理前后滲漏量對(duì)比

通過對(duì)地下室外墻裂縫處理前后滲漏量的對(duì)比分析可知，完成對(duì)裂縫的處理后，外墻滲漏量趨近于0，證明在完成施工后，外墻裂縫滲漏問題得到了良好的解決與處理，說明此次研究設(shè)計(jì)的裂縫滲漏處理措施具有較強(qiáng)的實(shí)用性。

5 結(jié)語(yǔ)

地下室墻體開裂、滲漏等問題一直是我國(guó)工程研究的重點(diǎn)，為了解決此類問題，本文開展了課題研究，并通過對(duì)比實(shí)驗(yàn)證明此次研究的裂縫滲漏處理措施具有較強(qiáng)的實(shí)用性，可以有效解決地下室外墻滲漏問題。同時(shí)，在后期對(duì)此類工程進(jìn)行施工時(shí)，還應(yīng)當(dāng)進(jìn)行混凝土材料的優(yōu)化選擇，以高質(zhì)量混凝土代替品質(zhì)較差的混凝土，解決由于材料問題造成的滲漏現(xiàn)象。