地下室混凝土墙裂缝原因分析及控制措施

   中图分类号TV331
  随着地下空间的开发和利用日渐普遍,地下室混凝土墙施工中的裂缝控制是一个普遍存在的难题。本文结合工程实例,针对地下室混凝土长墙裂缝的原因进行分析,进一步提出控制裂缝的措施,保证混凝土的质量,防止出现裂缝。可供参考。
  关键词地下室;混凝土墙;裂缝原因;控制措施;养护
  随着城市建设的迅速发展,工程建设的增多,混凝土的应用夜越来越多,混凝土在工程建设中已经占据了非常重的地位,混凝土结构具有施工方便,承载力大,可装饰强的特点,日益受到人们的欢迎。但是,混凝土施工中的裂缝问题一直是应用过程中的质量通病。地下室混凝土外墙施工中出现裂缝的现象屡见不鲜,导致地下室不能正常使用。因此分析和研究裂缝原因,寻找较为有效的控制措施,对提高地下室工程质量尤显重。
  1 工程概况
  某建筑项目,工程项目总建筑面积35474m2,地下1层,地上3层,建筑总高度31.3m,外观设计为梅花,造型独特而新颖,是一座富有时代感和科技特色的地标性建筑物。地下室南北方向长143m,东西方向长约140m。地下室筏板也有桩基础,地下室墙体为钢筋混凝土剪力墙,柱截面尺寸600mm×600mm,间距8.1m,为明柱,地下外墙厚300mm,内墙厚200mm,最长的混凝土长墙131×6×0.3m。
  2 控制长墙裂缝的难点分析
  地下室长墙裂缝控制的难点及关键点如下
  1)工程地下室长墙结构复杂多变,体系复杂,约束变化大;
  2)混凝土原材料质量不稳定,施工过程动态控制难度大;
  3)地下室混凝土长墙施工期环境不利。
  工程建设过程将跨越2个雨期、2个冬期。当地气候特点为春季风大,夏季多雨高温,秋季时间短,冬季北风频吹寒冷。地下室施工在夏、秋季节,环境影响大。
  以上因素导致本工程地下室长墙施工期裂缝控制难度大,需从结构及构造措施优化、原材料优选、配合比优化、施工过程控制等方面综合采取措施,对基于数值分析和动态控制的地下室长墙施工期裂缝控制技术进行研究并综合应用。
  3 裂缝原因分析
  可以较粗放地将预拌混凝土施工期间开裂简单描述如下混凝土主动收缩、温度变形等作为“作用”使处于一定约束条件下的混凝土结构或构件产生效应(内力和变形),当此作用效应超出混凝土结构或构件所能承受效应的能力(结构抗力)时,可以认为混凝土即开裂。细部区分,预拌混凝土施工期间裂缝主可分为三大类,各类裂缝的研究尺度、机理、防治措施有不同。
  3.1 初始微裂缝
  混凝土凝结硬化过程中,由于胶凝材料水化,浆体中的固体和液体绝对体积减少以及水化热散失冷却会引起水泥石胶体体积缩小,这种体积缩小受阻于体积稳定的骨料,可能在骨料间的水泥石中引起拉应力,其中,部分拉应力可因胶体的流动而消解,另一部分则可能在固态的水泥石中或界面处产生裂缝。这些裂缝大多很短小,并且不连续,呈弥散状态,只存在于混凝土材料内部,肉眼并不可见,对混凝土的受力性能影响不大,但这些裂缝可能是混凝土结构以后裂缝发展的基础。
  3.2 塑性收缩、沉降收缩等引起的裂缝
  混凝土在终凝前处于可塑状态时,水分从混凝土表面迅速蒸发;同时,如果混凝土保水性能不良混凝土可能泌水,水分也会从混凝土的下部迅速上升。混凝土表面水分蒸发、泌水水分上升,混凝土表面干燥收缩,体积缩小,会使混凝土表面开裂,这种裂缝细小,分布较密,多在混凝土表面,也可能深入到混凝土内部。
  墙体构件中由于混凝土组分比重不同产生的沉降也可能引起开裂。墙体侧面的混凝土,裂缝沿着水平钢筋的方向。裂缝的深度一般从混凝土表面到达钢筋的外表面。
  3.3 混凝土墙由于温度、收缩应力过大引起的开裂
  混凝土主动收缩、温度变形等作为“作用”使处于一定约束条件下的混凝土结构或构件产生效应(内力和变形),当此作用效应超出混凝土结构或构件所能承受效应的能力(结构抗力)时,可以认为混凝土即开裂。
  现浇混凝土结构在施工期间开裂,有些是由单一因素引起的,如使用与环境条件环境温度、湿度变化等;结构及外力对温度、收缩等变形作用引起的应力考虑不足,没有采取构造措施或采取不当等;原材料及配合比混凝土配合比不合理,各种原因导致的混凝土过大收缩变形等;施工过程养护方案不合理等。但更多的裂缝不是由单一因素引起,而是上述多种原因的综合作用形成。
  4 地下室长墙裂缝的控制措施
  4.1 混凝土振捣管理精细化
  混凝土必须分层分段振捣,有效排除混凝土内的泌水,消除混凝土内部孔隙,确保混凝土的高密度,增加混凝土与钢筋的粘结力,增加混凝土材质的连续性和整体性,提高混凝土的强度,尤其提高混凝土的抗拉强度。
  工程施工实践表明,凡是精心组织施工,分工明确,认真负责,严格把关,按照操作规程进行施工的队伍,都能做出优质的混凝土工程,达到不渗漏效果,而且还会加快施工进度,降低成本。
  4.2 支模穿墙螺栓和预埋件的处理
  穿墙螺栓穿过墙体,在螺栓中间加焊一片止水板,在迎水面上再套上一个直径2cm,厚约3mm膨胀止水衬圈,可以较好地达到止水目的,另外在钢筋两端加设2cm厚木块,待拆模后把木块剔出,螺栓处外露部分用气割割掉,再用防水高标号砂浆把木块洞补平,这样可以达到防水目的。
  4.3 地下室墙体施工方案的优化
  (1)超长混凝土墙体进行跳仓浇注
  地下室超长砼墙体(131×6×0.3m)选择合理的浇注方案,减少相邻混凝土构件的相互约束,并保证混凝土浇筑的连续、顺利进行。混凝土结构较长或面积较大时采用分块跳仓浇注,以尽量减少混凝土收缩的影响。分块跳仓浇筑的大小及混凝土浇注时间间隔应结合工程实际情况,尽量降低彼此的温度、约束影响。
  每片长墙分为5~6个墙段,跳仓间距20~26m(图1)。混凝土采用现场搅拌泵送混凝土,每1块跳仓一次性浇筑完毕,不允许出现冷接缝,相邻两块混凝土浇筑间隔7d以上。
  
  图1长墙混凝土跳仓浇筑顺序图
  (2)设置诱导缝,控制裂缝产生
  对混凝土基础底板或墙体可预先计算,在预计可能产生裂缝的地方设置诱导缝,使变形能释放在指定位置处,用以控制裂缝产生。
  (3)混凝土施工中布料
  混凝土施工布料是一项重的工序,往往由于施工安排不周,布料混乱,不分层次和地段,浇筑面积过大或厚度太厚,造成一层石子、一层砂浆、一层粉煤灰低密度水泥浆体系及施工冷缝。
  4.4 及时和充分养护
  派专人养护是防止混凝土产生裂缝的重措施,当日最低气温高于5℃时浇水养护,养护期不少于14d。提早松动模板淋水养护时,应注意浇水时机,不宜在墙体温度达到峰值时浇水,以免温度较高的混凝土被冷水喷淋引起混凝土开裂。
  4.5 适时拆模
  通过试验研究表明,未拆模处的应变增大,拆模处外约束减小,混凝土中的应变迅速降低,与拆模前相比,在拆模A点前,测点混凝土应变的平均值大致为80με,拆模结束B点后应变的平均值降低到55με左右,降低了应变水平31%(图2)。
  
  1- 局部拆模处; 2- 未拆模处
  图2 地下室长墙混凝土应变曲线
  适时拆模分季节和保湿、保温(洒水)养护结合起来,建立健全砼养护管理制度。洒水养护防裂效果显著(图3)。
  
  1-未养护, 拉应变增大26%; 2-养护,拉应变降低37%; 3- 洒水养护
  图3 洒水养护对混凝土应变的影响
  5 结语
  综上所述,地下室长墙裂缝的成因是非常复杂的,必须从施工全过程来控制裂缝。因此,在施工过程中,必须在选择施工材料、优化混凝土配合比、改善施工工艺、提高施工质量、严格施工管理以及加强后期养护等方面采取有效的控制措施,这样才可以有效防止裂缝的产生,避免给工程造成不必的损失。
  参考文献
  1 韩永军,地下室混凝土墙板非载荷裂缝原因分析与控制措施J安徽建筑,2010.03
  2 邹旭晖,某高层地下室剪力墙裂缝的分析与处理J工业建筑,2005.03
  
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