高层建筑地下室外墙混凝土裂缝防治措施分析

王治刚 王志鹏

太康县住房和城乡建设局（461400）

1 地下室外墙裂缝成因分析

地下室外墙在施工阶段特别是在混凝土浇筑后3～28 d之间常常会出现不同程度、不同数量的开裂，裂缝多为竖向裂缝，裂缝的原因是多方面的，与地下室的平面形状、设计构造、外墙周长、配筋、施工及养护条件等都有关系。

1.1 塑性收缩裂缝

混凝土在初凝前由于水分蒸发，内部水分不断向表面迁移，形成混凝土在塑性阶段体积收缩。一般混凝土的塑性收缩约为1%,坍落度大的混凝土则可达2%。当施工时温度高、相对湿度较低时，混凝土内部水分向表面迁移供应不上蒸发量的情况下，表面失水干缩受下面混凝土的约束，会出现不规则的塑性收缩裂缝。这种塑性收缩裂缝在混凝土初凝前，二次振捣可以愈合，但是如果不及时处理，可能发展为贯通性有害裂缝。

1.2 水化收缩及自干缩裂缝

水泥在水化反应过程中，会产生水化收缩。硅酸盐水泥的水化收缩量为1%～2%。水化收缩在初凝前表现为浆体的宏观体积收缩，初凝后则在已形成的水泥石骨架内生成空隙。水泥在继续水化过程中不断消耗水分导致毛细孔中自由水减少，湿度降低，外部养护水供应不充分的情况下，内部产生自干燥现象。由于自干燥作用导致毛细孔内产生负压，引起混凝土自干燥收缩。

1.3 温差胀缩裂缝

混凝土浇注后，水泥的水化热使混凝土内部温度升高。试验表明，在标准环境下，混凝土温度和环境温差大于25℃时,即出现肉眼可见的温差收缩裂缝。

1.4 干燥收缩

地下室钢筋混凝土外墙开裂主要是由于混凝土在硬化以后，内部的游离水会由表及里逐渐蒸发失水，导致混凝土由表及里逐渐产生干燥收缩。在约束条件下，收缩变形量导致的收缩应力大于混凝土的抗拉强度时，混凝土出现由表及里的干燥收缩裂缝。干燥收缩包括发生在开始阶段不可逆收缩和再潮湿后的体积膨胀,后期干燥时发生的可逆收缩。影响混凝土干燥收缩的因素有:水灰比、水化程度、养护温度、含水量、水泥含量、构件厚度与体积和表面积之比、相对湿度、干燥速率、干燥时间等，而地下室外墙拆模后，虽然进行了浇水养护，但由于受到现场条件的限制,不可能做到恒温恒湿进行养护，而只能采用浇水进行养护，因此混凝土外墙的干燥及收缩在所难免。

同时由于地下室外墙混凝土体积和表面积之比较小(厚度较小)，从而导致干燥速度快、时间短；通过观察发现，地下室外墙混凝土收缩开裂大多数均发生在浇筑后的15 d内,裂缝主要集中在墙高1／2处向上下扩展,根部及顶部几乎没有。沿墙长每2～3 m一道。

2 防治措施

2.1 设计方面

1）选择适当的外墙厚度,1～2层地下室宜选400～500 mm厚，3～4层地下室的下两层可选 600～800 mm厚。

2）外墙中暗柱和暗梁可减小混凝土的收缩裂缝，外墙每隔3～4 m设一暗柱，在外墙顶部、1／2墙高、水平施工缝处设置暗梁。加强侧墙刚度，能够有效减小裂缝。

3）外墙水平钢筋宜设置在竖向钢筋外侧，建议布置细而密的钢筋,间距150 mm，对抗裂较为有利。

4）采用冷轧带肋钢筋焊接网片或采用无粘结预应力钢筋混凝土技术，抗裂效果较为明显。

2.2 原材料及配合比

1）水泥应选用水化热较低的水泥品种，当采用预拌混凝土时因含胶结料较多时，可采用32.5低水化热水泥，同时又能保证足够的和易性。

2）砂采用中、粗砂，细度模数不宜低于 2.6，石子粒径在满足可泵性的条件下,尽量选择大粒径、连续级配，通过采取以上措施可以减少用水量，相应减少混凝土的干缩，同时，砂、石含泥量宜控制在1%～1.5%以内。

3）混凝土中掺入适量的外加剂、优质粉煤灰(可减少干燥收缩)，降低水泥用量，有效减少水泥的水化热(有资料表明,每立方米混凝土降低水泥用量10 kg，可降低内部温度1℃)，并可减少混凝土中多余水分的蒸发，达到减小收缩量的目的。

4）掺用膨胀剂:普通混凝土中掺入适量膨胀剂，可配成补偿收缩混凝土，它在养护期内能产生适度体积膨胀，在钢筋和邻位约束情况下能对钢筋产生一定的拉应力，对混凝土产生压缩作用，因而在混凝土中建立一定的预应力，使它能大致抵消混凝土产生的拉应力，从而达到补偿收缩的效果。

5）混凝土中掺入杜拉纤维。杜拉纤维与钢筋混凝土骨料、外加剂、掺合料、水泥都不会有任何冲突，对搅拌设备也无特别的要求。施工时，可根据配比直接将纤维投入拌和机械内或分次投入，只要保证搅拌时间使混凝土和纤维搅拌均匀即可。

6）现场必须加强混凝土的质量控制工作，对于超时混凝土，塌落度过大(大于180 mm)的混凝土不宜使用，更不准在现场对混凝土任意加水、外加剂，改变混凝土的配合比。

7）优化配合比。在保证一定的施工和易性的前提下，降低水灰比，适当提高砂率和灰砂比，以减少毛细孔的数量和孔径。

2.3 施工

2.3.1 钢筋工程

地下室外墙钢筋的保护层厚度、间距、尺寸应严格按设计及规范要求加以控制，外墙内外层钢筋之间的拉钩可改成小的方箍加以支撑，纵横向钢筋采用绑扎。

2.3.2 混凝土浇捣

从技术角度讲，混凝土采用现场搅拌胶凝材料用量较少，混凝土的收缩裂缝少，采用非泵送混凝土所需的水泥用量小及坍落度较小，容易控制混凝土凝结过程的收缩。

针对商品混凝土流动性大的特点，施工中采用斜面分层法浇筑，在施工中加强混凝土的二次振捣,二次振捣的时间一定要控制在混凝土初凝前，保证混凝土的握裹力，浇筑时严禁在一处面料厚度超过1 m，下料间距不超过3 m。振动时要快插慢拔，暗柱和暗梁等钢筋处应仔细振捣。

根据气候条件及结构特点可以考虑墙板与顶板分开浇捣，降低地下室内外温差，但这样会增加施工缝的处理和施工的难度。

2.3.3 设置外墙垂直后浇带

通过计算外墙钢筋混凝土的收缩预估值，并将其与混凝土极限变形值相比较,根据比较结果，在外墙浇筑时，每隔一段距离设一垂直后浇带，后浇带一般设在应力可能集中的外墙转角附近，且又要便于施工，地下室厚400～500 mm的外墙，若是采用预拌混凝土(掺入12%粉煤灰)，施工缝间距取20～30 m为适宜。

2.3.4 拆模、养护

对于刚浇筑的混凝土因其尚处在凝结硬化阶段，水化速度快，表面热量散失大，在“散热顺利，适当保温”的养护原则下，及时采取养护措施。

混凝土干缩随龄期增长而减少。大部分干缩发生在早期，而早期混凝土抗拉强度低，因而，混凝土易在早期发生干缩裂缝。为此，加强混凝土早期湿养护，可以推迟产生收缩的时间，减少干缩裂缝。当混凝土终凝之后，即应开始浇水养护，养护时间不少于14 d。冬季施工时，采取保温措施，混凝土表面温度宜控制在30℃左右。

地下室外墙一般为防水混凝土，混凝土拆模时间不能过早，拆模时混凝土表面温度与周围气温之差不得超过20℃，以防混凝土表面出现裂缝。未拆模前从板墙上口浇水养护。

拆模后地下室外墙养护可以采用塑料管 (或钢管)打上细而密的孔眼，利用自来水的压力对墙全长进行淋水养护，以操持混凝土表面持续湿润，养护效果极佳，而且可以节省大量人工。

模板拆除后,应及时施工防水层和回填土方，以利于混凝土后期强度增长,对混凝土抗裂大有好处。

2.4 裂缝修复措施

由于地下室外墙要承受一定的水压且是常处在潮湿环境中的结构,其允许的裂缝宽度为0.05 mm,因此对于大于0.05 mm的裂缝应进行修复处理,修补材料主要采用环氧树脂及改性环氧树脂，修补方法主要有:表面处理法、灌浆法和填充法。

3 结语

实践表明高层建筑地下室外墙裂缝的控制，应从设计抓起，优先混凝土施工用料，严格按工艺要求施工，精心养护，可以减少裂缝的产生。地下室外墙出现裂缝时必须组织相关单位认真进行分析，找出裂缝产生的原因、性质，并采取相应的修补措施，保证工程的使用不受影响，同时也为以后工程的设计、施工提供经验。