地下室外墙混凝土开裂的原因分析及质量控制措施

林勇华

（深圳市建筑工务署，广东 深圳 518000）

1 问题提出的背景

近年来，随着城市的发展，土地资源就显得越来越宝贵，建筑物的地下空间越来越被充分利用。于是我们就看到了很多建筑在建设后都有地下工程，如地下车库、地下商场等，一些普通的商品住宅楼也配有地下室。为了充分利用地下空间，地下室面积往往比地上的任何一层的单层面积都要大，也就造成了地下室的外墙设计成了超长结构。然而，由于多方面原因，如工程设计、施工和工期持续时间等，有很多混凝土地下室墙体出现裂缝问题，并且这一问题在多数工程的地下室外墙中都存在。由于地下室环境的特殊性，一旦外墙出现裂痕，就会带来相应的泄漏和腐蚀，给建筑物的使用造成不便，使建筑物存在安全风险，所以这一问题必须得到有效的治理。结合笔者参与建设的一些工程具体情况，对地下室外墙混凝土开裂的一些原因进行分析及提出了质量控制措施。

2 外墙混凝土开裂的原因分析

2.1 地下室外墙裂缝的主要特征

（1）常见的裂缝都是平行于彼此的垂直裂纹，也有一些是倾斜角在0°~30°范围内的斜形裂纹。

（2）裂缝宽度一般较小，大部分的狭缝宽度为0.3mm或更小，形状多为中间相对较宽，两端逐渐变细直至消失的特点。

（3）墙上特殊的横截面突变部位的两侧附近的结构会有显着的裂纹，中间壁也会出现许多裂缝。

（4）除去模板后短时间内就可以发现出现一些细裂纹，随着时间的推移，内部和外部之间的温差产生变化，裂缝会逐渐增多、变大。

（5）混凝土强度低的相比混凝土强度高的产生的裂纹少。

（6）经过很长一段时间，一些细微的裂缝会自然愈合。

2.2 地下室外墙裂缝产生的主要原因

2.2.1 混凝土干缩变形及温度变形

混凝土的组成材料很多，而这些材料组成了混凝土这种非均质材料，它在湿润时是涨的，一旦没了水分就缩回去了。混凝土在干燥的环境中，形成负压的水分蒸发扩大了毛管孔隙度，连续的水分蒸发时，负压逐渐增大产生收缩力，进而产生拉伸应力。当拉应力超过混凝土的拉伸极限，混凝土就会出现裂纹。

大量的水化热在混凝土内部积累，因为挥发的速度较慢，导致内部温度急剧增加，而相应的混凝土表面温度散失的却很快，这样就使混凝土内部和外部产生较大的温差，引起混凝土外缩里涨的程度，不同的内部和外部的混凝土表面产生一定的拉伸应力，当拉伸应力达到混凝土承受强度的极限，混凝土表面就会出现裂纹。当混凝土受到外界温度、湿度等变化或者混凝土受到了冷空气的袭击，就造成上面说到的内外部温差的问题，也就是这个原因，造成了混凝土内部的收缩，产生了较大的拉伸力，造成了混凝土裂纹的出现。

2.2.2 约束原因

地下室墙壁在施工时，就会受到内部约束和外部约束的限制，主要的内部约束存在于：钢筋混凝土的墙壁对混凝土收缩变形的约束；墙上小部分的收缩变形对大部分收缩变形的约束；墙壁柱、暗梁对墙板收缩变形约束；长度混凝土墙收缩变形相互制约。主要的外部约束有：超静定结构过量的和墙壁、地板下面的楼层或梁的顶壁接触，壁的端部和连接到电梯井眼等，这些墙壁混凝土开裂，特别是早期混凝土墙，收缩变形应力所产生的强大的外部约束力，容易造成混凝土开裂，原因就是早期混凝土抗拉强度低。

2.2.3 设计与施工方面原因

一些设计单位对工程地下室外墙混凝土裂缝的防范意识不强，不能按照混凝土结构设计的标准来执行，比如说超过伸缩缝最大间距要求或考虑加强其抗裂设计等，造成了裂缝的出现；施工时，未实现的设计要求，对过程的控制也不严格，在浇筑过程中，振捣不足或不密实，拆模随意性较大，维护工作不及时，这些都会增加产生裂缝的机会。

2.2.4 混凝土配合比不当是造成地下室外墙裂缝的重要原因

目前，普遍采用泵送混凝土，为了提高混凝土和易性，配合比中通常砂率较大（砂石比），水泥用量偏多，水灰比过大，造成坍落度过大，混凝土凝固时产生很强的收缩变形。而减水剂的使用也会增加混凝土的收缩，若膨胀剂用量偏小，就不能有效抵消混凝土的收缩变形，从而产生裂缝。

3 地下室外墙混凝土开裂质量控制措施

根据上述裂缝成因分析，结合笔者参与的一些工程具体情况，采取了以下质量控制措施：

3.1 设计方面的质量措施

采取水平钢筋的配置来控制裂缝的质量措施。钢筋保护层应尽可能小，抗裂缝控制钢筋间距也不能过大，尽量采用细而密的钢筋配置，这对钢筋混凝土温度收缩应力具有抗性作用，在混凝土中掺杂钢筋的目的一是可以增加混凝土的强度，二是可以产生后浇带或膨胀加强带效果，可以有效地应对混凝土拉伸应力造成的混凝土裂纹，通过这方面的质量措施控制，可以减少地下室外墙裂缝的出现。

3.2 混凝土配合比的质量措施

做好石头的最大粒径，并从细到粗进行骨料级配控制，在施工条件得到满足后，尽量挑选颗粒较大的石头进行使用，并做好总体厚度水平的使用和控制。当砂粘土含量超过预定要求，不仅增加了混凝土的收缩，同时降低了混凝土的抗拉强度，容易导致裂纹，所以对碎石粘土含量必须进行严格的质量控制，在配置时添加粉煤灰等矿物掺合料。粉煤灰和其他矿物掺合料具有一定的活性性质，不仅可以取代部分水泥，而且还增加了混凝土的粘弹性，提高了混凝土的后期强度，同时降低了水泥的水化热温升。在混凝土里掺入10%~15%UEA微膨胀剂，可以配置成补偿收缩混凝土，增加了混凝土的抗裂缝纤维。添加了纤维的混凝土因纤维分布的不规则，有利于抵消混凝土塑性收缩。更多的纤维对混凝土的系统支撑，有效地防止混合物里面的混凝土因为粘度的关系聚集形成隔离，从而防止由于收缩造成的裂缝出现。

3.3 施工及养护质量措施

（1）灌注桩施工期间，按照设计要求，必须对岩石界面进行质量检测和判断，以确保桩入岩深度，严格对桩孔底部沉积物进行监测。严格控制灌注桩开浇时间，并确保桩施工的质量，以确保清孔符合要求时及时进行混凝土浇筑，从源头上消除导致出现裂缝的主要因素。

（2）施工是否合理直接决定混凝土外墙的质量，所以必须严格执行设计的混合比例进行施工，这也是预防地下室外墙出现裂缝的质量措施之一。施工过程应该是一步一步分层浇筑，每个分层浇筑过程要完全致密，混凝土浇注厚度不超过500mm，混凝土入模高不大于2m，使用振动器垂直振动，振动时不允许使用振动器来赶送混凝土，不漏震或剧烈震动。与此同时，控制浇筑混凝土布料的位置，采取从两端向中间圈着渐渐散去的方式，以避免浓度的过度富集，造成局部塑性收缩导致裂缝出现。

（3）混凝土的坍落度控制在160 ~180mm，严禁在施工现场加水。原因就是如果坍落度过大，一个小小的振动就会造成浮浆，容易发生沉降收缩裂缝，与此同时，由于混凝土混合物里有多余的水，在混凝土硬化后，比较容易产生水被蒸发干燥，产生收缩裂缝。

（4）良好的混凝土养护控制。在早期混凝土养护时，主要目的是保持适当的温度和湿度，以防止混凝土受到不利的温度，有害的湿度或温度变化的收缩等产生的收缩变形，以保证水泥水化顺利进行，使混凝土达到设计的强度和抗裂性要求。墙体结构为立式结构，给混凝土的养护带来了难题，在这种情况下，为了保证混凝土外墙的质量，不宜过早拆模，当条件允许的情况下，再仔细拆模板，当拆模完成后，要做好混凝土的水分和温度的养护，使混凝土表面保持湿润。

4 工程实例

深圳某医院新建门诊楼工程地下二层、局部三层，地下室建筑面积16566m2，外墙采用C35S8抗渗混凝土，施工后发现外墙板上出现不同程度的裂缝、渗漏现象，经检查共有裂缝42条，约80m，治理难度较大。本工程地下室外墙裂缝基本都是竖向细小裂缝，裂缝宽度在0.05~0.3mm之间。门诊楼最大沉降10.6mm，沉降量较小并较均匀，排除结构沉降产生裂缝的可能。由于是商品砼，坍落度16～18cm。经分析，该工程地下室裂缝为混凝土收缩裂缝，不影响结构安全。通过对相关资料的分析研究，结论是该裂缝为混凝土收缩裂缝，不影响结构安全，但渗水严重，影响使用，必须进行堵漏防渗处理。在本工程地下室外墙渗漏水的处理过程中，遵循“堵排结合、因地制宜、刚柔相济、综合治理”的原则。在渗漏水治理前，熟悉掌握工程的原防排水设计，查阅施工记录和验收资料，并尽量能少破坏原有完好的防水层。针对本工程裂缝渗漏类型，应采用对裂缝注浆堵漏的工艺进行修补，具体工艺和要求如下：

第1步对混凝土裂缝处进行表面处理。即在裂缝处开凿宽5~6 cm、深5cm的槽，并用水洗刷干净。

第2步埋设注浆口及注浆槽。即在裂缝开槽处用1﹕2的堵漏水泥进行封堵，留设注浆口、出气孔及注浆槽。

第3步进行压力注浆。在封堵24h以后，进行压力注浆，浆液采用聚氨酯注浆液，注浆压力一般为0.2~0.3MPa。

第4步进行封堵注浆口。注浆结束后及时封堵注浆口，待注浆液固化后对注浆口进行清理，检查封堵防漏效果。

该工艺使用的材料主要为水泥、堵漏剂、1.6cm增强塑料软管、4分管封头，注浆材料用PHA聚氨酯发泡注浆，该材料性能稳定，防水效果好。

本工程地下室外墙裂缝渗水部位进行压力注浆处理后，使用三年多来，地下室外墙裂缝渗水处理部位未见渗水现象，防水效果较好，符合相关规范的要求。

5 结语

综上所述，地下室混凝土裂缝控制是一个综合性的学科，要从设计、施工、材料选择等多方面进行完全控制，才可以有效地减少和控制裂缝的出现。从桩基施工质量、质地和结构性上采取质量措施，以提高抗裂性能，对混凝土原材料的优化分配，延缓拆除边模时间，加强养护，细心细致的工艺操作以及许多其他的质量控制措施，都是在相对经济的情况下，确保地下室外墙混凝土保持强度，在裂缝的预防和控制上取得了良好的效果。

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