地下室外墙施工裂缝产生原因浅析

2015-10-31邹凤明

建材与装饰 2015年22期

关键词：抗渗外墙墙体

邹凤明

（福建省闽南建筑工程有限公司）

地下室外墙施工裂缝产生原因浅析

邹凤明

（福建省闽南建筑工程有限公司）

本文对裂缝产生的部位类型进行分析，得出混凝土强度不一致及温差收缩是产生裂缝的主要原因，提出了相应的解决措施作为后续地下室外墙混凝土施工的预防和指导依据。

地下室外墙裂缝；C60、C30、C45混凝土；快易收口网；HEA膨胀剂；防止措施

地下室外墙混凝土结构裂缝会严重影响其承载能力、防水性能和建筑的使用性能，特别是对地下室功能的使用将带来不可估量的影响。因此地下室外墙混凝土结构如何控制裂缝已成为施工中的一个重要技术课题。本文以某工程的地下室外墙混凝土工程实例来指导防止混凝土裂缝的施工工艺。

1　工程概况

某工程，地下两层，地上十三层，结构体系为钢筋混凝土现浇框架剪力墙结构。地下室底板、室外顶板和外墙主体结构为防水混凝土，地下室外墙厚400mm，混凝土强度等级为C30P8，外墙柱混凝土强度等级为C60P8；基础承台及地下室底板、地下二层顶板混凝土强度等级为C30P8。

本次裂缝出现部位为地下二层部分外墙，裂缝总长约50m。外墙模板采用15mm厚胶合板，由于柱墙间混凝土强度级差较大，浇筑混凝土时在柱两侧1.0m处采用2层2mm厚快易收口网进行了封堵。出现裂缝外墙及柱混凝土浇筑时间为11月8日，11月16日外墙拆模后发现有竖向细微裂缝，18日外墙模板全部拆除后发现外墙内外均有较多细微纵向裂缝（缝宽0.1～0.3mm，缝长约500～1500mm），主要出现在墙柱混凝土设置的快易收口网分界处、各跨墙体中部范围，18日后逐渐扩展，在各分块墙体中部继续出现，中间为竖向裂缝，两边为75°斜向裂缝，20日趋于稳定。

2　开裂原因分析

裂缝产生机理分析：裂缝在拆模后不久出现并扩展，本工程为冲孔桩承台基础，桩基各项检测验收合格，可以排除荷载及不均匀沉降的影响。从出现裂缝的时间及分布形式上分析，该地下室外墙裂缝属于混凝土温度和收缩变形裂缝。外墙混凝土浇筑后，两侧混凝土面有模板的制约，墙内混凝土水化热处于有序散失的状态。拆模后墙体外部散热较快，内部散热慢，墙体厚度方向温差变化较大。模板拆除后混凝土表面的应力不受外部制约，自由分布。当墙体混凝土温差变形、自然收缩变形受到墙体下部基础的约束时，在混凝土中产生拉应力。当拉应力超过钢筋混凝土抗拉强度时，外墙混凝土开始出现微裂缝。随着拉应力的持续，在微裂缝V形裂口尖角处存在应力集中效应，裂缝将向墙体的竖向及内部扩展，形成可见裂缝，从而使墙体的拉应力得以释放。

经现场论证分析，裂缝产生的主要原因有以下几个方面：

（1）墙柱混凝土强度不同，柱为C60P8、墙为C30P8，混凝土强度级差较大；施工控制难度大，用快易收口网分隔控制不了水泥浆体的流失，导致易出现裂缝。

C60混凝土属于高强混凝土，与中等强度C30混凝土相比，C60混凝土早期的收缩大，在凝结与硬化过程产生中将出现较大的收缩，而其后期收缩即干缩要比C30混凝土小。C60混凝土的水灰比为0.43，C30混凝土的水灰比为0.61，C60混凝土的水灰比相对较低。在水泥水化初期孔隙中充满水分，随着水泥水化消耗掉内部水分，混凝土内水泥石的毛细孔、凝胶孔就会越来越干燥，在干燥过程孔隙内失水产生凹液面，在水的表面张力作用下，凹液面会对孔隙产生收缩力，导致孔隙的体积收缩。凹液面的收缩力大小与孔直径成反比，即孔隙越小，凹液面产生的收缩力越大，而C60混凝土中掺加的S95矿渣粉配合比为0.21远大于C30混凝土中的0.13，矿渣粉的添加提高了混凝土的密实度，也就是降低了水泥石中的孔隙孔径，这样就增加了孔隙干燥过程中产生的收缩力，使自生收缩增大。由于两种混凝土的水灰比及矿渣粉的掺量不一致，在快易收口网分隔处形成了事实上的施工缝，因混凝土抗拉强度较低，故导致两者交接部位产生裂缝。

浇筑过程中，为满足柱混凝土强度条件，施工采用快易收口网分隔柱墙混凝土。墙体混凝土采用泵送，柱混凝土采用料斗吊运；墙柱混凝土同时浇筑，且确保柱混凝土浇筑高度大于墙体混凝土浇筑高度500mm。在浇筑混凝土时，柱C60混凝土的水泥浆体从快易收口网中外渗到墙体混凝土中，导致柱混凝土的集浆比增高；而在浇筑墙体C30混凝土时，受柱混凝土流失的水泥浆体影响，墙混凝土的集浆比有所降低。在单位体积混凝土拌合物中，若保持水灰比不变，增加水泥用量，拌合物流动性会变大；但若水泥浆过多，则集料含量相对变小，达一定限度时会产生流浆现象，使混凝土拌合物粘聚性和保水性变差，同时也会影响混凝土的强度和耐久性。相反，若水泥浆体数量过少，不足以填满集料间的空隙和包裹集料表面，则混凝土拌合物粘聚性变差。集浆比的变化易导致柱墙交接部位产生裂缝。

（2）混凝土配合比还不够优化，混凝土中掺合料偏多、骨料偏少、坍落度偏大；外加剂YL为液体抗裂剂，对增加混凝土抗渗性能较好，不能增加混凝土抗裂性能。

本次浇筑混凝土配合比如表1～2。

地下室外墙配筋中竖向钢筋为C16@200，水平向钢筋为两排C14@150，水平向配筋率为0.51％，满足《混凝土外加剂应用技术规范》要求的0.4～0.6％。地下室柱C60混凝土的坍落度为160～200mm，属于大流动性混凝土，易造成混凝土离析；且因混凝土泌水性大，易造成水泥浆体流失。混凝土中添加的YL抗裂剂是一种有机高分子混合乳液，其多种高分子有机化学成份均匀分散在混凝土中，作用于混凝土的水化、硬化的全过程，可有效地抑制并消除混凝土干燥过程中产生的龟裂纹；均匀分布在混凝土中彼此相粘连的大量抗裂因子起了“承托”骨料的作用，降低了混凝土表面的析水与集料的离析，从而使混凝土中直径为50～100nm和大于100nm的孔隙的含量大大降低，可以极大地提高抗渗能力，抗渗能力提高50％以上。YL抗裂剂内部是一种均匀的多向支撑体系，有助于削弱塑性收缩时的应力，收缩能量被分散到每立方米上千万个具有高抗拉强度而弹性模量相对较低的抗裂因子上，从而有效地增加了混凝土的韧性抑制了微细裂缝的产生和发展。同时，多角度支撑体系可以有效地阻碍骨料的离析，保证混凝土早期均匀的泌水性，从而在一定范围内阻碍沉降裂缝的形成。在本工程中，墙柱混凝土强度等级相差较大，施工中外墙出现缝宽达到0.30mm的裂缝，超出了《混凝土结构设计规范》允许的最大裂缝宽度限值0.20mm，可见YL抗裂剂在两种级差较大混凝土同时施工的交接部位抗裂性效果不明显。

表1　C30P8混凝土配合比

表2　C60P8混凝土配合比

（3）混凝土养护方面不够及时，浇水养护时间不够。

从浇筑完成到开始拆模时间间隔为8d，当地11月平均气温在10℃以上，按《混凝土结构工程施工质量验收规范》要求有抗渗要求的混凝土浇水养护不得少于14d。施工中，在模板拆除前是在墙体上口进行浇水养护，对墙体侧面养护效果不理想；在模板拆除后，浇水次数有所增加，但局部混凝土可能处于干燥状态，未保持足够的湿润时间要求。

3　后续改进措施

（1）混凝土搅拌站对混凝土配合比进行优化调整，控制好原材质量，适当降低掺合料用量，适当降低砂率，采用中粗砂，减小混凝土坍落度；考虑HEA膨胀剂是一种塑性期膨胀与硬化期膨胀的双重效应，充分补偿混凝土收缩，小掺量且兼有膨胀、减水、防渗、抗裂等复合功能的混凝土外加剂。它按一定比例掺入混凝土或砂浆中，可在限制的条件下产生膨胀应力，从而起到补偿收缩，防止混凝土产生裂缝，提高混凝土抗渗能力的作用。外墙、外墙柱混凝土外加剂采用HEA膨胀剂，YL抗裂剂可在基础底板、楼板中使用。

HEA膨胀剂等量取代混凝土中的胶凝材料，可在混凝土中建立微膨胀，减少混凝土的收缩，当配筋率为0.2～1.0％时，混凝土限制膨胀率为0.020～0.040％，在混凝土中建立0.2～0.7MPa的自应力，从而补偿混凝土早期水化热引起的温度收缩和干燥收缩，提高混凝土的抗渗抗裂性能。其对混凝土的强度没有不利的影响，反而能使混凝土的微结构更加致密，对混凝土后期强度的提高有利，并能使混凝土的粘结力提高20～30％。

（2）更改地下室外墙、外墙柱混凝土强度等级：经设计单位重新核算，地下室外墙未浇筑部分以后浇带为界，墙、柱混凝土强度均调整为C45P8。调整后混凝土配合比如表3。