地下结构裂缝（精选12篇）
地下结构裂缝 篇1
结构裂缝产生的原因很复杂, 根据国内外的调查资料, 引起裂缝有两大类原因, 一种由外荷载 (如静、动荷载) 的直接应力和结构次应力引起的裂缝, 其机率约20%;一种是结构因温度、膨胀、收缩、徐变和不均匀沉降等因素由变形变化引起的裂缝, 其机率约80%。裂缝发生与材料、设计、施工和维护有关, 现作以下分析。
1 材料缺陷
在变形裂缝中收缩裂缝占有80%的比例, 从砼的性质来说大概有:
(1) 干燥收缩
研究表明, 水泥加水后变成水泥硬化体, 其绝对体积减小。每100克水泥水化后的化学减缩值为7~9ml, 如砼水泥用量为350kg/m3, 则形成孔缝体积约25~30L/m3之巨。这是砼抗拉强度低和极限拉伸变形小的根本原因。研究表明, 每100克水泥浆体可蒸发水约6ml, 如砼水泥用量为350kg/m3, 当砼在干燥条件下, 则蒸发水量达21L/m3。毛细孔缝中水逸出产生毛细压力, 使砼产生“毛细收缩”。由此引起水泥砂浆的干缩值为0.1%~0.2%;砼的干缩值为0.04%~0.06%。而砼的极限拉伸值只有0.01%~0.02%, 故易引起干缩裂缝。
(2) 温差收缩
水泥水化是个放热过程, 其水化热为165~250J/g, 随砼水泥用量提高, 其绝热温升可达50~80℃。研究表明, 当砼内外温差10℃时, 产生的冷缩值εc=△T/α=10/110-5=0.01%, 如温差为20~30℃时, 其冷缩值为0.02%~0.03%, 当其大于砼的极限拉伸值时, 则引起结构开裂。
(3) 塑性收缩
砼初凝之前出现泌水和水份急剧蒸发, 引起失水收缩, 此时骨料与水泥之间也产生不均匀的沉缩变形, 它发生在砼终凝之前的塑性阶段, 故称为塑性收缩。其收缩量可达1%左右。在砼表面上, 特别在抹压不及时和养护不良的部位出现龟裂, 宽度达1~2mm, 属表面裂缝。水灰比过大, 水泥用量大, 外加剂保水性差, 粗骨料少, 振捣不良, 环境温度高, 表面失水大等都能导致砼塑性收缩而发生表面开裂现象。
(4) 自生收缩
密封的砼内部相对湿度随水泥水化的进展而降低, 称为自干燥。自干燥造成毛细孔中的水分不饱和而产生负压, 因而引起砼的自生收缩。高水灰比的普通砼 (OPC) 由于毛细孔隙中贮存大量水分, 自干燥引起的收缩压力较小, 所以自生收缩值较低而不被注意。但是, 低水灰比的高性能砼 (HPC) 则不同, 早期强度较高的发展率会使自由水消耗较快, 以至使孔体系中的相对湿度低于80%。而HPC结构致密, 外界水泥很难渗入补充, 在这种条件下开始产生自干收缩。研究表明, 龄期2个月水胶比为0.4的HPC, 自干收缩率为0.01%, 水胶比为0.3的HPC, 自干收缩率为0.02%。HPC的总收缩中干缩和自收缩几乎相等, 水胶比越小自收缩所占比例越大。由此可知, HPC的收缩性与OPC完全不同, OPC以干缩为主, 而HPC以自干收缩为主。问题的要害是:HPC自收缩过程开始于水化速率处于高潮阶段的头几天, 湿度梯度首先引发表面裂缝, 随后引发内部微裂缝, 若砼变形受到约束, 则进一步产生收缩裂缝。这是高标号砼容易开裂的主要原因之一。
(5) 减水剂的影响
自二十世纪八十年代中期推广商品 (泵送) 砼以来, 结构裂缝普遍增多, 这是为什么呢?除了与砼的水泥用量和砂率提高有关外, 人们忽视了减水剂引起的负面影响。例如过去干硬性及预制砼的收缩变形约为4~6×10-4, 而现在泵送砼收缩变形约为6~8×10-4, 使得砼裂缝控制的技术难度大大增加。研究表明, 在砼配合比相同情况下, 掺入减水剂的坍落度可增加100~150mm, 但是它与基准砼的收缩值相比, 却增加120%~130%。所以, 在《砼减水剂》规范GB138076-97中规定掺减水剂的砼与基准砼的收缩比≤135%。研究表明, 掺入不同类型的减水剂砼的收缩比是不相同的, 一般是:木钙减水剂>萘磺酸盐减水剂>三聚氰胺减水剂>氨基磺酸减水剂>聚丙烯酸减水剂。这说明商品砼浇筑的结构开裂机率大与减水剂带来负面影响有关。其机理尚不清楚。
以上是从水泥砼物理化学特性分析其各种收缩现象, 早期塑性收缩会导致结构出现表面裂缝, 砼进入硬化阶段后, 砼水化热使结构产生温差收缩和干燥收缩 (包括自干收缩) , 这是诱发裂缝的主要原因。近十年大量使用商品砼开裂增加, 除与单方砼水泥和掺合料用量增加外, 减水剂增加砼收缩值变形的负面影响也是一个重要因素。
2 设计问题
钢筋砼结构是由砼和钢筋共同承担极限状态的承载力, 结构设计师根据地基情况, 静、动荷载、环境因素、结构耐久性等控制荷载裂缝。这里不作讨论。从国内外有关规范可知, 对结构变形作用引起的裂缝问题, 客观上存在两类学派:
第一类, 设计规范规定很灵活, 没有验算裂缝的明确规定, 设计方法留给设计人员自由处理。基本上采取“裂了就堵、堵不住就排”的实际处理手法。
第二类, 设计规范有明确规定, 对于荷载裂缝有计算公式并有严格的允许宽度限制。对于变形裂缝没有计算规定, 只按规范留伸缩缝, 即留缝就不裂的设计原则。
大量工程实践证明, 留缝与否, 并不是决定结构变形开裂与否的唯一条件, 留缝不一定不裂, 不留缝不一定裂, 是否开裂与许多因素有关。控制裂缝应该防患于未然, 首先尽量预防有害裂缝, 重点在防。我国结构工程向长大化、复杂化发展, 砼设计强度等级向C40~C60发展, 设计师多注重结构安全, 而对变形裂缝控制考虑不周, 这也是结构裂缝发生增多的原因之一。
3 施工管理问题
砼配合比设计是否科学合理, 水泥与外加剂是否相适应, 砂石级配及其含泥量是否符合规范要求, 砼坍落度控制是否合理, 这些都影响到砼的质量及其收缩变形。
砼浇筑震捣不均匀密实, 施工缝和细部处理马虎, 会带来结构开裂的后患;过震则使浮浆过厚, 抹压又不及时, 则砼表面出现塑性裂缝, 十分难看。
边墙拆摸板过早 (1~3d) , 砼水化热正处于高峰, 内外温差最大;砼易“感冒”开裂。
砼养护十分重要, 但许多施工单位忽视这一环节, 尤其是墙体和柱梁的保温保湿养护不到位, 容易产生收缩裂缝。某些露天构筑物尽管当地湿度很大, 但由于吹风影响, 加速了砼水分蒸发速度, 亦即增加干缩速度, 容易引起早期表面裂缝。这也许是夏季比秋冬季, 南方比北方出现结构裂缝较多的原因。
从已建工程调查中发现, 底板养护较好, 出现裂缝概率较低, 而底板上外墙裂缝概率很高约占80%, 这与保温保湿养护不足有很大关系。
除上述技术因素外, 施工管理不严, 赶进度, 偷工减料, 工人素质差, 施工马虎等也是造成结构裂缝的人为因素。
4 对维护缺乏认识
不少结构是在浇筑完3~6个月, 甚至在1~2年内出现裂缝。除荷载问题外, 主要是环境温度和风速引起的收缩变形所致。有些地下室不及时复土;上部结构不及时做好封闭;出入口长期敞开, 屋面防水层破坏不及时修补等。这些与施工和业主对结构维护缺乏认识有关。钢筋砼结构与其他物件一样都存在“热胀冷缩”的特征, 尤其超长结构更为明显, 所以, 应重视已浇结构的保温保湿维护工作。
地下结构裂缝 篇2
地下室外墙裂缝处理方案
南通清华建设工程有限公司
纽约时代（太阳晶城大厦）工程项目部(盖章)
2014年4月20日
一、工程概况
纽约时代（太阳晶城大厦）东区2#楼工程为钢筋混凝土框架剪力墙结构，本工程占地面积1303平方米，地上总占地面积19875平方米，建筑物高度为99.8米。本工程主楼基础为筏板基础，筏板厚度为1.5米结构主体为钢筋混凝土框架剪力墙结构。地下室外墙混凝土强度等级为C40，厚度为350MM~400MM。
地下室外墙防水做法为聚乙烯丙纶复合防水材料（卷材大于0.9），外砌60厚砖墙保护。
二、地下室外墙裂缝特征
地下室墙体裂缝多属混凝土收缩裂缝，混凝土收缩裂缝有以下几点：
1、裂缝出现的时间早，属早期裂缝。在未拆模时这类裂缝便已存在，有些裂缝在拆除模板后不久出现，与气温骤降有关。但随着混凝土强度的增大，裂缝的出现与发展基本趋于稳定，缝宽加大甚小，少数裂缝在混凝土养护后期会自行消失。
2、裂缝出现具有规律性，沿地下室墙长两端附近裂缝很少，而墙长的中部附近裂缝较多，多为垂直于底板的竖向裂缝，出现在墙体中部或柱墙刚度变化较大的地方，两端较少。
3、裂缝一般长度接近墙高，裂缝宽度大小不一，界于O.05～0.18mm之间。
4、裂缝常表现为贯通性，也有表层裂缝。本工程地下室外墙裂缝经近30天观察基本为表层裂缝，也发现存在一些贯穿性裂缝。
5、随着时间增长裂缝会有所发展，数量也有增加，但裂缝宽度加大不多，发展情况与混凝土是否暴露在大气中和暴露时间的长短有密切关系。通过长达近30天裂缝的观察，裂缝发展情况基本与上述特征相符。
目前东西两侧外墙未发现裂缝，北侧外墙裂缝为细微裂缝，长度不一，基本为竖向较均匀的裂缝，裂缝缝隙较小。
裂缝分布较有规律，所有裂缝基本上呈垂直分布，裂缝长度基本与浇筑高度相等，裂缝间距在3~5米左右，裂缝宽度较均匀。外墙内侧裂缝较外侧少，部分裂缝与内侧位置吻合。
雨水顺裂缝上部未做防水处渗入，故有两处墙体内部裂缝出现渗水。
三、地下室裂缝原因分析 混凝土墙体开裂就是由于混凝土的拉应力超过了混凝土的抗拉强度，从地下室长墙混凝土早期裂缝的形成特点分析，造成混凝土裂缝的原因主要是混凝土的收缩和温度应变。
混凝土长墙的水平应力是常引起墙体垂直裂缝的主要应力，长墙中部即剪应力等于零位置的应力最大，该值与混凝土的弹性模量、线胀系数、温差、收缩差、长高比、长度、约束形式、徐变及混凝土配筋等有关。混凝土温度应力和温差成正比，升温为正，引起压应力；降温为负，引起拉应力。将混凝土的收缩值换算为当量温差，当此当量温差是负值时应力表现为拉应力。因此当混凝土降温和收缩同时发生时，混凝土结构承受互相叠加的拉应力，当这拉应力大于混凝土的抗拉强度时，在墙体中部出现第一道裂缝，形成一块变为两块的局面。每块墙板又有各自的应力分布，且其应力图几乎相似，但裂缝长度的最大值由于长度减少了一半而减少，此时如果该值仍然超过抗拉强度，则会形成第二批裂缝。如此持续下去，直到混凝土内部的应力最大值小于或等于抗拉强度，裂缝才趋于稳定状态而不再增加。
由于混凝土早期强度较低，其抗拉强度更低，因此在拆模后极易出现裂缝。随着混凝土裂缝的产生和其强度的增大，裂缝的发展逐渐稳定，由此可知最早产生的裂缝是由于最大应力造成的，严重时会形成贯穿性裂缝，缝宽较大，但后期产生的裂缝缝宽较小。当混凝土内部水平最大应力等混凝土本身的抗拉强度时，混凝土结构处于一种极限不稳定状态。混凝土可能开裂，也可能不开裂与混凝土配筋率、混凝土的性状和施工因素有关，而裂缝的间距、宽度、长度具有一定的离散性。
四、影响混凝土裂缝的因素
综上所述，混凝土的开裂是由于混凝土拉应力超过了其本身的抗拉强度而引起的，与设计、施工材料及施工工艺等因素有着密切的联系。
（一）、设计原因
1、《混凝土结构设计规范》GB50010-2002中规定，现浇钢筋混凝土地下室墙体伸缩缝最大间距为20米（露天）～30米（室内或埋入土体中），但实际工程设计中地下室墙长大部分会超过此规定，后浇带的设置常受建筑物结构特征的影响仅考虑主楼与裙楼的沉降，而未考虑地下室长墙的开裂问题。合理设置建筑物的平面布置，减少变形约束，可以有效的释放混凝土早期应力应变，减少开裂的机会。
2、选择合理的混凝土强度等级、优化混凝土配合比
混凝土塑性收缩大，其温度收缩和自身收缩更大。泵送混凝土的坍落度大、水灰比大、水泥用量多、砂率也会相应的提高，骨料粒径减少等均会导致混凝土收缩率、水化热更大，更容易引起混凝土的开裂。
(二)、施工材料
混凝土本身质量优劣，却是至关重要的，应优化混凝土配合比。混凝土裂缝是一定存在的，混凝土混合物本身不良性状会加剧混凝土的收缩、加大水化热等，导致混凝土更加容易开裂。影响混凝土配合比质量的因素如下：
1、粗细集料含泥量过大，降低混凝土的抗拉性能。
2、为了保证混凝土的可泵性，一般选用较小粒径的粗骨料或减少粗骨料的用量，增大砂率。粗骨料的用量的减少和粗骨料粒径的减小均会使混凝土的体积稳定性下降，而不稳定性变大，从而增大了混凝土收缩性。
3、水泥品种对混凝土的收缩影响较大，一般认为矿渣硅酸盐水泥收缩比普通硅酸盐水泥收缩大。
4、混凝土外加剂、掺和料的选择对混凝土配合比质量也有一定的影响。许多外加剂严重的增加收缩变形，有的甚至降低混凝土的耐久性。
(三)、施工工艺的选择
施工工艺与操作方式不适宜，也会引起混凝土的开裂。混凝土混合体本身体现的各向异性对抗拉性能是极其敏感的，在相同的施工条件情况下裂缝开展的情况是不相同的。因此必须做好施工前技术预控措施与班前技术交底，对减少或遏制混凝土开裂是非常重要的一项环节。
1、墙体混凝土施工前木模应充分保持湿润状态。混凝土表面水分大部分被木模吸收且又得不到短时间的及时补充，引起混凝土表面的塑性收缩产生裂缝。
2、宜选择早晚或夜间温差不大的时段施工混凝土，以减少温差效应。
3、墙体混凝土模板拆模过早。过早拆模会引起混凝土表面水分的损失和混凝土内表温差加大。模板在混凝土终凝后的一定时间内可以起到很好的保温、保湿作用，故应当延长拆模时间至7天前后，有利于混凝土的强度和裂缝的控制。
4、混凝土终凝后应强化混凝土的养护措施，养护工作必须尽早进行，并适当延长，抗渗混凝土养护不少于14天。地下室墙体混凝土养护在拆模后可能的情况下采取混凝土表面披挂湿麻袋或沿地下室外墙周边设喷淋水管，设专人养护以保证养护期间混凝土表面始终处于湿润状态。
五、裂缝处理措施
1、有记录：观察地下室外墙裂缝出现的时间、位置以及裂缝长度、宽度、深度、数量和裂缝随时间发展趋势，并形成详细记录。
2、裂缝处理的最佳时期：在上部加荷处于稳定的状态下裂缝不再随时间的影响而发展，也就是裂缝已处于相对稳定状态时方可进行处理。
3、裂缝处理措施：地下室墙体裂缝处理应优先在迎水面防水层施工前进行处理。本工程地下室外墙外侧裂缝拟采取在做聚乙烯丙纶防水卷材前加做一道聚氨酯防水工序的处理方法：（1）、缝隙处填补堵漏宝
对于浆材难以灌入的细而浅的裂缝（≦0.2mm），未贯穿、深度较浅的裂缝，不漏水或开裂已经稳定的裂缝。此类型的裂缝，现阶段不作处理。对于渗水部位或≥0.2mm的裂缝，凿V型槽，槽宽≥5mm，槽深≤10mm。缝隙灰尘清理干净后用堵漏宝填堵，表面抹平。
（2）、附加聚氨酯防水层，宽300㎜。（详聚氨酯施工）（3）、抗渗漏试验
在地下室外墙裂缝处理完毕、地下室外墙防水施工结束且室外土方回填后，应进行地下室外墙抗渗漏试验，若发现地下室外墙体内侧表面有湿渍或有渗漏现象发生，应及时采取堵漏处理措施进行修补：
采用高压注射法，将追水堵漏剂用注射针头射入砼裂缝中。膨胀聚氨酯在高压下能渗透到各种缝隙及砼毛细管中，追踪裂缝、遇水膨胀，将各种砼缝隙、砼毛细管充满，从而达到止渗、堵漏效果，真正做到不渗不漏。
六、聚氨酯施工
1、主要特点：
（1）可在潮湿或干燥的多种材质的基面上直接施工；（2）涂层弹性高，强度大，耐水，耐久性优异；（3）无毒，无污染，施工简便，工期短。（4）聚氨酯防水涂料应储存于阴凉、干燥处。
2、施工条件：
不能在0℃以下或雨中施工，不宜在特别潮湿又不通风的环境中施工，否则影响成膜效果。
3、施工准备：
（1）防水涂料进入现场，必须有国家标准进行检测的检验报告和合格证及质量保证书。
（2）使用工具：短把棕刷、油漆毛刷、刮板、小桶、小批刀、钢尺、壁纸刀等。（3）戴手套，穿软底鞋.4、施工工具：
（1）基面清理工具：锤子、凿子、铲子、扫帚、钢丝刷，麻布；（2）取料配料工具：台秤，称料桶，水桶，搅拌器，剪刀；
（3）涂料涂覆工具：滚子用于涂覆较稀的料；刮刀用于较稠的料及嵌缝处理。刷子用于面层修平及异形部位涂刷；大面积涂覆可用滚子或刮板进行施工。5：施 工（1）配料
配料应在涂刮前的所有准备工作进行完毕后进行，甲乙料的配比按生产厂家的规定配比，称量要准确，其配料量应根据工程用量速度来决定，一般配好料应在半小时内用完。
配料时，首先加甲组分，随之加入乙组分，并不断的搅拌均匀，搅拌是否均匀，可以从反映变化中加以确定，料由稠变稀，色泽由深蓝深绿变成黑色，此时说明料已经充分搅拌均匀，应在清洁，干燥的圆形容器中进行搅拌，因为方形容器容易造成边角处得不到充分拌和，从而使局部不能固化，应及时清除容器和搅拌器上的涂料，最好上下午要调换桶，否则会产生类似疙瘩的不均匀涂膜存在，容器低部要垫好油毡或其他与基层隔离的物品，防止料落在基面上，造成将来防水层的气鼓和剥离现象。（2）施工
将面处理后，就可以进入防水涂布，在施工前必须检查墙面是否干燥，含水量应控制8%左右。
在操作时将搅拌均匀的聚氨酯涂料分涂在施工部位上，用刮板或滚筒将料均匀的摊平，第一度应保持0.5mm左右，等第一度料未固化前铺布，布搭接宽度3-5cm，（玻纤布的标准为04mm，玻纤布主要起到加强层和保护层的作用）在固化成熟后，检查是否有空鼓，固化不良之处，如有上述情况，应进行技术处理。待修补后方可涂第二度，第二度的方法应与第一度涂层垂直，厚度在0.6 mm左右。第三度方法与第二度方法一样，施工总厚度在0.7mm左右。涂层总厚度为1.8mm（涂层表干时间为，夏季约8h，秋季12h，冬季24h。）
（3）当配料粘度太大不易流淌，施工困难时，可掺入一定数量有机溶剂（如甲苯，二甲苯，）或磷酸稀释，其比例控制在10 % 以内，涂料固化过快时，加磷酸或苯蟥酰氯，如固化过慢时，加二酸二丁基锡。
6、内墙涂膜防水层质量要求：
（1）涂膜防水层要求涂布均匀，不得过厚、过薄，更不允许出现露底现象，涂膜厚度均匀一致。
（2）涂膜防水层与基层之间必须粘接牢固。不得有空鼓、折皱、砂眼、脱层等现象的存在。
7、清洗：
在施工间歇或结束时，应及时用清水清洗所有粘有涂料的工具及工作装，以便下次使用。
8、工程检验：
防水施工完毕后，应认真检查工程各部分，涂膜防水层不应有裂纹，脱皮，鼓泡，皱皮，流淌现象。
9、安全消防
（1）对施工操作人员进行安全教育，使施工人员对所使用的材料性能及安全措施全面的了解，并在操作中严格劳动保护制度。（2）施工人员应戴好安全帽，禁止酒后作业。（3）防水施工每天下班前，清理杂物，确保工完场清（4）施工现场严禁吸烟。
10、文明施工（1）施工现场整洁有序，工完料净场地清。
地下结构裂缝 篇3
近年来，伴随着我国经济和建设水平的发展，建筑物地下室超长混凝土结构不断增多，一旦出现裂缝则将可能对建筑结构的使用性、耐久性、承载力等造成影响。本文结合福建某商住楼工程实例，分析了其地下室上浮和底板、顶板及柱开裂的原因，并提出了加固处理方案，可供类似工程参考。
1.工程概况
1.1施工情况
福建某商住楼工程，采用钢筋混凝土框架—剪力墙结构，建筑面积38500m2，地上二十九层，由南北两栋主楼构成。地下一层为车库，地下室结构连通为一整体，长约120m，宽约60m。地下室承台地梁、底板为C35 S8抗渗砼，底板厚度为350mm，外墙混凝土强度等级为C35 S8，外墙厚为300mm，地下室内剪力墙及柱砼强度等级为C40，顶板砼强度等级为C35 S8，顶板厚为250mm，如图1所示。2009年7月28日地下室土方开挖，因地表水较多，开挖时间较长，采取了有效的排水降水措施，保证了地下室施工期间的质量及进度，于2009年12月25日顺利完成了地下室主体的结构施工。地下室共分三个施工段，以后浇带为段点，第一段从2#楼主楼到CC轴以南2.5m处后浇带，第二段为从CC轴到CM轴以南1m，第三段为1#楼主楼及人防区。2009年11月6日浇捣第一段底板，第二段底板于2009年11月10日浇捣底板，第三段底板2009年11月19日浇捣底板。第一段墙、柱、顶板于2009年12月8日浇捣，第二段墙、柱、顶板于2009年12月14日浇捣，第三段墙、柱、顶板于2009年12月25日浇捣。每段砼浇捣后派专人养护2周。地下室主体结构完成后，继续上 0.000以上的主体，2010年7月15日1#、2#楼主体结构封顶。根据设计要求，后浇带待主体封顶14d后方可进行浇注，施工单位根据设计要求延期到封顶后46d（2010年8月31日）将后浇带封闭，后浇带采用C40S8抗渗砼。
1.2开裂情况
2010年12月下旬发现地下室中间段车库外剪力墙局部墙面有丝状渗水现象，个别柱出现丝裂缝，但底板未上浮（此时地下室顶板还未覆土），且南北两主楼正常。发现此情况后，设计单位及时来到现场观察分析，认为可能是地表水太丰富所引起，决定外围挖降水盲井降水。到2011年2-4月，随雨量的增多，发现底板渐渐上浮，柱上下裂缝增多，外剪力墙丝裂缝加多，出现渗水痕迹，底板也局部出现渗水痕迹。用水平仪测量发现上浮量最大在8～15cm左右，特别是下雨后会出现明显上浮。根据这种情况，设计单位决定采用盲沟埋设 600的涵管与市政下水道连通使地表水外排。5月初地下室顶板开始覆土，根据设计要求顶板覆土0.8m后，地下室底板开始慢慢下沉恢复。
2.地下室上浮开裂原因
因该商住楼地下室中间段处地势低洼地带，在暴雨过后造成大量积水，积水对该工程底板产生上浮力，导致地下室上浮，部分底板和柱开裂。具体分析如下：地下室顶板面的绝对标高为187m，地下室层高37m，顶板结构250mm厚，顶板上覆土800mm厚，底板结构350mm厚，下为100mm厚砼垫层。地下室垫层底绝对标高为：18.7-3.7-0.35-0.1=14.55m。甲方提供的暴雨后地下室外稳定水位标高为17.819m，故地下室外稳定水位离地下室垫层底高度为：17.819-14.55=3.269m。地下室最大负荷面积的柱网尺寸为：8.1m×7.8m。顶板主梁截面为450×800mm，次梁截面为350×600mm，底板主梁截面为450×800mm，柱截面尺寸为500×500mm。水容重为10kN/m3，土容重为18kN/m3，砼容重为25kN/m3，垫层容重为20kN/m3。不考虑桩的抗拔力，顶板上未覆土前主要依靠顶板、底板、梁柱等的恒荷载来抵抗地下室的水浮力。
250厚顶板自重：0.25×r砼=0.25×25=6.25
图1、地下室结构平面示意图
图2、柱加固设计图
350厚底板自重：0.35×r砼=0.35×25=8.75
100厚垫层重：0.1×r垫=0.1×20=2
①合计：17kN/m2
顶板梁、柱、底板梁自重化为每平方米的恒荷载
②顶板梁自重：
0.35×（0.6-0.25） ×（7.8+8.1） ×25+0.45×0.8-0.25） ×（7.8+8.1） ×25=147kN
柱自重:
0.5×0.5×（3.7-0.25） ×25=21.6kN
底板梁自重：
0.45×（0.8-0.35） ×（7.8+8.1） ×25=80.5kN
顶板梁、柱、底板梁自重化为每平方米的恒荷载:
②合计：（147+21.6+80.5）/（8.1×7.8）=94kN/m2
恒荷载抗浮水位高差为：
（①+②）/r水=（17+3.94）/10=2.09m<3.269m，不满足抗浮要求。
3.处理措施和修复加固方案
及时覆土。按设计要求，顶板上覆土800mm，考虑顶板上覆土800mm后地下室的抗浮水位高差为3.53m，大于3.269m，满足要求。
组织排水。让地表水有组织地排到附近的市政排水管，减小底板的水压力。具体措施是：沿地下室四周外侧开挖，设DN600的钢筋混凝土圆涵排水，每隔2m加设一个检查井。
混凝土底板加固。加固措施[1-3]：将裂缝处的表面混凝土凿开，并将整个板面凿毛，碎屑清除干净，在裂缝处灌注结构胶。然后板面绑扎@ 8@150双向钢筋，浇筑50mm厚C30细石混凝土。
混凝土外墙、边柱、顶板修复。修复措施[1-3]：凿除裂缝表面的混凝土，露出新鲜混凝土，清除灰尘，慢速、低压、连续灌注结构胶，确保结构胶注入裂缝细微部位。
混凝土中柱修复加固。对于裂缝宽度小于0.3mm的中柱，采用上述灌注结构胶的方法进行修复。对于裂缝宽度大于0.3mm的中柱，其柱顶采用外贴碳纤维布的方法加固，柱底采用外包型钢加贴碳纤维布的方法加固[1][4-5]。加固设计如图2所示。
4.结语
对于地下室，特别是处低洼地势的单层地下室，设计和施工时应特别注意当地的气象条件，雨季时应考虑暴雨后地表水位差产生的上浮力，采取组织排水和及时覆土措施防止地下室上浮。
参考文献
[1] GB50367-2006. 混凝土结构加固设计规范[S].
[2] 林文修. 混凝土结构加固方法与实施要点[M]. 中国建筑工业出版社.
[3] 袁文阳. 工程结构补强加固实用设计及典型实例[M]. 中国建筑工业出版社.
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[5] 左成平. 混凝土结构粘结加固设计与算例[M]. 中国建筑工业出版社.
地下空间结构裂缝产生原因及控制 篇4
钢筋砼结构出现裂缝是不可避免的, 在保证结构安全和耐久性的前提下, 裂缝是人们可接受的材料特征。近十多年来, 随着钢筋砼结构的长大化和复杂化, 以及商品砼的大量推广和砼强度等级的提高, 结构裂缝出现机率大大增加, 有些已危及结构的安全性和耐久性, 有的地下工程裂渗已影响其使用功能。建设部对此十分重视, 召开多次学术研讨会, 工程界各方专家提出许多技术措施, 认为控制裂缝是个系统工程。针对地下工程裂渗比较普遍的现象, 我国研制许多新型防水材料, 建设部提出今后主要开发应用环保型的中、高档防水材料, 刚柔结合, 全面提高我国防水工程的质量和耐久性。
2 结构裂缝产生的原因
结构裂缝产生的原因很复杂, 根据国内外的调查资料, 引起裂缝有两大类原因, 一种由外荷载 (如静、动荷载) 的直接应力和结构次应力引起的裂缝, 其机率约20%;一种是结构因温度、膨胀、收缩、徐变和不均匀沉降等因素由变形变化引起的裂缝, 其机率约80%。裂缝发生与材料、设计、施工和维护有关, 现作以下分析。
2.1 材料缺陷
在变形裂缝中收缩裂缝占有80%的比例, 从砼的性质来说大概有:
干燥收缩。研究表明, 水泥加水后变成水泥硬化体, 其绝对体积减小。每100克水泥水化后的化学减缩值为7~9ml, 如砼水泥用量为350kg/m3, 则形成孔缝体积约25~30L/m3之巨。这是砼抗拉强度低和极限拉伸变形小的根本原因。研究表明, 每100克水泥浆体可蒸发水约6ml, 如砼水泥用量为350kg/m3, 当砼在干燥条件下, 则蒸发水量达21L/m3。毛细孔缝中水逸出产生毛细压力, 使砼产生“毛细收缩”。由此引起水泥砂浆的干缩值为0.1~0.2%;砼的干缩值为0.04~0.06%。而砼的极限拉伸值只有0.01~0.02%, 故易引起干缩裂缝。
2.2 温差收缩
水泥水化是个放热过程, 其水化热为165~250焦尔/克, 随砼水泥用量提高, 其绝热温升可达50~80℃。研究表明, 当砼内外温差10℃时, 产生的冷缩值εc=△T/α=10/110-5=0.01%, 如温差为20~30℃时, 其冷缩值为0.02~0.03%, 当其大于砼的极限拉伸值时, 则引起结构开裂。
2.3 塑性收缩
砼初凝之前出现泌水和水份急剧蒸发, 引起失水收缩, 此时骨料与水泥之间也产生不均匀的沉缩变形, 它发生在砼终凝之前的塑性阶段, 故称为塑性收缩。其收缩量可达1%左右。在砼表面上, 特别在抹压不及时和养护不良的部位出现龟裂, 宽度达1~2mm, 属表面裂缝。水灰比过大, 水泥用量大, 外加剂保水性差, 粗骨料少, 振捣不良, 环境温度高, 表面失水大等都能导致砼塑性收缩而发生表面开裂现象。
2.4 自生收缩
密封的砼内部相对湿度随水泥水化的进展而降低, 称为自干燥。自干燥造成毛细孔中的水分不饱和而产生负压, 因而引起砼的自生收缩。高水灰比的普通砼 (OPC) 由于毛细孔隙中贮存大量水分, 自干燥引起的收缩压力较小, 所以自生收缩值较低而不被注意。但是, 低水灰比的高性能砼 (HPC) 则不同, 早期强度较高的发展率会使自由水消耗较快, 以至使孔体系中的相对湿度低于80%。而HPC结构致密, 外界水泥很难渗入补充, 在这种条件下开始产生自干收缩。研究表明, 龄期2个月水胶比为0.4的HPC, 自干收缩率为0.01%, 水胶比为0.3的HPC, 自干收缩率为0.02%。HPC的总收缩中干缩和自收缩几乎相等, 水胶比越小自收缩所占比例越大。
2.5 减水剂的影响
人们发现, 自八十年代中期推广商品 (泵送) 砼以来, 结构裂缝普遍增多, 这是为什么呢?除了与砼的水泥用量和砂率提高有关外, 人们忽视了减水剂引起的负面影响。例如过去干硬性及预制砼的收缩变形约为4~6×10-4, 而现在泵送砼收缩变形约为6~8×10-4, 使得砼裂缝控制的技术难度大大增加。研究表明, 在砼配合比相同情况下, 掺入减水剂的坍落度可增加100~150mm, 但是它与基准砼的收缩值相比, 却增加120~130%。所以, 在《砼减水剂》规范GB138076-97中规定掺减水剂的砼与基准砼的收缩比≤135%。
2.6 砼后期膨胀出现裂缝, 主要是:
水泥中游离Ca O过高, Ca (OH) 2体积膨胀所致;水泥中MgO过高, Mg (OH) 2体积膨胀所致;水泥和外加剂碱含量过高, 与集料中活性硅等发生碱-集料反应所致;有害离子Cl-、SO4、Mg++等侵入砼内部, 导致钢筋锈蚀或形成二次钙矾石膨胀破坏所致。
2.7 结构物在任意内应力作用下, 除瞬
间弹性变形外, 其变形值随时间的延长而增加的现象称为徐变变形。砼拉徐变时对抗裂有利, 一般可以提高钢筋砼极限拉伸值50%左右。而砼压徐变很小, 一般把收缩变形与徐变变形的计算一并加以考虑。砼收缩经验公式很多, 但是, 实际工程所处条件变化较多。一般采用如下任意时间砼收缩计算公式。
式中M1.M2……Mn-为水泥品种、骨料, 水灰比、温度、养护和不同配筋率等修正系数。
2.7.1 设计问题
钢筋砼结构是由砼和钢筋共同承担极限状态的承载力, 结构设计师根据地基情况, 静、动荷载、环境因素、结构耐久性等控制荷载裂缝。这里不作讨论。从国内外有关规范可知, 对结构变形作用引起的裂缝问题, 客观上存在两类学派:
第一类, 设计规范规定很灵活, 没有验算裂缝的明确规定, 设计方法留给设计人员自由处理。基本上采取“裂了就堵、堵不住就排”的实际处理手法。
2.7.2 施工管理问题
砼配合比设计是否科学合理, 水泥与外加剂是否相适应, 砂石级配及其含泥量是否符合规范要求, 砼坍落度控制是否合理, 这些都影响到砼的质量及其收缩变形。
砼浇筑震捣不均匀密实, 施工缝和细部处理马虎, 会带来结构开裂的后患;过震则使浮浆过厚, 抹压又不及时, 则砼表面出现塑性裂缝, 十分难看。
边墙拆摸板过早 (1~3d) , 砼水化热正处于高峰, 内外温差最大;砼易“感冒”开裂。
砼养护十分重要, 但许多施工单位忽视这一环节, 尤其是墙体和柱梁的保温保湿养护不到位, 容易产生收缩裂缝。某些露天构筑物尽管当地湿度很大, 但由于吹风影响, 加速了砼水分蒸发速度, 亦即增加干缩速度, 容易引起早期表面裂缝。这也许是夏季比秋冬季, 南方比北方出现结构裂缝较多的原因。
2.7.3 对维护缺乏认识
我们发现不少结构是在浇筑完3~6个月, 甚至在1~2年内出现裂缝。除荷载问题外, 主要是环境温度和风速引起的收缩变形所致。有些地下室不及时复土;上部结构不及时做好封闭;出入口长期敞开, 屋面防水层破坏不及时修补等。这些与施工和业主对结构维护缺乏认识有关。钢筋砼结构与其他物件一样都存在“热胀冷缩”的特征, 尤其超长结构更为明显, 所以, 应重视已浇结构的保温保湿维护工作。
工程实践表明, 结构裂缝的发生的原因很复杂, 也是不可避免的。如对建筑物抗裂要求过严, 必将付出巨大的经济代价。科学的要求应是将其有害程度控制在允许范围内。这些关于裂缝的预测、预防和处理工作, 统称之为“建筑物的裂缝控制”。我国科技界和工程界正在不断探索, 有许多成功经验值得借鉴。
摘要：本文分析建筑结构裂缝产生的各种原因, 提出从材料、设计施工和维护方面控制裂缝的技术措施。介绍我国现行防水技术规范;新型防水材料及其应用技术。
关键词：地下空间结构,裂缝控制,防水新技术
参考文献
地下结构裂缝 篇5
1、地下室混凝土裂缝成因分析
1.1结构设计方面的因素
约束是产生结构变形裂缝的必要条件。根据约束应力的来源，约束可分外约束和内约束。地下室结构一般为全现浇结构，所受约束复杂，易形成较大的约束应力。墙板结构的几何特性和构造钢筋配置状况等，是地下室外墙内约束产生的主要因素。地下室底板会对外墙板形成较强的外约束。当应力超过一定范围造成裂缝后，若结构设计刚度过低，结构变形难以在一定范围内自由伸展，则会加速裂缝发展。
1.2材料性能的因素
地下室结构使用的混凝土，水灰比高、砂率大、骨料粒径小，其收缩较大。同时地下室中大体积混凝土构件较多，易产生较大的温度应力，造成温度裂缝。此外，外加剂、掺合料的种类、数量、时机不当都会降低结构抗裂性。
1.3施工方面的因素
首先，施工不当。如施工现场擅自加水，改变混凝土配合比，造成泌水，引起干缩裂缝。如果供料不及时，导致浇筑停歇时间超过终凝时间，或者主要结构部位模扳支撑不牢及拆模过早，使混凝土强度增长不足时负荷或变形过大，都会造成裂缝。其次，振捣不当。浇筑过程中欠振漏振会造成混凝土表面麻面内部不密实、露筋、蜂窝;过振会造成混凝土分层离析、表面浮浆，引起混凝土不均匀沉降收缩而致开裂。施工中常发现施工人员没有及时进行二次振捣和多次抹压，导致窄细的、浅表性裂缝不断发展，最终造成贯穿性裂缝。最后，养护不当。不正确的现场养护方式是引起混凝土收缩开裂的重要原因，常见情况有：
(1)浇筑后，混凝土起始养护不及时，表面水分蒸发较快，进而发生收缩开裂。
(2)养护的时间过短。部分施工单位为缩短工期压缩养护时间，造成干缩裂缝。
2、混凝土裂缝的控制措施
2.1设计方面
(1)设计中的“抗与放”。在建筑设计中应处理好构件中“抗与放”的关系。混凝土结构在硬化和使用过程中必然会产生一定量的收缩、变形，从而导致结构的变形。如果结构完全处于自由变形无约束状态下，则内应力为零，也就不可能产生裂缝。若结构处于约束状态下，首先要求是应有足够的变形余地，如果结构满足此要求，则不产生约束应力。如不满足此要求，则必然会产生约束应力，当约束应力超过混凝土的抗拉强度时，导致混凝土开裂。因此，对于处于约束状态下的结构，没有足够的变形余地时，必须采取有力措施，用“抗”的办法来防止混凝土裂缝的`产生。在结构设计中，设计人员应灵活地运用“抗与放”相结合的办法，在结构选择方面和材料选择方面采取综合措施，采用“抗与放”结合、或有主次之分的设计原则。
(2)设计中应尽量避免结构断面突变，避免因尺寸效应而带来的应力集中。如因结构或造型方面等原因无法避免，应充分考虑采用加强措施，避免结构因此而产生裂缝。
(3)在常见的混凝土裂缝中，有相当部分都是由于混凝土收缩而直接或间接造成的。我们知道，普通混凝土在干燥环境下永远呈收缩趋势，要解决由于收缩而产生的裂缝，利用膨胀剂的膨胀性能来补偿混凝土的收缩无疑是从根本上解决了因收缩而产生的混凝土裂缝问题。
(4)重视构造钢筋的配置。在结构设计中，设计人员应重视对于构造钢筋的配置，严禁对构造钢筋的随意抽撤，特别是楼面、墙板等薄壁构件更应注意构造钢筋的直径和数量的选择，以避免此类裂缝的产生。
2.2材料选择和混凝土配合比设计
(1)根据结构选择合适的混凝土等级及水泥品种、等级，应尽量避免采用早强高的水泥。
(2)选用级配优良的砂、石原材料，含泥量要小。
(3)优化配合比设计，为降低水化热，应适当提高粉煤灰掺加量，可以明显地降低水泥用量、降低水灰比。谨慎使用掺有微膨胀剂的外加剂。
2.3现场施工操作方面
(1)浇捣工作：浇捣时，振捣棒要求快插慢拔，根据不同的混凝土坍落度正确掌握振捣时间，避免过振或漏振，应提倡采用二次振捣、二次抹面技术，以排除泌水、混凝土内部的水分和气泡，对减少混凝土裂缝有利。
(2)混凝土养护：在混凝土裂缝的防治工作中，对混凝土的早期养护工作尤为重要。新浇混凝土强度极低，必须采取一定的养护制度，以保证混凝土在早期尽可能少产生收缩裂缝。
(3)混凝土的降温和保温工作：对于厚大体积混凝土，施工时应充分考虑水泥水化热问题。利用浇水保温措施，覆盖塑料薄膜、麻袋等进行隔绝养护，以防止由于混凝土内外温差过大而引起的温度裂缝。
(4)避开暴雨和高温季节施工：混凝土在雨季施工中坍落度偏大，影响混凝土质量。因此，我们将尽量避免混凝土浇捣在雨天进行，如无法避免，则采取混凝土开盘前根据砂石含水率，调整配合比，适当减少加水量，合理使用外加剂等一系列措施，确保工程质量。夏季高温天气浇筑混凝土，混凝土温度高，凝结快，这样就容易产生接茬不良和振捣不及时出现混凝土内部不密实，所以施工间隔时间尽可能缩短。白天浇筑的混凝土，由于夜间温度降低和混凝土产生热量形成混凝土内外温差，易于产生裂缝。因此，避开白天温度大于35度施工，尽量选择夜间施工，而且混凝土冷却时的容积变化大，大体积混凝土更易出现裂缝。
2.4混凝土养护措施
对于养护，可采取的措施是表面淋水，覆盖如塑料薄膜等材料，防止水分蒸发。但刚浇筑完毕的混凝土应等水化热峰值回落时再洒水，避免混凝土表面温度骤然降低，导致早期收缩裂缝。潮湿养护至少持续两周以上。保温养护主要目的是提供适宜混凝土硬化反应的温度条件。养护时可在结构表面或四周模板外覆盖保温材料如锯末、草袋或草垫、塑料薄膜等材料进行养护。保温养护的时机要把握好，如果气温较低，混凝土浇筑后就应立刻进行，而气温较高的情况下如在夏季，则最好在混凝土温度开始下降后进行。
综上所述，地下室混凝土裂缝是一个普遍存在的质量问题，影响建筑物的使用功能，影响结构的合理使用年限，同时也是一个综合性难题，需要通过设计、施工、优选材料等环节全面控制，才能有效防范裂缝的产生。
参考文献
[1]王铁梦.工程结构裂缝控制“抗与放”的设计原则[M].北京:国建筑工业出版社,.
地下结构裂缝 篇6
【关键词】地下室；外墙裂缝；处理方案
0.引言
随着社会的发展，在现代城市的建筑中，为了合理的利用城市空间，地下室修建已经成为了必然趋势。当前，地下室已经成为了开发城市空间的有效手段，随着地下室的兴建，有效地缓解了城市的空间压力。然而就目前地下室工程的实际情况而言，其中还存在着各种质量问题。在当前的地下室工程中，其外墙通常就会出现如裂缝等质量病害，当地下室外墙出现裂缝时不仅严重的影响到地下室工程的质量，甚至可能影响到整个建筑结构的稳定性。因此，在地下室工程建设中，必须要加大对地下室外墙裂缝的控制力度，从而才能够确保建筑工程的质量和性能。然而，根据相关资料显示，在当前的地下室建筑工程中，有外墙渗漏现象的工程占了总量的85%，并且由于在地下室外墙裂缝的控制难度较大，并且国内外都没有响应的控制措施，因此给地下室外墙裂缝处理造成了巨大的困扰。而随着科学技术的发展，在现代的建筑工程中涌现出了大批先进的施工技术以及施工材料，从而为地下室裂缝问题的处理创造了有利条件。然而，在实际的地下室外墙裂缝处理中，还必须要严格的按照相关要求和设计方案进行处理，从而才能够确保其质量和效率。本文从某工程实例出发，对地下室外墙裂缝问题进行分析研究，并且针对地下室外墙裂缝问题提出了应对方案，希望能够起到抛砖引玉的效果，使同行相互探讨共同提高，进而为我国今后的地下室外墙裂缝处理起到一定的参考作用。
1.工程实例和裂缝原因分析
1.1工程概况
该工程为某房地产公司开发的高层商住楼，地上二十一层，地下一层，地下室底板尺寸为53.0M×27.3M×0.5M，筏型基础，混凝土强度等级为C40/S8，地下室外墙厚为400MM，混凝土强度等级为C35/S6[1]。地下室底板、外墙根据设计要求未设后浇带，采用补偿收缩混凝土，施工时先浇筑底板混凝土，十天后浇筑外墙混凝土，当时气温为22℃～32℃，晴天，外墙混凝土浇筑完后第3天开始拆除外墙外侧模，发现外墙多处开裂后即刻停止模板拆除工作，留至第12天时才将外侧模板全面拆除，一个月后，经现场勘察，统计，裂缝的具体情况为：
①53M东面外墙（无框架柱）出现12条裂缝。
②53M西面外墙（带框架柱）出现9条裂缝。
③27.3M南面外墙（无框架柱）出现6条裂缝。
④27.3M北面外墙（带框架柱）出现5条裂缝。
整个地下室外墙出现32条裂缝，宽度约为0.3MM～1.0MM，间距为1.5M～8.0M，裂缝多出现在墙中段，从外墙下部施工缝处向上展延，长为1.5M～3.0M，有框架柱的外墙裂缝稍少。
1.2裂缝原因分析
通过对现场的勘察，可以初步认为时由于混凝土水化热温中温度的升降速度太快，从而导致了混凝土表面失水，并且产生了收缩现象，从而引起了混凝土裂缝。而导致混凝土出现的原理是：地下室外墙在横向产生了由温度变化而引起的收缩变形，然而在纵向却由于受到了地面和顶板的限制，因此没有引起竖向的裂缝。在地下室工程中，为了有效地提高地下室混凝土的质量和性能，就必须要对混凝土裂缝进行严加控制，从而才能够有效的保证建筑工程的质量。
1.3补偿收缩混凝土收缩变形的原因
①该工程地下室外墙混凝土强度等级为C35/S6，按补偿收缩混凝土配料，具体配合比为：
每1M3混凝土用料（KG） 重量比
“华宏”P.O42.5水泥 355KG 1.00
河砂（中砂） 744KG 1.98
卵石（5～31.5MM） 1057KG 3.00
水 188KG 0.53
“黄腾”UNF-1高效减水剂 3.55KG 0.010
“矾山”牌HEA膨胀剂 32KG 0.09
从以上数据可知，混凝土的砂率较大（41.31%9%），水泥用量偏多，掺入UNF-1减水剂增加混凝土的收缩，膨胀剂掺量9%偏小（通常为10%～12%），未能有效抵消混凝土的收缩变形。
②外墙混凝土浇筑后没有按要求养护，根据膨胀剂的使用要求，膨胀混凝土淋水养护须7～14D，最少为7D，只有在充足水分条件下膨胀剂才能充分发挥作用，在混凝土终凝后2D即可开始浇水养护，混凝土的膨胀值一般要14D才基本稳定；同时，掺膨胀剂的混凝土，水化时需水量大，比普通砼更要加强养护，覆盖淋水，使其表面始终处于潮湿条件。由于外墙薄难以养护，施工单位没有采取有效措施养护外墙；另外，过早拆模又使混凝土降温速率加大，易于出现收缩裂缝，较为稳妥的施工方法应为：在常温下，要求混凝土浇注一天后松动模板螺丝离缝2MM～3MM，然后从上浇水不少于14D，拆模时间按混凝土强度等级确定为C30为3D，C40为7D，C50为10D[2]。
③从现场施工情况看，混凝土水灰比控制不稳定，坍落度要求为160MM，而实际有时达到190MM，根据补偿收缩混凝土要求，配制要计量准确，膨胀剂要与砂、石同时加入搅拌机内，其拌和时间比普通混凝土延长30～60S，另外，混凝土振捣不到位，振捣不够密实，也是混凝土收缩变形较大的原因之一。
2.几点建议
（1）在地下室工程中，为了尽可能的减少地下室外墙出现裂缝，在选用混凝土时，通常选用强度为C20～C30，并且应该避免采用强度等级较高的混凝土，从而避免因收缩而产生了的裂缝问题。
（2）在地下室工程的外墙施工中，科学合理的养护工作是避免其出现裂缝的有效手段，因此地下室工程的施工单位应该对地下室外墙的混凝土结构进行合理的养护，从而确保外墙的质量和性能。
（3）为了尽可能避免地下室外墙的裂缝问题，在继进行地下室外墙的施工时，对混凝土配合比应该严格的进行控制，并且计量进行准确把握，然后对坍落度进行抽检，从而将地下室外墙裂缝问题有效的控制在施工阶段。
3.结束语
地下室外墙出现裂缝时不仅严重的影响到地下室工程的质量，甚至可能影响到整个建筑结构的稳定性。因此，在地下室工程建设中，必须要加大对地下室外墙裂缝的控制力度，从而才能够确保建筑工程的质量和性能。而随着科学技术的发展，在现代的建筑工程中涌现出了大批先进的施工技术以及施工材料，从而为地下室裂缝问题的处理创造了有利条件。然而，在实际的地下室外墙裂缝处理中，还必须要严格的按照相关要求和设计方案进行处理，从而才能够确保其质量和效率。通过本文对地下室外墙裂缝处理方案的探讨，相信读者对其也有了更深刻的认识，总而言之，地下室外墙裂缝问题影响巨大，因此，在地下室工程中，必须要采取合理的技术措施，对其进行严加控制，从而才能够确保地下室工程的质量。
【参考文献】
[1]刘双，魏献忠.某高层地下室外墙面裂缝处理措施探讨[J].价值工程，2011（17）.
地下结构裂缝 篇7
钢筋砼结构出现裂缝是不可避免的, 在保证结构安全和耐久性的前提下, 裂缝是人们可接受的材料特征。近十多年来, 随着钢筋砼结构的长大化和复杂化, 以及商品砼的大量推广和砼强度等级的提高, 结构裂缝出现机率大大增加, 有些已危及结构的安全性和耐久性, 有的地下工程裂渗已影响其使用功能。
本人根据长期的科学研究和大量工程实践, 提出钢筋砼结构裂缝控制和防水一些新技术, 供工程界参考, 不妥之处请指正。
1 结构裂缝产生的原因
结构裂缝产生的原因很复杂, 根据国内外的调查资料, 引起裂缝有两大类原因, 一种由外荷载 (如静、动荷载) 的直接应力和结构次应力引起的裂缝, 其机率约20%;一种是结构因温度、膨胀、收缩、徐变和不均匀沉降等因素由变形变化引起的裂缝, 其机率约80%。裂缝发生与材料、设计、施工和维护有关, 现作以下分析。
1.1 材料缺陷
在变形裂缝中收缩裂缝占有80%的比例, 从砼的性质来说大概有:
1.1.1 干燥收缩
研究表明, 水泥加水后变成水泥硬化体, 其绝对体积减小。每100克水泥水化后的化学减缩值为7~9ml, 如砼水泥用量为350kg/m3, 则形成孔缝体积约25~30L/m3之巨。这是砼抗拉强度低和极限拉伸变形小的根本原因。研究表明, 每100克水泥浆体可蒸发水约6ml, 如砼水泥用量为350kg/m3, 当砼在干燥条件下, 则蒸发水量达21L/m3.毛细孔缝中水逸出产生毛细压力, 使砼产生“毛细收缩”。由此引起水泥砂浆的干缩值为0.1~0.2%;砼的干缩值为0.04~0.06%.而砼的极限拉伸值只有0.01~0.02%, 故易引起干缩裂缝。
1.1.2 温差收缩
水泥水化是个放热过程, 其水化热为165~250焦尔/克, 随砼水泥用量提高, 其绝热温升可达50~80℃。研究表明, 当砼内外温差10℃时, 产生的冷缩值εc=△T/α=10/110-5=0.01%, 如温差为20~30℃时, 其冷缩值为0.02~0.03%, 当其大于砼的极限拉伸值时, 则引起结构开裂。
1.1.3 塑性收缩
砼初凝之前出现泌水和水份急剧蒸发, 引起失水收缩, 此时骨料与水泥之间也产生不均匀的沉缩变形, 它发生在砼终凝之前的塑性阶段, 故称为塑性收缩。其收缩量可达1%左右。在砼表面上, 特别在抹压不及时和养护不良的部位出现龟裂, 宽度达1~2mm, 属表面裂缝。水灰比过大, 水泥用量大, 外加剂保水性差, 粗骨料少, 振捣不良, 环境温度高, 表面失水大等都能导致砼塑性收缩而发生表面开裂现象。
1.1.4 减水剂的影响
研究表明, 在砼配合比相同情况下, 掺入减水剂的坍落度可增加100~150mm, 但是它与基准砼的收缩值相比, 却增加120~130%。所以, 在《砼减水剂》规范GB138076-97中规定掺减水剂的砼与基准砼的收缩比≤135%.研究表明, 掺入不同类型的减水剂砼的收缩比是不相同的, 一般是:木钙减水剂>萘磺酸盐减水剂>三聚氰胺减水剂>氨基磺酸减水剂>聚丙烯酸减水剂。这说明商品砼浇筑的结构开裂机率大与减水剂带来负面影响有关。其机理尚不清楚。
1.1.5 砼后期膨胀出现裂缝, 主要是:
(1) 水泥中游离CaO过高, Ca (OH) 2体积膨胀所致; (2) 水泥中MgO过高, Mg (OH) 2体积膨胀所致; (3) 水泥和外加剂碱含量过高, 与集料中活性硅等发生碱-集料反应所致; (4) 有害离子Cl-、SO4=、Mg++等侵入砼内部, 导致钢筋锈蚀或形成二次钙矾石膨胀破坏所致。
1.1.6 结构物在任意内应力作用下, 除瞬间弹性变形外, 其变形值随时间的延长而增加的现象称为徐变变形。
砼拉徐变时对抗裂有利, 一般可以提高钢筋砼极限拉伸值50%左右。而砼压徐变很小, 一般把收缩变形与徐变变形的计算一并加以考虑。砼收缩经验公式很多, 但是, 实际工程所处条件变化较多。一般采用如下任意时间砼收缩计算公式。
式中M1.M2……Mn-为水泥品种、骨料, 水灰比、温度、养护和不同配筋率等修正系数。
其中不同配筋率的修正系数见表1.也即限制收缩与自由收缩之比, 随配筋率提高而减小。
配筋率 (%) 0.00 0.15 0.20 0.25 0.30 0.40 0.50
修正系数M1.00 0.68 0.61 0.55 0.50 0.43 0.40
1.2 设计问题
钢筋砼结构是由砼和钢筋共同承担极限状态的承载力, 结构设计师根据地基情况, 静、动荷载、环境因素、结构耐久性等控制荷载裂缝。这里不作讨论。从国内外有关规范可知, 对结构变形作用引起的裂缝问题, 客观上存在两类学派:
第一类, 设计规范规定很灵活, 没有验算裂缝的明确规定, 设计方法留给设计人员自由处理。基本上采取“裂了就堵、堵不住就排”的实际处理手法。
第二类, 设计规范有明确规定, 对于荷载裂缝有计算公式并有严格的允许宽度限制。对于变形裂缝没有计算规定, 只按规范留伸缩缝, 即留缝就不裂的设计原则。
1.3 施工管理问题
砼配合比设计是否科学合理, 水泥与外加剂是否相适应, 砂石级配及其含泥量是否符合规范要求, 砼坍落度控制是否合理, 这些都影响到砼的质量及其收缩变形。
砼浇筑震捣不均匀密实, 施工缝和细部处理马虎, 会带来结构开裂的后患;过震则使浮浆过厚, 抹压又不及时, 则砼表面出现塑性裂缝, 十分难看。
边墙拆摸板过早 (1~3d) , 砼水化热正处于高峰, 内外温差最大;砼易“感冒”开裂。
砼养护十分重要, 但许多施工单位忽视这一环节, 尤其是墙体和柱梁的保温保湿养护不到位, 容易产生收缩裂缝。某些露天构筑物尽管当地湿度很大, 但由于吹风影响, 加速了砼水分蒸发速度, 亦即增加干缩速度, 容易引起早期表面裂缝。
1.4 对维护缺乏认识
我们发现不少结构是在浇筑完3～6个月, 甚至在1～2年内出现裂缝。除荷载问题外, 主要是环境温度和风速引起的收缩变形所致。有些地下室不及时复土;上部结构不及时做好封闭;出入口长期敞开, 屋面防水层破坏不及时修补等。这些与施工和业主对结构维护缺乏认识有关。钢筋砼结构与其他物件一样都存在“热胀冷缩”的特征, 尤其超长结构更为明显, 所以, 应重视已浇结构的保温保湿维护工作。
2 有害裂缝与无害裂缝
裂缝按其形状分为表面的、贯穿的、纵向的和横向的等等。裂缝形状与结构受力状态有直接关系。裂缝分为愈合、闭合、运动、稳定的及不稳定的等。例如宽度0.1~0.2mm裂缝, 开始有些渗漏, 水通过裂缝同水泥结合, 形成氢氧化钙和C-S-H凝胶, 经一段时间裂缝自愈不渗了。有的裂缝在压应力作用下闭合了。有的裂缝在周期性温差和周期性反复荷载作用下产生周期性的扩展和闭合, 称为裂缝的运动, 但这是稳定的运动。有些裂缝产生不稳定的扩展, 视其扩展部位, 应考虑加固措施。
摘要：本文分析建筑结构裂缝产生的各种原因, 提出从材料、设计施工和维护方面控制裂缝的技术措施。介绍我国现行防水技术规范;新型防水材料及其应用技术。
地下结构裂缝 篇8
钢筋砼结构出现裂缝是不可避免的, 在保证结构安全和耐久性的前提下, 裂缝是人们可接受的材料特征。近十多年来, 随着钢筋砼结构的长大化和复杂化, 以及商品砼的大量推广和砼强度等级的提高, 结构裂缝出现机率大大增加, 有些已危及结构的安全性和耐久性, 有的地下工程裂渗已影响其使用功能。建设部对此十分重视, 召开多次学术研讨会, 工程界各方专家提出许多技术措施, 认为控制裂缝是个系统工程。针对地下工程裂渗比较普遍的现象, 我国研制许多新型防水材料, 建设部提出今后主要开发应用环保型的中、高档防水材料, 刚柔结合, 全面提高我国防水工程的质量和耐久性。
2 结构裂缝产生的原因
结构裂缝产生的原因很复杂, 根据国内外的调查资料, 引起裂缝有两大类原因, 一种由外荷载 (如静、动荷载) 的直接应力和结构次应力引起的裂缝, 其机率约20%;一种是结构因温度、膨胀、收缩、徐变和不均匀沉降等因素由变形变化引起的裂缝, 其机率约80%。裂缝发生与材料、设计、施工和维护有关, 现作以下分析。
2.1 材料缺陷
在变形裂缝中收缩裂缝占有80%的比例, 从砼的性质来说大概有:
2.1.1 干燥收缩
研究表明, 水泥加水后变成水泥硬化体, 其绝对体积减小。每100克水泥水化后的化学减缩值为7~9ml, 如砼水泥用量为350kg/m3, 则形成孔缝体积约25~30L/m3之巨。这是砼抗拉强度低和极限拉伸变形小的根本原因。研究表明, 每100克水泥浆体可蒸发水约6ml, 如砼水泥用量为350kg/m3, 当砼在干燥条件下, 则蒸发水量达21L/m3。毛细孔缝中水逸出产生毛细压力, 使砼产生“毛细收缩”。由此引起水泥砂浆的干缩值为0.1~0.2%;砼的干缩值为0.04~0.06%。而砼的极限拉伸值只有0.01~0.02%, 故易引起干缩裂缝。
2.1.2 温差收缩
水泥水化是个放热过程, 其水化热为165~250焦尔/克, 随砼水泥用量提高, 其绝热温升可达50~80℃。研究表明, 当砼内外温差10℃时, 产生的冷缩值εc=△T/α=10/110-5=0.01%, 如温差为20~30℃时, 其冷缩值为0.02~0.03%, 当其大于砼的极限拉伸值时, 则引起结构开裂。
2.1.3 塑性收缩
砼初凝之前出现泌水和水份急剧蒸发, 引起失水收缩, 此时骨料与水泥之间也产生不均匀的沉缩变形, 它发生在砼终凝之前的塑性阶段, 故称为塑性收缩。其收缩量可达1%左右。在砼表面上, 特别在抹压不及时和养护不良的部位出现龟裂, 宽度达1~2mm, 属表面裂缝。水灰比过大, 水泥用量大, 外加剂保水性差, 粗骨料少, 振捣不良, 环境温度高, 表面失水大等都能导致砼塑性收缩而发生表面开裂现象。
2.2 自生收缩
密封的砼内部相对湿度随水泥水化的进展而降低, 称为自干燥。自干燥造成毛细孔中的水分不饱和而产生负压, 因而引起砼的自生收缩。高水灰比的普通砼 (OPC) 由于毛细孔隙中贮存大量水分, 自干燥引起的收缩压力较小, 所以自生收缩值较低而不被注意。但是, 低水灰比的高性能砼 (HPC) 则不同, 早期强度较高的发展率会使自由水消耗较快, 以至使孔体系中的相对湿度低于80%。而HPC结构致密, 外界水泥很难渗入补充, 在这种条件下开始产生自干收缩。研究表明, 龄期2个月水胶比为0.4的HPC, 自干收缩率为0.01%, 水胶比为0.3的HPC, 自干收缩率为0.02%。HPC的总收缩中干缩和自收缩几乎相等, 水胶比越小自收缩所占比例越大。由此可知, HPC的收缩性与OPC完全不同, OPC以干缩为主, 而HPC以自干收缩为主。问题的要害是:HPC自收缩过程开始于水化速率处于高潮阶段的头几天, 湿度梯度首先引发表面裂缝, 随后引发内部微裂缝, 若砼变形受到约束, 则进一步产生收缩裂缝。这是高标号砼容易开裂的主要原因之一。
2.3 减水剂的影响
人们发现, 自八十年代中期推广商品 (泵送) 砼以来, 结构裂缝普遍增多, 这是为什么呢?除了与砼的水泥用量和砂率提高有关外, 人们忽视了减水剂引起的负面影响。例如过去干硬性及预制砼的收缩变形约为4~6×10-4, 而现在泵送砼收缩变形约为6~8×10-4, 使得砼裂缝控制的技术难度大大增加。研究表明, 在砼配合比相同情况下, 掺入减水剂的坍落度可增加100~150mm, 但是它与基准砼的收缩值相比, 却增加120~130%。所以, 在《砼减水剂》规范GB138076-97中规定掺减水剂的砼与基准砼的收缩比≤135%。研究表明, 掺入不同类型的减水剂砼的收缩比是不相同的, 一般是:木钙减水剂>萘磺酸盐减水剂>三聚氰胺减水剂>氨基磺酸减水剂>聚丙烯酸减水剂。这说明商品砼浇筑的结构开裂机率大与减水剂带来负面影响有关。其机理尚不清楚。
以上是从水泥砼物理化学特性分析其各种收缩现象, 早期塑性收缩会导致结构出现表面裂缝, 砼进入硬化阶段后, 砼水化热使结构产生温差收缩和干燥收缩 (包括自干收缩) , 这是诱发裂缝的主要原因。近十年大量使用商品砼开裂增加, 除与单方砼水泥和掺合料用量增加外, 减水剂增加砼收缩值变形的负面影响也是一个重要因素。
2.4 砼后期膨胀出现裂缝, 主要是:
水泥中游离Ca O过高, Ca (OH) 2体积膨胀所致;水泥中Mg O过高, Mg (OH) 2体积膨胀所致;水泥和外加剂碱含量过高, 与集料中活性硅等发生碱-集料反应所致;有害离子Cl-、SO4、Mg++等侵入砼内部, 导致钢筋锈蚀或形成二次钙矾石膨胀破坏所致。
3 施工管理问题
砼配合比设计是否科学合理, 水泥与外加剂是否相适应, 砂石级配及其含泥量是否符合规范要求, 砼坍落度控制是否合理, 这些都影响到砼的质量及其收缩变形。
砼浇筑震捣不均匀密实, 施工缝和细部处理马虎, 会带来结构开裂的后患;过震则使浮浆过厚, 抹压又不及时, 则砼表面出现塑性裂缝, 十分难看。
边墙拆摸板过早 (1~3d) , 砼水化热正处于高峰, 内外温差最大;砼易“感冒”开裂。
砼养护十分重要, 但许多施工单位忽视这一环节, 尤其是墙体和柱梁的保温保湿养护不到位, 容易产生收缩裂缝。某些露天构筑物尽管当地湿度很大, 但由于吹风影响, 加速了砼水分蒸发速度, 亦即增加干缩速度, 容易引起早期表面裂缝, 这也许是夏季比秋冬季, 南方比北方出现结构裂缝较多的原因。
从已建工程调查中发现, 底板养护较好, 出现裂缝概率较低, 而底板上外墙裂缝概率很高约占80%, 这与保温保湿养护不足有很大关系。除上述技术因素外, 施工管理不严, 赶进度, 偷工减料, 工人素质差, 施工马虎等也是造成结构裂缝的人为因素。
4 对维护缺乏认识
我们发现不少结构是在浇筑完3~6个月, 甚至在1~2年内出现裂缝。除荷载问题外, 主要是环境温度和风速引起的收缩变形所致。有些地下室不及时复土;上部结构不及时做好封闭;出入口长期敞开, 屋面防水层破坏不及时修补等。这些与施工和业主对结构维护缺乏认识有关。钢筋砼结构与其他物件一样都存在“热胀冷缩”的特征, 尤其超长结构更为明显, 所以, 应重视已浇结构的保温保湿维护工作。
总结
工程实践表明, 结构裂缝的发生的原因很复杂, 也是不可避免的。如对建筑物抗裂要求过严, 必将付出巨大的经济代价。科学的要求应是将其有害程度控制在允许范围内。这些关于裂缝的预测、预防和处理工作, 统称之为“建筑物的裂缝控制”。我国科技界和工程界正在不断探索, 有许多成功经验值得借鉴。
摘要：本文分析建筑结构裂缝产生的各种原因, 提出从材料、设计施工和维护方面控制裂缝的技术措施。介绍我国现行防水技术规范;新型防水材料及其应用技术。
地下室混凝土结构裂缝的控制措施 篇9
某工程建筑面积为17 308 m2, 其中人防、地下室面积为10 689 m2。地下室底板埋深-5.700 m, 顶板面标高为-1.600 m, 覆土1.3 m, 地下室上部为3幢11层的住宅楼, 工程场地按8度抗震要求设防, 地震动峰值加速度为0.2 g。该工程基础采用桩筏基础, 地下室底板厚600 mm, 顶板厚250 mm, 地下室混凝土用量为16 000 m3, 采用泵送混凝土, 混凝土强度等级为C 35, 抗渗指标为S 8。超大面积是该工程结构的重要特征, 因此, 其裂缝控制也就成为设计与施工的重点与难点。
1 混凝土结构裂缝的成因
混凝土结构在施工和使用过程中, 不可避免地经常出现不同程度、不同类型的裂缝, 这些裂缝大多是因荷载及温度变化引起的。
(1) 混凝土受约束产生的裂缝。
混凝土在受到内部和外部约束时, 会产生拉应力而出现裂缝。
(2) 受拉产生的裂缝。
由于混凝土的抗压强度远大于其抗拉强度, 大体积混凝土内部产生的拉应力超过其极限抗拉强度时将产生裂缝。
(3) 温度上升引起的裂缝。
水泥水化热是引起大体积混凝土中的温度变化的主要因素。由于混凝土表面的散热条件较好, 热量容易释放, 因而温度上升较少;而混凝土内部由于散热条件较差, 致使温度上升较多而形成内约束。其结果使得混凝土内部产生压应力、面层产生拉应力。当拉应力超过混凝土的抗拉强度时, 混凝土表面就会产生温度裂缝。
(4) 降温产生的裂缝。
混凝土浇注后经过一段时间, 水泥水化热基本上已释放, 混凝土从较高温度逐渐降温引起混凝土收缩, 同时由于混凝土中多余水分蒸发、碳化等引起的体积收缩变形, 受到地基和结构边界条件的约束不能自由变形, 导致产生拉应力, 当拉应力超过混凝土抗拉强度时, 则从约束面开始向上开裂。
2 结构混凝土的裂缝控制
在结构控制温度裂缝方面, 根据温度应力与长度的非线性关系, 应采用“抗”与“放”相结合的方法。具体思路如下:
(1) “放”的方法是减少约束体与被约束体之间的相互制约, 以设置永久性伸缩缝的方法, 将超长的现浇混凝土结构分成若干段, 以释放大部分变形, 减少约束应力。
(2) “抗”的方法是采取相应的措施, 减少被约束体与约束体之间的相对温差, 改善配筋, 减少混凝土收缩, 提高混凝土抗拉强度。
(3) “放”与“抗”结合的方法是在施工期间设置临时伸缩的后浇带, 将结构分成若干段, 这样可以有效地削弱温度收缩应力。在施工后期, 将这若干段浇注成一个整体, 以承受约束应力。
2.1 结构设计及构造措施
(1) 地下室底板、外墙、顶板裂缝计算均按0.2 mm控制。对于外墙, 由于受到底板的较大约束, 造成约束力上小下大, 外墙下部1/2高度内的配筋加密为14@150 mm。
(2) 在地下室外墙与柱子相连部位, 由于两者截面和配筋率相差大, 往往在相连部位产生较大的应力集中而导致开裂, 为分散此处应力而增加了水平构造。
(3) ±0.00与地下室顶板标高相差1.60 m (见图1) , 且顶板上覆土1.3 m, 这对控制顶板的温度差及释放南北方向的应力起到一定的有利作用。
(4) 该工程地下室部分设置了8道沉降后浇带及伸缩后浇带 (伸缩后浇带混凝土的浇捣时间视实际情况而定, 但最小时间差应≮60 d, 沉降后浇带须在主体结构封顶后浇注) , 将地下室共分成了21块, 主楼长度达71 m, 设伸缩缝1道 (见图2) 。
2.2 混凝土配合比设计
就裂缝控制而言, 混凝土的配合比至关重要。结合工程实际, 选用低水化热水泥并掺加外加剂, 可有效控制裂缝的产生。
(1) 水泥和骨料的选择。
根据水化热绝对温升计算公式可知, 减少水泥用量可降低水化热。为降低水化温升、减小体积变形, 以减少裂缝, 在满足设计要求的前提下, 选用中热硅酸盐水泥和低热矿渣水泥。地下室部分混凝土强度等级为C 35, 采用P·S 42.5水泥, 水泥热量Q=334 kJ/kg。骨料选用连续级配骨料, 以提高混凝土的密实度。粗骨料控制含泥量≤0.5 %, 细骨料选用细度模数为2.0～2.4的中砂, 含泥量≤0.5 %。混凝土坍落度控制在140～150 mm, 容重2 450 kg/m3, 采用机械振捣和泵送施工。
(2) 配合比设计。
根据工程的特点和设计要求、气候条件, 以及施工现场的生产管理状况, 由试验室试配确定配合比。
(3) 外加剂。
在混凝土中掺入粉煤灰代替部分水泥, 可改善混凝土的粘塑性, 减少水泥用量和混凝土的用水量, 从而降低水化热;还可减少混凝土中的孔隙, 提高混凝土的密实性和强度, 增强抗裂性。掺入粉煤灰会使混凝土的早期抗拉强度及早期极限拉伸有所降低, 后期强度不受影响。此外, 根据大体积混凝土的强度特性, 对于早期抗裂要求较高的工程, 粉煤灰的掺量应限制在较小的范围内。该工程混凝土中的粉煤灰掺量控制在水泥用量的20 %左右。
为使施工现场的混凝土具有足够的坍落度, 在地下室底板、墙板、顶板混凝土中还掺加了HPM-2型高效缓凝减水剂, 以进一步降低水泥用量。缓凝型减水剂具有抑制水泥水化的作用, 可降低水化温升, 延迟水化热释放速度, 有利于防裂。在大体积混凝土中可以避免冷接缝, 提高工作性及流动性, 有利于泵送。根据厂家试验数据, 减水剂掺量为2.2 %, 约减少水泥用量20 %。
(4) 掺加其他材料。
为了增加混凝土的韧性, 提高混凝土的抗拉能力, 在施工中还掺加了防裂抗渗聚丙烯 (PP) 改性纤维, 掺量为0.9 kg/m3。
2.3 施工措施
混凝土凝结过程中产生的收缩在受到约束后产生收缩应力, 当其大于混凝土的抗拉强度时就会产生裂缝。为了有效控制其中的有害裂缝 (裂缝宽度>0.2 mm) 的产生, 在该工程的施工中采取了以下4种措施。
(1) 设置膨胀加强带。
两侧架设密孔铁丝网, 防止两侧混凝土流入其中;在膨胀带外侧采用微膨胀混凝土 (UEA-H掺量为8 %) , 膨胀加强带则采用大膨胀混凝土 (UEA-H掺量为10 %) ;到加强带另一侧时, 再改为微膨胀混凝土。
(2) 温度控制措施。
混凝土浇注安排在夜间进行, 以降低混凝土的初始温度, 防止其在浇注过程中过早硬化和出现裂纹。混凝土从低处向高处水平分层连续浇注, 浇注时采用“一个坡度, 分层浇注, 一次到顶”的方法进行施工。混凝土浇注时不留施工冷缝, 并加强振捣, 使其形成密实的均匀体, 以减少收缩;浇捣后及时排除表面泌水, 以提高混凝土的极限拉伸强度。浇注混凝土时采用WD2型测温仪测温, 以指导混凝土的养护。
(3) 混凝土的养护措施。
采取测温监控和蓄水养护, 防止混凝土干裂, 控制内外最大温差为21 ℃ (规范要求为25 ℃) , 且养护期≮14 d。
(4) 改善施工工艺。
对浇注后的混凝土进行二次振捣, 排除混凝土因泌水在粗骨料、水平钢筋下部出现的水分和空隙, 提高混凝土与钢筋的握裹力, 防止因混凝土沉落而出现裂缝, 减少内部微裂, 增加混凝土密实度, 使混凝土的抗压强度提高了10 %～20 %, 从而提高了抗裂性。
采用二次投料的砂浆裹石搅拌工艺。二次投料法是先将水、水泥、砂子投入搅拌机, 拌和30 s成为水泥砂浆, 然后再投入粗骨料拌和60 s。采用这种方法, 因砂浆中无粗胶料便于拌和, 粗骨料投入后易被砂浆均匀包裹, 可防止水分向石子与水泥砂浆界面的集中;硬化后的界面过渡层结构致密, 粘结增强, 从而提高了混凝土强度。
3 结语
混凝土裂缝可分为两大类:荷载引起的裂缝和变形引起的裂缝。该工程在裂缝控制方面, 从结构设计及构造措施、混凝土配合比、掺加外加剂以及施工监测几方面进行控制, 取得了良好的效果。经观测, 地下室顶板、底板均无明显裂缝, 墙板经检测有微小裂缝, 但缝度仅0.15 mm, 满足规范规定及正常使用要求。
参考文献
[1]郭惠琴, 纪福宏.超长混凝土结构裂缝控制措施[J].山西建筑, 2005, 31 (6) :41-42.
地下结构裂缝 篇10
结构混凝土的质量是决定建筑工程质量的关键要素,随着城市建设的不断发展,超高层建筑、大跨结构、异形结构、地铁、隧道的迅速发展,地下工程的数量也越来越多。地下墙板的开裂成为了迫切需要解决的问题,而目前还没有十分成熟有效的技术措施。
本文从微观、细观到宏观对地下工程墙板结构的裂缝成因进行了实质性的分析,并提出引入BIM技术用于裂缝控制设计,在结构设计中明确材料、施工等方面的关键性能要求,做到裂缝控制的可控性。
1 墙板开裂机理分析
混凝土裂缝产生主要是以下几个因素[1]:
1)由外荷载的直接应力引起的裂缝;
2)由结构的次应力引起的裂缝;
3)由变形变化引起的裂缝,即由温度、收缩、不均匀沉降、膨胀等变形变化产生应力而引起的。
地下室混凝土的浇筑是一种大体积混凝土的施工,裂缝主要表现为以下一些特点:
1)裂缝形式主要为竖向裂缝,长度一般接近于整体墙高;
2)裂缝数量较多,沿地下室长度方向的两端裂缝较少,墙体中部较多;
3)裂缝的宽度一般在0.2 mm左右,个别部位会达到0.5 mm以上;
4)裂缝随时间的延长逐渐增多,但缝宽变化不大。
2 开裂因素分析
1)结构设计因素。
a.对结构约束考虑不当。在工程设计中,忽略了上部结构、基础和地基三者之间的共同作用或对复杂结构体系、超静定结构的约束作用考虑不够亦或对混凝土内部自约束条件缺乏必要数据,在约束状态下,如结构没有变形的余地,由于各种约束的叠加会产生较大的约束应力,当叠加的约束应力超过混凝土抗拉强度时,混凝土必然开裂。
b.混凝土设计标号过高。为了满足功能用途及降低成本,结构设计师往往选择C40以上标号混凝土,有的甚至采用C60混凝土,混凝土的收缩势必增大,必然加剧裂缝发生、扩展。
c.对后浇带、加强带设计不当。结构设计人员不适当地放宽了设计条件,延长后浇带间距,使后浇带起不到释放收缩应力的作用;也有部分设计人员在没有掌握膨胀加强带的功能及工艺的前提下,盲目采取加强带措施,往往适得其反。
d.对构造配筋不够重视。大量实践证明,水平筋采取“细而密”的设计准则,对提高墙板结构的抗裂性能效果显著。
2)组成材料方面。
收缩因素:对于墙板结构来说,造成开裂的收缩主要是塑性阶段的沉降收缩和水化过程中的干燥收缩。
塑性沉降收缩是在混凝土浇筑后初凝之前,混凝土中的骨料在流变力及自重的作用下,骨料缓慢下沉,当下沉量累积到一定程度就会引起应力集中,再加上表面水分的快速蒸发散失,导致收缩过大而产生开裂。
混凝土停止养护后,置于未饱和空气中的混凝土因失去内部毛细孔和凝胶孔的吸附水而发生的不可逆收缩,称为干燥收缩变形,简称干缩;是混凝土收缩的主要影响因素,也是造成混凝土开裂的较为重要的原因。对于地下墙板混凝土而言,干燥收缩是非常复杂的变形过程,水泥标号及用量、用水量、试件表面暴露条件、养护条件、配筋数量等因素均会造成混凝土的干燥收缩。
近年来,高性能混凝土(HPC)与高强混凝土(HSC)被大量采用,由于水泥细度加大、混凝土坍落度加大、缓凝时间延长、粉煤灰用量加大、石子粒径变小等因素,使得混凝土的收缩呈增加的趋势,导致裂缝控制难度大大增加。
3)膨胀剂因素。
掺膨胀剂混凝土源于吴忠伟院士的“微膨胀补偿收缩”理论,普遍认为掺8%~12%膨胀剂混凝土会产生2×10-4以上的膨胀,以补偿混凝土的部分收缩,但是前提条件必须是水中养护,相比普通混凝土而言养护条件更苛刻,对于墙板构件由于是竖向构件且表面积大,湿养护很难做到,往往由于日晒、风吹导致表面快速失水,并由表及里不断干燥,收缩加剧,掺膨胀剂反而起到了“反作用”,导致墙板更容易开裂、开裂程度更严重。
4)施工方面。在施工方面,多种因素会影响墙板的裂缝发展情况,主要有以下几个方面:
a.振捣。过振———用插入式振捣器振实混凝土使混凝土流淌,振捣过度时会导致骨料下沉,造成区域骨料集中和灰浆集中,在混凝土中会容易出现大量的收缩裂缝。
漏振———振捣不密实,不够充分时,在混凝土内部容易产生薄弱面,混凝土存在开裂的潜在隐患。
b.养护。养护条件的好坏极大地影响了地下工程墙板混凝土的开裂,由于地下工程墙板表面积较大,水分散失较快,尤其在有阳光直射、风速较大的部位,拆模前后如果不注意跟踪养护则容易造成混凝土失水过快、过多,从而产生较多的裂缝。
c.拆模。拆模不宜过早或者过迟。过早拆模,由于过早解除约束,墙板构件表面温度条件、湿度条件的剧烈变化也会导致收缩加大;过迟拆模,墙板构件表面已经严重脱水,也会加大收缩。
d.浇筑速度。在大体积混凝土浇筑过程中需控制浇筑速度,若浇筑速度太快,短时间内大量流动性混凝土则容易充满墙板模板,造成自重瞬间过大,导致骨料下沉加剧,并形成较大侧压力,对模板等约束产生不良影响。
e.外力扰动。墙板构件混凝土在水化早期水化产物尚不够丰富,遇有外力或周围扰动,使得墙板混凝土产生先天损伤,引起混凝土内部的开裂。
3 基于BIM技术的墙板结构裂缝控制设计
建筑信息模型(Building Information Model,BIM)是通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息,集成了建筑工程项目各种相关信息的工程数据模型,是对该工程项目相关信息的详尽表达。它的概念是由美国Autodesk公司在2002年首次提出的,BIM技术的信息不仅是三维几何形状信息,还包含大量的非几何形状信息,如建筑构件的材料、重量、价格和进度等等。
基于BIM技术的墙板裂缝控制设计的构想,首先建立三大模块因素,即设计模块、施工模块、混凝土材料模块,把每个模块的因素细化,将墙板构件作为一个数据单位添加如钢筋种类、配筋率、混凝土标号、水泥用量、混凝土的收缩、浇捣工艺、养护、拆模等属性信息,结合BIM模拟计算技术,在工程开始阶段,预先对结构部位做出估算并做开裂评价标记,附加结构设计的抗裂手段及后期维护建议[2]。
3.1 设计模块的因素
1)混凝土强度等级不大于C40。2)混凝土28 d收缩小于2×10-4。3)掺用低收缩的膨胀剂,掺用高模量的抗裂纤维。4)采用60 d,90 d龄期强度作为强度设计值。5)采用“细而密”的配筋原则,水平筋配筋率应大于0.2%(宜在0.25%左右),水平钢筋可选10 mm~16 mm的钢筋,间距不大于150 mm,个别开口部和墙体连接处由于应力集中应增添附加钢筋,水平筋宜放在受力筋外侧。6)对于约束过大的部位应有相应的配筋设计措施。7)合理设置后浇带、膨胀加强带。
3.2 施工模块的因素
1)浇捣。浇筑速度不宜过快,控制在25 m3/h,分层浇筑,每层不超过1.5 m,保证不过振、不漏振。
2)养护。养护应遵循以下几个方面:在拆模前应采用各种措施保证湿养护;不得施加任何形式的侧压力或竖向荷载,绝对禁止在拆模前松动模板螺杆,拆模后应继续持续保湿养护14 d以上,视工程进展待具备条件后及时回填土。
3)跟踪留意气象变化,浇筑时间宜选择在阴湿小雨天气,尽可能避开夏季高温季节,在夏季也应选择夜间浇筑。
3.3 混凝土材料模块的因素
1)水泥优先选用42.5普通硅酸盐水泥。2)在满足施工工艺的前提下,尽可能缩短凝结时间。3)石子级配尽可能提高大粒径碎石的比例,砂子细度模数在2.3以上。4)最大程度上降低泌水。5)混凝土入模扩展度450 mm±30 mm。
通过引入上述模块和因素分析,利用BIM技术结合设计、施工和材料监测,将实现墙板结构裂缝质量问题的有效预防与控制。
4 结语
地下工程墙板结构墙体产生裂缝的原因多且复杂,既有本身的原因,也有外界因素的作用缘故,裂缝的产生很大程度上影响了地下结构工程使用的安全性,目前也是工程领域最为棘手的问题,同样会造成设计方、施工方、材料方一些工程纠纷,从而影响工程质量及进度。本文从设计、施工、材料角度优化了裂缝控制设计,并建议在工程初期引入BIM技术,将设计、施工、材料模块细化分析,进行全过程跟踪设计和管理,对解决地下工程裂缝控制难题有一定的实用价值。
参考文献
[1]王铁梦.工程结构裂缝控制[M].北京:中国建筑工业出版社,1997.
[2]刘文鹏,叶英华,沈孛.BIM技术在混凝土结构耐久性评估中的应用[J].建筑技术,2012(1):35-36.
浅谈地下室墙板裂缝的成因与控制 篇11
关键字地下室墙板;裂缝成因;控制措施
中图分类号TU746文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)051-0145-01
地下室墙板施工由于混凝土用量大,在目前基础工程施工中出现困难很多,如工程条件复杂、施工技术要求高、泵送混凝土现浇施工时混凝土标号高、水泥用量大、水化热温升高、外墙厚度不大、散热快、温差和失水收缩大、墙体混凝土的养护措施不易实施等,在工程施工期间易出现早期裂缝,裂缝宽度和数量也随时间延长而逐渐增加。可见如何控制地下室墙板裂缝是确保工程质量迫切需要解决的问题。
1裂缝成因
1)塑性裂缝。塑性裂缝是指混凝土浇筑后尚处于可塑状态地产生的裂缝,主要分为塑性沉降裂缝和塑性收缩裂缝。在地下室墙板浇筑初期由于两侧模板还没有拆除,混凝土裸露在空气中的面积很小,不会发生大面积失水现象,因此,此时发生的塑性裂缝主要表现为塑性沉降裂缝。
混凝土浇筑后,在重力和振动成型作用下,其中的粗骨料等密度大的颗粒缓慢沉降密实,水泥浆、水、气泡等轻质成分则上浮到混凝土面层,混凝土在浇筑振捣过程中,因沉降而使体积缩小,若沉降是均匀的,就不会出现裂缝。但是,由于混凝土沉降时受到结构钢筋、对拉螺栓、预埋件以及大的粗骨料等构件物质的局部阻碍或约束,在截面、钢筋密集等的结构变化处,由于混凝土本身各部位相对沉降量相差过大,导致混凝土内部产生拉应力,而此时混凝土抗拉强度又很小,因而很容易产生裂缝。
2)干燥收缩裂缝。干燥收缩主要是由于水分在硬化后较长的时间段产生的水分蒸发引起的。由于集料的收缩很小,因此混凝土的干燥收缩主要是水泥石干燥收缩造成的。水泥石干燥收缩理论有表面吸附学说、毛细管张力学说和夹层水学说等,但不管是哪种学说,混凝土的干燥收缩都是由于混凝土失水而造成的。混凝土的水分蒸发、干燥过程是由外向内,由表及里逐渐发展的。由于混凝土的水分蒸发干燥非常缓慢,产生干燥收缩裂缝多数在一个月以上,时间长的甚至到达一年半载,开始裂缝发生在表面很浅的位置,裂缝细微,有时呈平行线或网状,常常不会引起人们的注意,但随着时间的逐渐推移,由于碳化和钢筋锈蚀的作用,干缩裂缝对钢筋混凝土结构,特别对墙板等薄壁结构的抗渗性和耐久性将会产生严重的影响。
3)温度裂缝。水泥水化过程中会放出大量的热量,主要集中在混凝土浇筑后的前7天内,一般每克水泥可以放出50J的热量,由于混凝土内部和表面的散热条件不同,因而使混凝土内部温度比混凝土表面的高,形成较大温度差,造成温度变形和温度应力,当温度应力超过混凝土的内外约束应力(包括混凝土抗拉强度)时,就会产生温度裂缝。
2施工控制措施
基于对以上裂缝成因的分析,控制地下室墙板裂缝的基本原则是:尽量减少混凝土的收缩变形,提高混凝土自身的极限拉伸能力。为此采取下列措施,以控制地下室混凝土墙板有害裂缝的发生。
1)原材料的选择,原材料对防止墙板裂缝的产生是工程设计、施工过程中不可忽视的重要因素,应该根据建筑材料的性质认真选择。骨料:粗骨料应选用大粒径、级配良好的碎石、卵石,含泥量不大于1%;细骨料应选用中粗砂,含泥量不大于2%;水泥:应选用中低水化热的水泥品种,如矿渣硅酸盐水泥;外加剂:膨胀剂如特密斯、UEA等已在混凝土工程中广泛使用,它使混疑土产生微膨胀,抵消混凝土收缩产生的部分应力,提高混凝土的密实度,对防止混凝土收缩裂缝起到了显著的效果;外掺料:加入粉煤灰,由于其具有一定的活性,不但可以代替部分水泥,还能改善混凝土的粘塑性、可泵性和后期强度,同时水化热也得到了降低。
2)提高混凝土早期强度。混凝土等级由设计确定,但采用早强收缩变形较小水泥,可提高混凝土早期抗拉强度,混凝土配比中应适当掺用减水剂、粉煤灰,以及改善施工条件等手段,尽量降低混凝土的水灰比和水泥用量。
3)选用适宜的钢筋直径和配筋率。以小直径、高密度配筋为原则。水平钢筋布置的细而密一些,墙板底部增加构造配筋,提高墙板抵抗来自底板约束影响的能力。
4)将石子的含泥量控制在小于1%,选取粒径为0.5-4cm级配石子。砂应选用二次过水砂,含泥量严格控制,不大于1.5%,以减少混凝土收缩变形造成混凝土抗拉强度降低。
5)对浇筑后的混凝土进行二次振捣,排除混凝土内部气泡和空隙,增加混凝土的密实度,提高混凝土与钢筋的握裹力,从而提高混凝土的抗裂性。但必须掌握混凝土二次振捣时间,即混凝土经二次振捣后能恢复到塑性状态的时间。
6)混凝土浇筑后应尽量延迟墙板的拆模时间,尽量用木模,保持模板湿润。拆模后用简易遮阳保温措施(如斜靠钢管、外覆编织布等)或喷养护液用塑料布覆盖。夏季施工时,墙板拆模验收后,尽快组织回填土施工,缩短地下室墙体暴露的时间。
7)混凝土墙板施工中,根据现行规范要求设置伸缩缝和后浇带,缩小一次浇筑混凝土的长度,减少墙体边长(周长)带来的不利影响。浇筑时应分段从墙体端部相向振捣。
3裂缝的治理措施
地下室混凝土墙板一旦发现裂缝,应及时进行检查、修补,如裂缝出现在回填土以前,修补层要设置在墙体的迎水面。近年来,混凝土裂缝的修补方法发展较快,处理方法日趋成熟,常用的有嵌缝、涂布、贴补、灌浆四种方法,其中在工程实践中使用广泛且较为有效的方法是涂布和灌浆。
1)表面涂布法。表面涂布法适用于修补稳定的裂缝。地下室混凝土墙板的裂缝在一段时间后趋于稳定,适用表面涂布法。可根据结构的使用要求选择表面涂布用的材料,材料必须具有密封性,并且不透水,其变形性能应与被修补的混凝土性能相近。目前使用较多且效果明显的有851防水涂料、氰凝等。表面涂布法施工简便,既可涂敷,也可喷涂,适用的范围较大。
2)嵌缝法。将混凝土的裂缝剔开成“V”形或“U”形的槽口,然后清理掉浮灰,先涂上一层低粘度的树脂或界面处理剂,再填嵌填充料,最后施工填充料的保护层。常用的填充料有聚氨脂密封膏、改性沥青基密封膏、聚硫密封膏、水溶性丙烯酸密封膏等。保护层可采用水泥砂浆或粘贴卷材。
3)表面贴补法。该法是用胶粘剂把橡皮或其它止水材料贴在混凝土的裂缝部位,达到密封裂缝,防渗堵漏的目的。止水材料常用的氯丁胶皮、橡皮、高分子防水材料等。
4)化学灌浆法。化学灌浆法是将化学浆材压入混凝土裂缝内,以达到密封裂缝、防止渗漏的目的,是目前应用最广泛和最有效的一种修补方法,它常和凿槽嵌缝等表面处理措施结合运用。化学灌浆材料常用的有水溶性聚氨酯、甲凝(甲基丙烯酸酯)、环氧树脂、氰凝(氨基甲酸酯)、丙凝(丙烯酰胺)等。现阶段选用较多的是水溶性聚氨脂,它具有良好的亲水性,且可灌性强、强度也较高。
4结束语
影响地下室墙板裂缝的产生因素较多而且对结构的性能影响较大,产生房屋裂缝后往往很难进行修复工作。因此,在结构设计和房屋施工时就应重视裂缝的产生,采取有效的技术措施避免和减少裂缝的发生和发展,保证房屋结构的正常使用和耐久性能。
参考文献
[1]王文俊.浅析地下室墙板裂缝的产生与控制.2003.
[2]盛雷.地下室墙板混凝土裂缝原因修補与防控.2010.
地下结构裂缝 篇12
厦门海峡交流中心二期项目位于厦门国际会展中心北侧, 建设用地为滩涂地回填而成。该项目地下3层, 地上2栋48层塔楼, 裙楼5层, 其中地下建筑面积约12万m2。地下室结构形式为框剪结构, 基础形式为桩筏基础, 底板底标高为-15.95m, 地下水位相对建筑标高为-0.9m。地下室东西宽189.2m, 南北长236.7m, 属“超长、超宽、超埋深水位地下室结构”, 采用“跳仓法”施工工艺后原设计的所有后浇带被取消了。
地下室底板混凝土为C40P8 (塔楼部分) 及C30P8, 外墙及地下室顶板室外部分混凝土均为C30P8。底板厚度为600mm, 承台厚度分别为3.0m及4.5m (塔楼部位) 、2.0m (裙楼部位) 、1.2m (纯地下室部位) ;地下室室外顶板厚度为180mm, 覆土约1.0-1.5m;3层地下室外墙厚度自下而上分别为600mm、500mm、400mm, 层高分别为4.2m、3.9m、5.7m。
2 设计方面措施
2.1 节点构造措施
为避免应力集中, 应尽量避免结构断面的突然变化, 当不可能避免时, 应作局部渐变过渡及补强处理。
⑴由于主楼筏板厚度为4.5m及3.0m, 而周边底板厚度为0.6m, 厚度差异较大, 设计在厚薄底板交接处设计渐变截面, 并进行构造加强处理, 以避免应力在交接处过于集中, 其构造如图1所示。
⑵顶板室内外高低差较大 (主要为1.5m-2m) , 造成框架梁在高低差处相邻跨未能连续, 大于0.6m时, 设计在梁高低差处采取加腋处理, 具体做法大样如图2所示。
2.2 钢筋构造措施
抗温度及收缩应力的钢筋采用“细”而“密”的设计原则。“细”而“密”的钢筋将约束混凝土的塑性变形, 平衡混凝土的内应力, 提高混凝土的极限拉伸, 减少裂缝的出现机率。混凝土极限拉伸和钢筋直径及间距的关系见式:
式中:
εpa——配筋后的混凝土极限拉伸;
Rf——混凝土的抗裂设计强度 (MPa) ;
p——配筋率×100;
d——钢筋直径 (cm) 。
⑴本工程地下室外墙体水平分布筋除满足强度计算要求外, 其设计配筋率不小于0.4%, 水平钢筋直径采用12~14mm, 间距均为100mm, 且设置在竖向受力钢筋的外侧。
另外, 为提高外墙抗渗水平, 地下室外墙与土壤直接接触的外侧钢筋混凝土保护层设计厚度为50mm, 并在保护层中设置Φ6@150双向钢筋网片, 以有效减少混凝土的开裂, 钢筋网与墙内受力钢筋之间用Φ6@600拉结, 梅花形间隔布置。
⑵地下室底板及顶板配筋在满足强度设计基础上, 均构造配置双层双向拉通钢筋网, 底板为双层双向ф18@150, 顶板为双层ф12@150。当楼板板面负筋未拉通时, 设置温度筋, 按要求配置双向温度收缩钢筋网, 配筋率≥0.1%, 钢筋网与周边板面钢筋搭接长度300mm。
2.3 混凝土等级控制
为了减少混凝土收缩, 设计考虑尽可能降低水泥用量, 除主楼底板混凝土强度等级为C40, 其余地下室底板、外墙及楼顶板混凝土强度等级均为C30, 混凝土强度设计等级均控制在C30-C40。同时, 附墙柱混凝土强度等级与墙体相同, 方便施工操作的同时防止墙柱交界处开裂。
2.4 底板防水卷材采取“空铺法”
本工程底板防水卷材采用聚合物改性沥青聚胎脂防水卷材, 设计采取“空铺法”施工, 使防水层与基层尽量脱开, 防水卷材在一定程度上起到滑动层的作用, 可以大大减少地基对地下室结构的约束, 进而降低砼的收缩应力, 可有效减少混凝土的开裂。同时, 防水层有足够的长度参加应变, 这对解决防水层被拉裂起到良好的缓冲作用, 避免混凝土收缩变形造成防水层拉裂破损渗水。
3 施工技术措施
3.1 采用“跳仓法”施工工艺
本工程原设计方案根据《混凝土结构设计规范》 (GB50010-2002) 要求, 地下室横向和竖向共设置15条贯穿整个地下室底板、楼板、顶板及外墙的后浇带。后浇带是取消永久变形缝的比较成熟的方法, 但大量结构后浇带给施工带来困难, 进而对地下室混凝土结构变形裂缝控制造成很大的难度。结合本工程地下室特点, 综合考虑质量、工期等多方面因素, 经各有关部门及专家论证对比, 本工程地下室采用“跳仓法”施工工艺, 取消原设计的结构后浇带。
⑴“跳仓法”施工原理及优点
“跳仓法”施工原理是运用“抗放兼施, 先放后抗”的原则进行施工, 通过合理设置跳仓间距, 在跳仓施工阶段, 释放混凝土早期应力, 即所谓“先放”, 在封仓阶段, 混凝土的抗拉强度已经有所增长, 充分利用混凝土的约束减小应变, 即所谓“后抗”, 并通过封仓后及时做防水层、回填土等措施, 避免混凝土结构长期暴露在空气中, 使结构承受收缩和温差作用减到最小, 进而达到控制混凝土裂缝的目的。
而取消后浇筑带, 减少了后浇带混凝土界面剔凿、垃圾清理、后浇带支撑等大量工序, 进而减少基础底板、顶板及外墙防水施工控制渗漏的隐患, 同时可以提前进行地下室防水和土方回填施工, 有利于结构抵抗温差裂缝。
跳仓法由于浇筑的连续性, 并不需要特别处理施工缝, 同时施工缝的数目较采用后浇带方式大量降低, 从而降低了开裂渗水的机率。
⑵“跳仓法”工艺控制要点
本工程地下室尺寸为189.2m×236.7m, 底板、墙体、梁板 (含顶板) 属于大体积超长混凝土结构。地下室底板及各层楼板依据“跳仓法”工艺划分成34个仓块, 地下室外墙划分成18块仓块, 每块长度控制在40m左右, 第27仓和32仓为2#、3#塔楼基础大筏板。具体详见图3。
跳仓法的控制原则为“隔一跳一”, 即至少隔一仓块跳仓或封仓施工, 相邻仓位混凝土浇筑时间间隔不宜小于7d, 封仓间隔施工时间宜为7-10d。
3.2 混凝土配合比设计确定及原材料选择
⑴混凝土配合比设计确定
(1) 本工程地下室混凝土等级C30P8、C40P8配合比设计均采用混凝土60天强度作为混凝土配合比强度设计指标, 达到减少水泥用量以降低水化热目的。
(2) 所配制的混凝土拌合物, 到浇筑工作面的塌落度控制为120±20mm。
(3) 粉煤灰等掺合量的总量不大于混凝土中胶凝材料用量的40%, 具体掺量为100-120KG/m3。
(4) 水胶比<0.45;每立方混凝土用水量不超过160KG。
(5) 砂率为38%-42%。
(6) 混凝土初凝时间6-8h、终凝时间10-12h。
⑵原材料选择
(1) 水泥:选用中热或低热的水泥, 采用普通硅酸盐水泥 (非早强型) 。7天的水化热不超过270KJ/KG, 3天的水化热不超过240KJ/KG, 水泥的比表面积为300-350m2/kg, 尽可能选用水泥比表面积小的水泥。
(2) 掺加外加剂:采用聚羧酸高性能缓凝减水剂, 外加剂掺量占胶凝材料的比重0.8%-1%, 可减少水用量, 减少水泥用量, 同时提高混凝土的和易性和可泵性。
(3) 掺加外掺料:Ⅰ级粉煤灰, 代替部分水泥, 可降低混凝土的水化热, 同时改善混凝土的可泵性。
(4) 细骨料:采用中、粗河砂为宜, 模数为2.5-~.0, 含泥量≤1.5%, 泥块含量≤0.5%。采用细度模数大、粒径大的沙子, 可大大减少水泥及水的用量, 在满足可泵性的前提下, 尽可能减少砂率, 以避免对混凝土强度产生不利影响。
(5) 粗骨料:采用选取粒径大、强高、级配好的花岗岩碎石子, 5-40mm连续级配, 含泥量≤0.8%, 泥块含量≤0.5%, 尽量在满足施工条件的前提下, 采用粒径大、级配良好的石子, 可以减少水泥用量, 减少用水量, 改善和易性, 提高混凝土的抗压强度。粗骨料的形状对混凝土的和易性和用水量有较大影响, 针片状颗粒重量比例不应大于15%。
(6) 拌合水的质量应符合国家现行标准《混凝土用水标准》JGJ63的有关规定。
(7) 为控制混凝土的入模温度, 使其浇筑温度不超过28℃ (指混凝土入模振捣后, 在50-100mm深处的温度) , 要求混凝土搅拌站采用低温水拌制混凝土, 骨料放置在遮阳避雨篷中, 避免阳光直晒, 以降低原材料的入机温度。
3.3 混凝土浇筑和振捣控制要点
⑴混凝土的入模温度≤30℃, 如温度过高时, 可在搅拌用水中加入适量的冰屑以降低混凝土拌合物的温度。
⑵采用斜坡分层连续浇筑的方式进行混凝土施工, 所有水平分层或水平构件的混凝土均用振动棒振捣密实, 层间最长的间歇时间不应大于混凝土的初凝时间, 水平构件的混凝土表面除用振动棒振捣外, 还应在面层混凝土浇筑2-3小时后, 用平板振动器进行纵横向振捣, 顺边搭接振捣宽度不少于50mm。
⑶剪力墙竖向施工缝周边的混凝土浇筑应放慢浇筑速度, 待分层振捣密实后, 方可继续向上浇捣混凝土;底板施工缝周边的混凝土, 第一次浇筑高度应略比止水钢板高2-3cm, 宽度不少于1.2m宽, 待振捣密实后, 方可继续往上浇捣混凝土, 以保证施工缝处混凝土的浇筑质量。墙体砼的浇筑从每仓墙体一端向另一端均匀推进浇筑, 浇筑点不能过于集中, 当墙体有洞口时, 洞口两段混凝土浇筑高度要保持一致, 墙体砼分层浇筑, 每次浇筑高度为500mm。
⑷混凝土浇筑振捣应“好好打”, 加强振捣, 避免漏振、过振, 以期获得密实的混凝土质量, 提高混凝土密实度和抗拉强度。浇筑后, 及时排除表面积水, 约2-3小时后, 进行一次面层抹压, 防止早期收缩裂缝的出现。
⑸大体积混凝土浇筑完成后应及时进行表层二次抹压处理, 初凝时 (脚踩上去, 脚印呈现4-5mm的凹陷为宜) , 随即用木抹子进行抹压处理, 应做到“随裂随压”, 二次抹压后应立即进行保温保湿养护。
⑹为保证上返部位混凝土的密实, 外墙上返部位宜采用先浇筑底板、楼板混凝土, 再浇筑上返部位混凝土的方法。即待底部混凝土稳定或接近初凝后, 再浇筑上返部位的混凝土, 且不能漏振。
3.4 混凝土的养护与成品保护
⑴混凝土养护的意义有两个, 一是控制混凝土的内外温差, 延长散热时间, 防止表面裂缝, 控制温度收缩;二是使混凝土表面保持湿润, 使之充分水化, 提高混凝土的抗拉强度, 避免过早出现体积收缩, 使收缩出现时混凝土已具备基本抗裂能力。
(1) 顶、底板大体积混凝土的养护:混凝土二次抹压压光后, 及时进行保温保湿覆盖养护, 也可在混凝土浇筑完毕并硬化后, 采用蓄水50-100mm的养护方法, 养护时间≥14d。夏季高温天气, 混凝土养护以保湿为主的, 直接覆盖一层土工布 (土工布规格采用300g/m2) , 然后再进行连续喷雾养护;冬季低温天气, 混凝土养护以保温为主, 先覆盖一层塑料薄膜, 然后覆盖土工布, 接着再进行连续喷雾养护, 现场派专人进行浇水。
(2) 外墙混凝土的养护:混凝土浇筑完毕, 应带模浇水养护7d;拆除模板后, 可在墙体顶部架设喷淋管持续浇水养护, 也可在墙两侧挂麻袋或土工布等, 覆盖喷水养护, 养护时间≥14d。
(3) 大体积混凝土的养护应实施信息化管理, 即合理布设测温点, 对混凝土浇筑体的里表温差和降温速率进行现场监测, 当实测结果不满足温控指标要求时, 应及时调整保温与养护措施, 防止出现有害裂缝。
⑵混凝土成品保护。
(1) 大体积混凝土养护期结束后, 地下结构 (含地下室顶板) 应及时回填土, 不宜长期暴露在自然环境中。
(2) 楼面混凝土养护期间, 应至少3天以后方可上施工荷载, 且混凝土强度必须达到1.2MPa以上。
3.5 跳仓施工缝处理
跳仓接缝处应按施工缝的要求设置和处理, 在地下室底板、外墙、顶板垂直跳仓缝及外墙反口水平施工缝处沿构件的厚度方向中间位置均应预埋止水钢板, 其中底板、外墙、顶板垂直跳仓缝应采用Φ12钢筋焊接钢筋支架网并绑扎20目的钢丝网片 (靠先浇筑混凝土的底板侧) 的支撑形式留置施工缝, 具体做法见图4。
相邻仓块错位搭接不小于1m, 以避免形成线连接施工缝。
施工缝在封仓前, 应将施工缝处 (钢丝网可不用凿除, 但不能存在空腔) 的杂物、混凝土浮浆、松散混凝土块、止水钢板上的混凝土清除干净, 并进行清洗湿润, 以保证混凝土接缝处的施工质量。
4 结语
⑴地下室结构防渗漏的首要工作是防治地下室结构裂缝的出现和发展, 而设计方面的预控措施在结构裂缝控制中起到重要作用。
⑵根据地基、结构、施工等条件, 选择采用“跳仓法”施工工艺, 并依据“抗”、“放”结合的原则, 可以有效地减小或抵消混凝土结构的收缩及温度应力, 对超大地下室结构裂缝控制效果显著。
参考文献
[1]王铁梦.“抗与放”的设计原则及其在“跳仓法”施工中的应用, 北京:中国建筑工业出版社, 2007.12
[2]GB50119-2003.《混凝土结构设计规范》[GB50010-2002].