（铁道第三勘察设计院集团有限公司）
【摘 要】地下室外墙产生竖向裂缝的特征进行介绍总结，对产生裂缝的原因进行分析，根据裂缝宽度的大小对其进行了处理方案说明，尝试对产生裂缝的影响因素以及对裂缝控制措施进行探讨，为类似工程提供参考经验，以减少裂缝对建筑物的不利影响。
【关键词】地下室外墙；竖向裂缝；处理方案
1．引言
随着城市建设的发展，地下空间的利用也愈来愈大，地下室的建设也朝更深更大的方向发展，地下室的外墙出现裂缝的情况比较普遍，成为影响工程质量的一个重要的方面，直接影响建筑物的使用功能，降低建筑物的耐久性。
2．结构设计说明
天津市某工程，地下室为一层，双向尺寸大约60X60m，高度5.4m，混凝土墙厚400mm。施工时根据后浇带分成大约30mX30m的4个区域。
地下室外墙的混凝土强度等级C40，抗渗等级P6。框架柱柱网尺寸为8400～9450mm，框架柱截面尺寸为700X700mm。地下室挡土墙厚度一般为400mm，地下室外墙体水平分布钢筋置于竖向纵筋内侧，纵筋直径25mm，间距100mm，水平分布筋直径16mm，间距150mm。墙外侧钢筋保护层厚度50mm，内侧钢筋保护层厚度35mm。
3．裂缝情况介绍
3.1裂缝出现时间
（1）按初始施工工艺，地下室外墙混凝土浇筑完成后24小时拆模，拆模初期未见裂缝，待淋水养护约24小时后，裂缝出现。
（2）经调整施工工艺，延长拆模时间，改为混凝土浇筑完成后48小时拆模，拆模后12小时内出现裂缝， 采取60小时拆模时，拆模过程中即出现裂缝，由此推断，裂缝形成时间在混凝土浇筑完成48～60小时之间。
3.2裂缝表观特征
（1）裂缝大多数发生在与柱相连接的墙上，垂直于底板面。
（2）裂缝从上至下连通，离底板面约0.3～0.5m处终止。
（3）连墙柱两侧裂缝相对较多，第一条距柱边0.3～0.6m，其余裂缝比较均匀分布在墙中。
（4）地下室外墙拐角处及后浇带两侧未见裂缝，第一条裂缝距离墙拐角或后浇带边缘3.5～4.5米。
（5）墙跨中部位裂缝平均间距1.2～1.5米。
（6）经微裂缝观测仪实测，裂缝宽度一般都在0.10～0.20mm之间。
（7）经采用超声波探伤检测，墙面外侧裂缝深度48～75mm，内侧裂缝深度25～41mm。
（8）经对具有代表性的裂缝宽度跟踪观测比对，未见裂缝有明显发展变化。
4．裂缝产生原因分析
混凝土构件的开裂是由于混凝土的拉应力超过了混凝土的抗拉强度。
外墙的水平应力σx是主要控制应力，是经常引起垂直裂缝的应力，外墙的中部即剪应力等于零的位置σx为最大值，该值与混凝土的弹模、线胀系数、温差、收缩差、长高比、长度、约束度和徐变及配筋有关。混凝土的温度应力和温差成正比，升温为正，引起压应力，降温为负，即引起拉引力，混凝土的收缩值换算为当量温差，此当量温差是负值，应力为拉应力。因此，当混凝土结构的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，在墙的中部出现第一条裂缝，一块分成两块，每块板又有自己的应力分布，且其图形完全相似，但其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，则形成第二批裂缝，如此持续下去，直到σxmax 小于或等于抗拉强度，裂缝稳定，不再增加。由于混凝土早期强度较低，抗拉强度更低，因此，在拆模后容易出现裂缝，随着裂缝的产生和混凝土强度的增加，裂缝的发展逐渐稳定。
结合本工程裂缝特点，墙体裂缝为混凝土收缩应力裂缝。即混凝土硬化后，在没有外加荷载的作用下，因自身的收缩而产生裂缝。
5．裂缝产生因素分析
裂缝产生的因素是多种多样的，与材料、设计、施工等都有很大关系。
5.1 原材料影响因素。
（1）粗细骨料质量不良。配比混凝土选用的石子和沙子含泥量大，石子不坚固，最大粒径偏大，且骨料级配和粒形较差，原材料吸水率过大，含有碱活性骨料等。
（2）水泥品种、用量配比选用不当。选用了矿渣硅酸盐水泥、快硬水泥等收缩性较大的水泥。
（3）矿物掺合料比重偏大，超过胶凝材料的20%以上，导致混凝土凝结力较低。外加剂选择不当，未考虑外加剂对混凝土水化热、收缩性的影响。
（4）混凝土和易性较差，塌落度过小或过大。
5.2 设计影响因素
（1）地下室外墙没有设置伸缩缝，长度过长，混凝土收缩应力太大，导致裂缝的产生。
（2）混凝土强度等级选用C40以上，强度等级越高，水化热越大，墙体容易开裂。
（3）设计墙体厚度较薄，钢筋直径偏大，不利于裂缝的控制。尤其是水平分布钢筋放在内侧，对控制墙外侧竖向裂缝作用不明显。
（4）控制混凝土裂缝的构造措施较少，没有采用补偿收缩混凝土，没有添加抗裂外加剂、碳纤维等抗裂材料。当保护层厚度较大时，未设置抗裂钢筋网片。
5.3 施工影响因素
（1）施工措施控制不严格，施工质量控制不到位，混凝土振捣不够或过度。
（2）浇筑混凝土前未充分湿润模板，混凝土水分被模板吸收，引起混凝土收缩。 且入模时温度较高，混凝土白天和夜间温差过大。
（3）拆模过早，导致混凝土水分的丧失过快和降温过快，收缩应力增加。
（4）养护不及时，不到位，没有进行苫盖，水分流失过快，混凝土表面总处于干燥状态。
6．防止裂缝产生的综合措施
6.1合理选用原材料，优化配合比设计
（1）水泥宜选用水化热较低的水泥；强度较高的水泥能减少水泥用量，有利于防裂。外加剂选用减水率较高的高效减水剂以及性能优越的膨胀剂，若为泵送混凝土还须掺入缓凝剂，最好选用复合型外加剂，既满足多种性能要求，又方便施工。
（2）砂、石骨料应选用中、粗砂，且砂含泥量严格控制在3%以内，根据泵送能力，尽量选用粒径较大的碎石，有条件时选用5-40mm粒径的级配石。
（3）尽量采用强度等级较低的混凝土，不宜超过C40，最好在C35以下。在满足混凝土强度等级和抗渗要求的前提下，尽量减少水泥掺量。尽量选用高性能混凝土，如采用补偿收缩混凝土，在混凝土中掺入适量的膨胀剂，使混凝土产生微量膨胀来补偿其产生的收缩；严格控制水灰比，宜控制在0.5以下，水灰比的降低，将会提高混凝土的弹性模量，提高其抗裂性能。
6.2优化工程设计
提高墙体的强度和刚度是防止墙体开裂的有效措施，可适当增加墙体厚度和配筋率。合理调整建筑物“重心”和“形心”的位置，尽量让其重合，减少偏心倾斜。基础设计应与上部结构荷载相协调，确保建筑物均匀沉降；由于墙体裂缝是竖向产生，合理利用横向分布筋；墙体筋设计应采用细径密排，最好采用双层双向钢筋，角部设置放射筋，预留洞口等薄弱部位应设置加强筋，且水平分布钢筋放在外侧，在满足规范要求的前提下尽量减小钢筋的保护层厚度。在保护层厚度较大的情况下，可设置抗裂钢筋，布置“细而密”的抗裂钢筋、增加钢丝网片等能够有效分散应力集中现象，提高抗拉性能。
6.3做好施工管理，加强施工过程控制
混凝土浇筑前，先对模板洒水湿润，防止模板过多吸收表面混凝土内水分，造成混凝土干缩。昼夜温差大的情况下，在内外模板外覆盖草帘，加强保温和保湿；加强混凝土的养护工作，养护工作应尽早进行，并适当延长，但不宜过早采取松模浇水的做法，以免加剧温差；减小浇水养护间隔；延缓拆模时间，墙板内部与表面温差小于15℃以下时方可拆模。
7．裂缝处理方案
7.1裂缝处理方案
现行比较常用的做法是采用做V形槽，然后在槽内填充高强度粘结性材料进行封堵的方法。V形槽的尺寸一般是沿裂缝切出宽约10mm、深10～20mm。根据裂缝宽度的不同，在V形槽内采用不同的粘结性材料。
当裂缝宽度在0.01～0.10mm之间，可灌入环氧氨脂；裂缝宽度在0.10～0.30mm之间，可灌入环氧树脂胶泥；裂缝宽度大于0.3mm，可直接采用水泥灌浆。
本工程的裂缝宽度在都在0.10～0.20 mm之间，采用涂抹环氧胶泥封闭的方案对裂缝进行处理。环氧树脂胶泥具有抗渗、抗冻、耐盐、耐碱、耐弱酸腐蚀性能，与混凝土粘结力强。热膨胀系数与混凝土接近，不易与混凝土基体脱开，耐久性好，可在潮湿环境下硬化，使用寿命可达50年以上。适用于混凝土构件表面裂缝修补。
7.2环氧树脂胶泥施工流程
（1）表面处理
用角磨机沿裂缝走向对墙面进行打磨处理，表面打磨宽度不小于10mm，裂缝处打磨深度不小于10mm，使混凝土墙面粗糙，提高环氧胶泥与混凝土墙面的粘结力，打磨完后用钢丝刷及压缩空气将混凝土碎屑粉尘清除干净。
（2）环氧树脂胶泥配置
检查内装乳液、固化剂、专用砂浆均无破损、漏洒、受潮结块现象，每桶中的装配比例为乳液：固化剂：专用砂浆=1：3：16。
配料时，先将乳液和固化剂摇匀后按照1：3的比例倒入桶中，并充分搅拌混合均匀，然后边搅拌边缓慢加入专用砂浆，直至搅拌成均匀的胶泥状。如果混合后较粘稠或不易搅拌均匀，可加入少量清水稀释（掺水量不超过胶泥重量的10%）。
（3）封闭
用抹刀将调和均匀的环氧树脂胶泥涂抹在墙面打磨部位，涂抹时要边压实边抹光，裂缝处厚度不小于10mm，封闭完成24小时后方可进行下一道工序施工。待环氧胶泥硬化后，将环氧胶泥表面打磨平滑，以免影响防水施工。
8．结论
本工程地下室外墙裂缝为混凝土收缩应力裂缝，宽度未超过规范限值要求，且经过一段时间的观测，裂缝数量无新增，宽度和深度未发展，采用做V形槽涂抹环氧胶泥封闭的方案对裂缝进行处理，效果很好，满足了耐久性要求。通过影响裂缝产生因素的详细说明和控制措施的总结，为类似工程提供参考经验。
参考文献：
[1]王爱梅，蒋新山.地下室混凝土长墙裂缝防治综合技术的案例研究[M].工业建筑.2011第41期
[2]王铁梦.工程结构裂缝控制.北京：中国建筑工业出版社
论文作者:黄建勇
论文发表刊物:《工程建设标准化》2015年6月
论文发表时间:2015/10/15
标签：裂缝论文; 混凝土论文; 应力论文; 胶泥论文; 地下室论文; 外墙论文; 钢筋论文; 《工程建设标准化》2015年6月论文;