论文部分内容阅读
【摘 要】如何控制外墙有害裂缝的产生，是建筑界应该重视的问题之一。本文试图通过对外墙裂缝的成因进行综合分析，提出有效的防范措施，可以减少或消除这类工程质量问题，降低工程的维护费用。
【关键词】地下室外墙；裂缝；原因；控制措施
随着城市建设步伐的加快和城市空间资源的逐步减少，几乎所有新建建筑都充分利用地下空间建造地下室。许多建筑物地下室混凝土外墙在施工期间出现早期裂缝，其宽度及数量均随时间的推移而增加。本文拟对地下室混凝土外墙变形裂缝产生的原因及预防措施作初步探讨。
1 地下室混凝土外墙产生裂缝的原因
1.1 设计原因
结构设计若只重视承载力极限状态而忽略正常使用极限状态以及温湿度的影响，忽略构造设计及构造配筋的作用，保护层偏厚，都会导致裂缝的产生。采用高强度钢筋等强代替中低强度钢筋，导致钢筋使用应力显著增加，应力的增加与裂缝宽度成正比；用粗直径钢筋等强代替细直径钢筋，增加钢筋间距，导致钢筋和混凝土的共同作用降低。结构设计时对结构物的沉降差异考虑不够，也会造成地下室混凝土外墙产生裂缝。
1.2 材料原因
商品混凝土具有均质性高，施工效率高，环境保护好的特点，但为了施工便利而增加商品混凝土的和易性，使得水泥用量、水用量增加、会使水泥活性增加，比表面积增大、水灰比增大、骨料粒径减少、砂率提高、坍落度增大，导致水化热及收缩变形显著增加，体积稳定性下降。混凝土含泥量对控制裂缝十分重要，粗细骨料中含泥量越大则收缩越大，抗拉强度也就越低。
1.3 施工原因
混凝土搅拌时间不足或过长，拌和后到浇筑时间间隔过长，泵送时增加用水量、水泥用量，导致水灰比增大，坍落度增大，混凝土体积稳定性下降。模板支撑刚度不够，浇捣时模板变形漏浆。钢筋绑扎位置不正确或钢筋过密，钢筋搭接、锚固不良，钢筋、预埋件被扰动，导致浇筑不均匀。混凝土捣实不良，骨料下沉、泌水量大，表面失水过快，以致混凝土早期收缩较大，表面容易产生裂缝。混凝土浇筑时材料供应不上，造成施工冷缝产生。
1.4 养护不当
封闭或敞开环境中的裂缝程度取决于环境温度湿度变化。养护措施不当或养护不及时，养护初期遭受急剧干燥（日晒、大风）或冻害极易造成混凝土早期收缩，易产生裂缝。此外，混凝土表面强度过低就进行下道工序，过早拆除模板、模板拆除不当，也会造成混凝土裂缝的产生。
1.5 体型大
随着地下空间的大量利用，地下室体型越来越大，墙板总长超过200m，虽不能称作是“大体积混凝土”，却具有大体积混凝土的性质，具有较高温度收缩应力，极易开裂。据研究，温度收缩应力不仅与长墙长高比有关，还与长度的绝对值有关，墙体越长，温度收缩应力越大，越容易开裂。
2 地下室外墙裂缝控制措施
2.1 设计方面
为控制地下室混凝土外墙因混凝土收缩和温度变化而产生的裂缝，墙体中水平分布筋除满足强度计算要求外，其配筋率不宜小于0.4%，钢筋间距不宜大于100mm。墙厚宜大于160mm,并宜双排配置分布钢筋。构造配筋应细而密，应当把水平构造筋配置垂直受力筋外面。
为减少施工中由于混凝土收缩和温度变化对结构形成开裂的可能性，应根据结构条件采取“抗放结合”的综合措施,约束引起的应力或变形，用“放”的方法解决，可以设置变形缝释放约束应力，创造条件给结构以变形的机会。提高混凝土的抗拉强度或极限拉伸，可用“抗”的方法解决，采用细而密的配筋，利用混凝土与钢筋良好的粘结效应及微裂对拉伸的软化利用，提高抗拉能力。
普通混凝土具有良好的韧性，水化热和收缩较小，地下室外墙宜采用普通混凝土，其强度等级不宜大于C35。大面积混凝土中可掺纤维，提高抗塑性裂缝能力。为控制水泥水化热产生的混凝土裂缝，设计中可在预计可能产生裂缝的部位设置诱导缝。
2.2 材料方面
水泥宜采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥；地下室外墙板防裂抗渗要求较高，所用水泥的铝酸三钙含量不宜大于8%。使用时水泥温度不宜超过60℃。
骨料应优选洁净、级配良好的中砂和级配良好、空隙率较小的非碱活性粗骨料。骨料的含泥量和硫酸盐含量不应超过标准规定。骨料宜堆放于棚内，防止太阳直晒或雨雪淋湿，以免影响混凝土拌合物温度和水胶比。
矿物掺合料应符合有关规定要求，粉煤灰掺量不宜超过水泥用量的30%，矿渣粉掺量不宜超过水泥用量的50%，沸石粉不宜超过水泥用量的10%，硅粉不宜超过水泥用量的10%，采用复合矿物掺合料时，其掺量不宜超过水泥用量的50%。
所用外加剂应符合有关规定要求，选用外加剂时，必须根据工程具体情况先做水泥适应性及实际效果试验。
2.3 施工方面
模板及其支架应具有足够的承载力、刚度和稳定性，能可靠承受浇筑混凝土的自重、侧压力、施工过程中产生的荷载。模板安装须构造紧密、不漏浆、不渗水，应准确配置混凝土垫块或钢筋定位器。模板及其支架的拆除顺序及相应的施工安全措施在制定施工技术方案时应考虑周全。后浇带模板的支顶及拆除容易被忽视，由此造成的结构缺陷，应予以特别注意，须严格按施工技术方案执行。
混凝土运输时，应保持混凝土拌合物的均匀性，不应产生分层离析现象，运送频率应保证混凝土施工的连续性。由搅拌、运输到浇筑入模，当气温不高于25℃时，持续时间不宜大于90min，当气温高于25℃时，持续时间不宜大于60min。当混凝土中掺加外加剂或采用快硬水泥时，持续时间应由试验确定。
对现场浇筑的混凝土要进行监控，运抵现场的混凝土严禁随意加水。在施工方案中，应制定好入模混凝土的温度控制、浇筑后的混凝土温度控制措施。一次浇筑高度以混凝土不离析为准，一般每层不超过500mm，捣平后再浇筑上层，浇筑时要注意振捣到位使混凝土充满端头角落，要振捣密实，不得漏振，也不得过振。浇筑时要防止钢筋、模板、定位筋等的移动和变形。
后浇带混凝土浇筑时间应符合设计要求，当无设计要求时，后浇带宜在其两侧混凝土龄期达8周后再行浇筑。施工缝处浇筑混凝土前，应将接茬处剔凿干净，浇水湿润，并在接茬处铺水泥砂浆或涂混凝土界面剂，保证施工缝良好结合。
2.4 养护措施
养护是防止混凝土产生裂缝的重要措施，必须充分重视并制定养护方案，派专人负责养护工作。地下室外墙混凝土浇筑完毕，混凝土达到一定强度（1-3d）后，必要时应及时松动两侧模板，离缝约3-5mm，在墙体顶部架设淋水管，喷淋养护。拆除模板后，应在墙两侧覆挂麻袋或草簾等覆盖物，并宜尽早回填土。冬季施工不能向裸露部位的混凝土直接浇水养护，应用塑料薄膜和保温材料进行保温、保湿养护。
2.5 大体型、长墙处理措施
地下室体型大，墙板总长超过200m，具有“大体积混凝土”特性，施工中应控制浇筑后的混凝土内部最高温度及其与表面的温差、混凝土表面与环境的温差，内部最高温度一般不高于70℃，内外温差不超过25℃，混凝土表面与环境温差不超过15℃。为达到这一要求，在混凝土配合比设计时，应掺用矿物掺合料降低水泥用量，并采用水化热低的水泥；在混凝土表面采用可靠的保温、保湿措施；降低混凝土入模温度。
对于长墙设计施工，除了采用后浇带方法外，还可以采用跳仓施工方法分段间隔浇筑混凝土。分段原则应根据结构条件确定，经过大于10d的养护再将各分段连成整体，在分段之间设置钢板止水带，并仔细处理好施工缝。
3 结语
总之，引起地下室混凝土外墙裂缝的原因是多方面的，只要在设计、材料选用、施工方法、养护及体型处理等方面采取必要的措施，就能够有效地减少地下室混凝土外墙裂缝的产生。
【关键词】地下室外墙；裂缝；原因；控制措施
随着城市建设步伐的加快和城市空间资源的逐步减少，几乎所有新建建筑都充分利用地下空间建造地下室。许多建筑物地下室混凝土外墙在施工期间出现早期裂缝，其宽度及数量均随时间的推移而增加。本文拟对地下室混凝土外墙变形裂缝产生的原因及预防措施作初步探讨。
1 地下室混凝土外墙产生裂缝的原因
1.1 设计原因
结构设计若只重视承载力极限状态而忽略正常使用极限状态以及温湿度的影响，忽略构造设计及构造配筋的作用，保护层偏厚，都会导致裂缝的产生。采用高强度钢筋等强代替中低强度钢筋，导致钢筋使用应力显著增加，应力的增加与裂缝宽度成正比；用粗直径钢筋等强代替细直径钢筋，增加钢筋间距，导致钢筋和混凝土的共同作用降低。结构设计时对结构物的沉降差异考虑不够，也会造成地下室混凝土外墙产生裂缝。
1.2 材料原因
商品混凝土具有均质性高，施工效率高，环境保护好的特点，但为了施工便利而增加商品混凝土的和易性，使得水泥用量、水用量增加、会使水泥活性增加，比表面积增大、水灰比增大、骨料粒径减少、砂率提高、坍落度增大，导致水化热及收缩变形显著增加，体积稳定性下降。混凝土含泥量对控制裂缝十分重要，粗细骨料中含泥量越大则收缩越大，抗拉强度也就越低。
1.3 施工原因
混凝土搅拌时间不足或过长，拌和后到浇筑时间间隔过长，泵送时增加用水量、水泥用量，导致水灰比增大，坍落度增大，混凝土体积稳定性下降。模板支撑刚度不够，浇捣时模板变形漏浆。钢筋绑扎位置不正确或钢筋过密，钢筋搭接、锚固不良，钢筋、预埋件被扰动，导致浇筑不均匀。混凝土捣实不良，骨料下沉、泌水量大，表面失水过快，以致混凝土早期收缩较大，表面容易产生裂缝。混凝土浇筑时材料供应不上，造成施工冷缝产生。
1.4 养护不当
封闭或敞开环境中的裂缝程度取决于环境温度湿度变化。养护措施不当或养护不及时，养护初期遭受急剧干燥（日晒、大风）或冻害极易造成混凝土早期收缩，易产生裂缝。此外，混凝土表面强度过低就进行下道工序，过早拆除模板、模板拆除不当，也会造成混凝土裂缝的产生。
1.5 体型大
随着地下空间的大量利用，地下室体型越来越大，墙板总长超过200m，虽不能称作是“大体积混凝土”，却具有大体积混凝土的性质，具有较高温度收缩应力，极易开裂。据研究，温度收缩应力不仅与长墙长高比有关，还与长度的绝对值有关，墙体越长，温度收缩应力越大，越容易开裂。
2 地下室外墙裂缝控制措施
2.1 设计方面
为控制地下室混凝土外墙因混凝土收缩和温度变化而产生的裂缝，墙体中水平分布筋除满足强度计算要求外，其配筋率不宜小于0.4%，钢筋间距不宜大于100mm。墙厚宜大于160mm,并宜双排配置分布钢筋。构造配筋应细而密，应当把水平构造筋配置垂直受力筋外面。
为减少施工中由于混凝土收缩和温度变化对结构形成开裂的可能性，应根据结构条件采取“抗放结合”的综合措施,约束引起的应力或变形，用“放”的方法解决，可以设置变形缝释放约束应力，创造条件给结构以变形的机会。提高混凝土的抗拉强度或极限拉伸，可用“抗”的方法解决，采用细而密的配筋，利用混凝土与钢筋良好的粘结效应及微裂对拉伸的软化利用，提高抗拉能力。
普通混凝土具有良好的韧性，水化热和收缩较小，地下室外墙宜采用普通混凝土，其强度等级不宜大于C35。大面积混凝土中可掺纤维，提高抗塑性裂缝能力。为控制水泥水化热产生的混凝土裂缝，设计中可在预计可能产生裂缝的部位设置诱导缝。
2.2 材料方面
水泥宜采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥；地下室外墙板防裂抗渗要求较高，所用水泥的铝酸三钙含量不宜大于8%。使用时水泥温度不宜超过60℃。
骨料应优选洁净、级配良好的中砂和级配良好、空隙率较小的非碱活性粗骨料。骨料的含泥量和硫酸盐含量不应超过标准规定。骨料宜堆放于棚内，防止太阳直晒或雨雪淋湿，以免影响混凝土拌合物温度和水胶比。
矿物掺合料应符合有关规定要求，粉煤灰掺量不宜超过水泥用量的30%，矿渣粉掺量不宜超过水泥用量的50%，沸石粉不宜超过水泥用量的10%，硅粉不宜超过水泥用量的10%，采用复合矿物掺合料时，其掺量不宜超过水泥用量的50%。
所用外加剂应符合有关规定要求，选用外加剂时，必须根据工程具体情况先做水泥适应性及实际效果试验。
2.3 施工方面
模板及其支架应具有足够的承载力、刚度和稳定性，能可靠承受浇筑混凝土的自重、侧压力、施工过程中产生的荷载。模板安装须构造紧密、不漏浆、不渗水，应准确配置混凝土垫块或钢筋定位器。模板及其支架的拆除顺序及相应的施工安全措施在制定施工技术方案时应考虑周全。后浇带模板的支顶及拆除容易被忽视，由此造成的结构缺陷，应予以特别注意，须严格按施工技术方案执行。
混凝土运输时，应保持混凝土拌合物的均匀性，不应产生分层离析现象，运送频率应保证混凝土施工的连续性。由搅拌、运输到浇筑入模，当气温不高于25℃时，持续时间不宜大于90min，当气温高于25℃时，持续时间不宜大于60min。当混凝土中掺加外加剂或采用快硬水泥时，持续时间应由试验确定。
对现场浇筑的混凝土要进行监控，运抵现场的混凝土严禁随意加水。在施工方案中，应制定好入模混凝土的温度控制、浇筑后的混凝土温度控制措施。一次浇筑高度以混凝土不离析为准，一般每层不超过500mm，捣平后再浇筑上层，浇筑时要注意振捣到位使混凝土充满端头角落，要振捣密实，不得漏振，也不得过振。浇筑时要防止钢筋、模板、定位筋等的移动和变形。
后浇带混凝土浇筑时间应符合设计要求，当无设计要求时，后浇带宜在其两侧混凝土龄期达8周后再行浇筑。施工缝处浇筑混凝土前，应将接茬处剔凿干净，浇水湿润，并在接茬处铺水泥砂浆或涂混凝土界面剂，保证施工缝良好结合。
2.4 养护措施
养护是防止混凝土产生裂缝的重要措施，必须充分重视并制定养护方案，派专人负责养护工作。地下室外墙混凝土浇筑完毕，混凝土达到一定强度（1-3d）后，必要时应及时松动两侧模板，离缝约3-5mm，在墙体顶部架设淋水管，喷淋养护。拆除模板后，应在墙两侧覆挂麻袋或草簾等覆盖物，并宜尽早回填土。冬季施工不能向裸露部位的混凝土直接浇水养护，应用塑料薄膜和保温材料进行保温、保湿养护。
2.5 大体型、长墙处理措施
地下室体型大，墙板总长超过200m，具有“大体积混凝土”特性，施工中应控制浇筑后的混凝土内部最高温度及其与表面的温差、混凝土表面与环境的温差，内部最高温度一般不高于70℃，内外温差不超过25℃，混凝土表面与环境温差不超过15℃。为达到这一要求，在混凝土配合比设计时，应掺用矿物掺合料降低水泥用量，并采用水化热低的水泥；在混凝土表面采用可靠的保温、保湿措施；降低混凝土入模温度。
对于长墙设计施工，除了采用后浇带方法外，还可以采用跳仓施工方法分段间隔浇筑混凝土。分段原则应根据结构条件确定，经过大于10d的养护再将各分段连成整体，在分段之间设置钢板止水带，并仔细处理好施工缝。
3 结语
总之，引起地下室混凝土外墙裂缝的原因是多方面的，只要在设计、材料选用、施工方法、养护及体型处理等方面采取必要的措施，就能够有效地减少地下室混凝土外墙裂缝的产生。