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【摘 要】目前在我国的城市建筑工程施工中,为了充分利用土地资源,一般都会在建筑设计中进行地下室结构的设计。地下室结构的设计使得建筑增大了一层有效利用空间,并很好的解决了城市越来越多的车辆无处停放的问题。为此,地下室的设计与应用是非常有必要的。但在长期的工程实践中,笔者发现很多地下室在使用过程中都会发生墙体裂缝现象,且随着使用年限的增多,裂缝也会越来越多,这就会使外墙产生严重的渗漏现象。为此,笔者根据自身工作经验,从分析地下室外墻裂缝产生的原因开始,逐步分析了外墙产生裂缝后的危害性,并探讨了如何防治地下室外墙发生裂缝以及在产生裂缝后应当采取哪些补救措施对墙体进行修复加固。
【关键词】地下室;外墙裂缝;处理方案;控制裂缝
目前在我国,几乎所有的高层建筑都在基础以上地表以下设计了一层或两层建筑结构,即地下室结构,以期获得更多的有效利用空间。但值得注意的是,地下室的设计使得整个高层建筑的荷载全部压在基础柱上,这就为基础持力层和柱的刚度提出了很高的要求,不但如此,地下室的施工设计能否达到技术要求的质量标准,对于整个建筑的稳定与安全也是有着极大影响的。为此,在设计地下室以及施工时,都必须要严格控制地下室的设计质量与施工质量。但就目前我国现有的地下室施工状况来看,很多地下室的混凝土墙体施工都存在着不同程度的裂缝病害,且裂缝较少的一般为使用时间较短的新建建筑,而裂缝较多的则为使用年限较长的建筑,由此可以看出,地下室墙体的裂缝会随着使用时间的增多而增多,使得墙体渗漏现象严重。为此,针对这种现象,必须要采取一定的防治与修补处理措施。
1.分析地下室外墙产生裂缝的原因
为了研究地下室外墙为何会产生裂缝,笔者对一批不同使用年限的地下室进行了实地勘查,从观察中可以看出,这些地下室墙体所产生的裂缝主要集中在墙柱与墙身相连接、两个外墙柱之间的中部、外墙的部分转角处等几个部位,且裂缝朝向均为竖向裂缝,而很少发现有横向的裂缝。在对这些裂缝进行了详细分析与研究后,笔者结合自身多年的建筑施工经验,在你对多个方面进行分析后,认为地下室外墙产生的裂缝并非结构性裂缝、也不是沉降裂缝,而是主要由混凝土收缩而形成的塑性变形裂缝。
所谓混凝土的收缩变形,主要有两个方面的原因产生,第一个方面,是由于混凝土本身产生收缩变形。第二个方面,是由于混凝土在温度变化之下产生的变形。混凝土本身产生的收缩变形主要是有以下几个方面构成:首先,混凝土在水泥与水的水化作用后产生的硬化收缩。其次,混凝土浇筑后4-15小时左右,水泥水化反应激烈,分子链逐渐形成,出现水份急剧蒸发现象,引起的失水收缩。第三,大气中二氧化碳与水泥的水化物发生反应碳化后引起的混凝土表面收缩变形。第四,混凝土在干燥和水湿环境变化时产生的干缩和湿胀现象。第五,混凝土在温度变化之下产生变形,主要是由于在温度上升或下降时产生线性膨胀或线性收缩。混凝土浇筑初期由于水化热的作用,混凝土处于升温阶段,处于塑性状态的混凝土基本不产生变形裂缝,但随着混凝土强度的不断提高,混凝土弹性模量上升,在温度的变化之下,收缩就显著增大。
2.混凝土裂缝产生后的危害性
在明确了地下室外墙产生裂缝的原因是因为混凝土的收缩而产生的以后,就需要认识到混凝土裂缝的危害性。首先我们从混凝土裂缝产生后的一般控制范围来讲,我们都知道钢筋混凝土结构一般情况下均带裂缝工作,也就是说其微观裂缝是由其力学性质决定的。通常情况下的温度裂缝,收缩裂缝以及其它一些裂缝某种程度不危及结构安全。根据《砼结构设计规范》(GB50010-2002)的规定,室内潮湿环境下的砼结构的最大裂缝宽度不得大于0.2mm。但在《砼结构加固技术规范》(CECS2590)中规定:露天或室内高湿度环境下的砼结构的最大裂缝宽度小于或等于0.3mm,仍属基本满足设计要求,不需加固处理。
在实际的建筑工程中,当裂缝宽度在0.1-0.2mm左右,水头压力不大时容易出现自愈现象,这是由于砼中存在石灰矿物质,当外界水分通过裂缝渗流时,与CaO反应生成Ca(OH)2,Ca(OH)2与空气中的CO2继续反应生成CaCO3,通过CaCO3的沉积从而堵塞裂缝,减缓渗漏,最终全部自封。但当裂缝宽度超过0.3mm时,由于水压作用,水流经裂缝时,将反应生成物Ca(OH)2和CaCO3冲走,而无法将其沉淀下来,不能堵塞裂缝,因而也就不能抑制裂缝漏水,随着时间的推移,渗水量越来越大,引起墙身钢筋锈蚀,危害结构安全,影响正常的使用功能,因此,我们在施工中要严格控制大于0.3mm的裂缝,做好预防和处理措施。
3.如何防止和控制裂缝的产生
由上文论述可知,混凝土裂缝在最初形成时并不会对建筑结构产生危害,但当混凝土的裂缝宽度达到一定程度时,就会加快建筑结构内部的侵蚀速度,这对于建筑结构的稳定性与安全性来讲,至关重要。为此,我们必须要对地下室的裂缝采取防治措施。笔者提出可以在施工中采取以下防治措施进行处理:
3.1合理增设嵌入砼外壁的砼柱,减小单片砼墙身的长度,通过减小砼墙身的单片长度可以减少因砼收缩而产生的裂缝宽度。
3.2在保证设计配筋率的情况下,调整钢筋的直径和间距,优先采用变形钢筋。配筋时减小钢筋直径,加大钢筋密度,一般情况下间距控制在150mm以内。另外,水平分布钢筋设置在竖向钢筋的外侧,在水平断面有较大变化的地方,增设了抗裂钢筋。
3.3设置后浇带,采用了比原设计等级高一级的微膨胀砼对后浇带进行封闭、封堵。浇筑前对砼的新旧结合面进行了凿毛、清洗和浇水湿润处理。
3.4施工时采用合理的浇筑方法。首先确保预拌砼的质量指标,同时加强现场监控力度,安排专人检测砼的坍落度。砼采用分层浇筑,泵送砼的厚度控制在500mm以内,确保砼振捣均匀密实。由于泵送砼流动性大,安排多人多点同时振捣,严格按皮数逐步上升。
3.5通过掺入外加剂改变砼的力学性能。在浇筑地下室砼时,掺入了JMⅢ高效抗渗抗裂剂,掺量为水泥用量的8%,通过掺入外加剂减少了硬化中硬化后多余游离水分的挥发,增强了砼的抗收缩裂缝的能力。
3.6加强墙身砼的养护。在墙身砼浇筑脱模后对墙身进行了及时的浇水养护,并且在墙身表面挂满草袋,保持草袋长期湿润不干燥,因为保持砼在硬化过程中的充分湿润,一方面能提高砼的强度,另一方面可以减少砼的干缩裂缝。
3.7地下室外墙防水层外侧增设保护墙体,防止回填土过程中破坏防水层,防护墙体完成后及时回填土,减小地下室外壁内外表面的温差,同时减少因温度和湿度变化引起的收缩应力。
4.发现裂缝后的处理
对于已经形成裂缝的地下室墙体,为了避免裂缝进一步扩大,影响到建筑结构性能,必须要对其进行修补加固处理。由于地下室外壁一般情况下要承受一定的水压,而且处在潮湿的环境中。其中裂缝宽度大于0.3mm时,必须进行修复处理。对于一般0.2mm以内的裂缝或毛细渗漏,仅作表面处理,一般采用渗透结晶型堵漏材料,涂刷于地下室外墙表面,通过其渗入砼内部产生反应达到提高其防水性的要求。对于宽度0.3mm及以上的,采用压力灌胶法进行修补,压力灌胶是将胶液灌入裂缝内部,充满整个缝隙,并且形成一定的强度,达到保证砼的整体性、耐久性和防水性。
5.结语
总之,在对建筑工程中的地下室结果设计和施工中,必须要严格控制其设计方案的质量,加强施工中的质量控制措施,严格控制混凝土的原材料质量和配合比,确保地下室混凝土外墙的施工质量,防止有裂缝现象的发生,对于已经产生裂缝的墙体必须要采取有效措施对其进行修复,避免裂缝宽度加大,影响建筑结构的稳定性与安全性。
【关键词】地下室;外墙裂缝;处理方案;控制裂缝
目前在我国,几乎所有的高层建筑都在基础以上地表以下设计了一层或两层建筑结构,即地下室结构,以期获得更多的有效利用空间。但值得注意的是,地下室的设计使得整个高层建筑的荷载全部压在基础柱上,这就为基础持力层和柱的刚度提出了很高的要求,不但如此,地下室的施工设计能否达到技术要求的质量标准,对于整个建筑的稳定与安全也是有着极大影响的。为此,在设计地下室以及施工时,都必须要严格控制地下室的设计质量与施工质量。但就目前我国现有的地下室施工状况来看,很多地下室的混凝土墙体施工都存在着不同程度的裂缝病害,且裂缝较少的一般为使用时间较短的新建建筑,而裂缝较多的则为使用年限较长的建筑,由此可以看出,地下室墙体的裂缝会随着使用时间的增多而增多,使得墙体渗漏现象严重。为此,针对这种现象,必须要采取一定的防治与修补处理措施。
1.分析地下室外墙产生裂缝的原因
为了研究地下室外墙为何会产生裂缝,笔者对一批不同使用年限的地下室进行了实地勘查,从观察中可以看出,这些地下室墙体所产生的裂缝主要集中在墙柱与墙身相连接、两个外墙柱之间的中部、外墙的部分转角处等几个部位,且裂缝朝向均为竖向裂缝,而很少发现有横向的裂缝。在对这些裂缝进行了详细分析与研究后,笔者结合自身多年的建筑施工经验,在你对多个方面进行分析后,认为地下室外墙产生的裂缝并非结构性裂缝、也不是沉降裂缝,而是主要由混凝土收缩而形成的塑性变形裂缝。
所谓混凝土的收缩变形,主要有两个方面的原因产生,第一个方面,是由于混凝土本身产生收缩变形。第二个方面,是由于混凝土在温度变化之下产生的变形。混凝土本身产生的收缩变形主要是有以下几个方面构成:首先,混凝土在水泥与水的水化作用后产生的硬化收缩。其次,混凝土浇筑后4-15小时左右,水泥水化反应激烈,分子链逐渐形成,出现水份急剧蒸发现象,引起的失水收缩。第三,大气中二氧化碳与水泥的水化物发生反应碳化后引起的混凝土表面收缩变形。第四,混凝土在干燥和水湿环境变化时产生的干缩和湿胀现象。第五,混凝土在温度变化之下产生变形,主要是由于在温度上升或下降时产生线性膨胀或线性收缩。混凝土浇筑初期由于水化热的作用,混凝土处于升温阶段,处于塑性状态的混凝土基本不产生变形裂缝,但随着混凝土强度的不断提高,混凝土弹性模量上升,在温度的变化之下,收缩就显著增大。
2.混凝土裂缝产生后的危害性
在明确了地下室外墙产生裂缝的原因是因为混凝土的收缩而产生的以后,就需要认识到混凝土裂缝的危害性。首先我们从混凝土裂缝产生后的一般控制范围来讲,我们都知道钢筋混凝土结构一般情况下均带裂缝工作,也就是说其微观裂缝是由其力学性质决定的。通常情况下的温度裂缝,收缩裂缝以及其它一些裂缝某种程度不危及结构安全。根据《砼结构设计规范》(GB50010-2002)的规定,室内潮湿环境下的砼结构的最大裂缝宽度不得大于0.2mm。但在《砼结构加固技术规范》(CECS2590)中规定:露天或室内高湿度环境下的砼结构的最大裂缝宽度小于或等于0.3mm,仍属基本满足设计要求,不需加固处理。
在实际的建筑工程中,当裂缝宽度在0.1-0.2mm左右,水头压力不大时容易出现自愈现象,这是由于砼中存在石灰矿物质,当外界水分通过裂缝渗流时,与CaO反应生成Ca(OH)2,Ca(OH)2与空气中的CO2继续反应生成CaCO3,通过CaCO3的沉积从而堵塞裂缝,减缓渗漏,最终全部自封。但当裂缝宽度超过0.3mm时,由于水压作用,水流经裂缝时,将反应生成物Ca(OH)2和CaCO3冲走,而无法将其沉淀下来,不能堵塞裂缝,因而也就不能抑制裂缝漏水,随着时间的推移,渗水量越来越大,引起墙身钢筋锈蚀,危害结构安全,影响正常的使用功能,因此,我们在施工中要严格控制大于0.3mm的裂缝,做好预防和处理措施。
3.如何防止和控制裂缝的产生
由上文论述可知,混凝土裂缝在最初形成时并不会对建筑结构产生危害,但当混凝土的裂缝宽度达到一定程度时,就会加快建筑结构内部的侵蚀速度,这对于建筑结构的稳定性与安全性来讲,至关重要。为此,我们必须要对地下室的裂缝采取防治措施。笔者提出可以在施工中采取以下防治措施进行处理:
3.1合理增设嵌入砼外壁的砼柱,减小单片砼墙身的长度,通过减小砼墙身的单片长度可以减少因砼收缩而产生的裂缝宽度。
3.2在保证设计配筋率的情况下,调整钢筋的直径和间距,优先采用变形钢筋。配筋时减小钢筋直径,加大钢筋密度,一般情况下间距控制在150mm以内。另外,水平分布钢筋设置在竖向钢筋的外侧,在水平断面有较大变化的地方,增设了抗裂钢筋。
3.3设置后浇带,采用了比原设计等级高一级的微膨胀砼对后浇带进行封闭、封堵。浇筑前对砼的新旧结合面进行了凿毛、清洗和浇水湿润处理。
3.4施工时采用合理的浇筑方法。首先确保预拌砼的质量指标,同时加强现场监控力度,安排专人检测砼的坍落度。砼采用分层浇筑,泵送砼的厚度控制在500mm以内,确保砼振捣均匀密实。由于泵送砼流动性大,安排多人多点同时振捣,严格按皮数逐步上升。
3.5通过掺入外加剂改变砼的力学性能。在浇筑地下室砼时,掺入了JMⅢ高效抗渗抗裂剂,掺量为水泥用量的8%,通过掺入外加剂减少了硬化中硬化后多余游离水分的挥发,增强了砼的抗收缩裂缝的能力。
3.6加强墙身砼的养护。在墙身砼浇筑脱模后对墙身进行了及时的浇水养护,并且在墙身表面挂满草袋,保持草袋长期湿润不干燥,因为保持砼在硬化过程中的充分湿润,一方面能提高砼的强度,另一方面可以减少砼的干缩裂缝。
3.7地下室外墙防水层外侧增设保护墙体,防止回填土过程中破坏防水层,防护墙体完成后及时回填土,减小地下室外壁内外表面的温差,同时减少因温度和湿度变化引起的收缩应力。
4.发现裂缝后的处理
对于已经形成裂缝的地下室墙体,为了避免裂缝进一步扩大,影响到建筑结构性能,必须要对其进行修补加固处理。由于地下室外壁一般情况下要承受一定的水压,而且处在潮湿的环境中。其中裂缝宽度大于0.3mm时,必须进行修复处理。对于一般0.2mm以内的裂缝或毛细渗漏,仅作表面处理,一般采用渗透结晶型堵漏材料,涂刷于地下室外墙表面,通过其渗入砼内部产生反应达到提高其防水性的要求。对于宽度0.3mm及以上的,采用压力灌胶法进行修补,压力灌胶是将胶液灌入裂缝内部,充满整个缝隙,并且形成一定的强度,达到保证砼的整体性、耐久性和防水性。
5.结语
总之,在对建筑工程中的地下室结果设计和施工中,必须要严格控制其设计方案的质量,加强施工中的质量控制措施,严格控制混凝土的原材料质量和配合比,确保地下室混凝土外墙的施工质量,防止有裂缝现象的发生,对于已经产生裂缝的墙体必须要采取有效措施对其进行修复,避免裂缝宽度加大,影响建筑结构的稳定性与安全性。