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1、工程概况
日照四季圣园4#商业办公楼、公寓楼工程位于青岛路西、济南路南侧，总建筑面积65036.6㎡，其中地上建筑面积52876.6㎡，地下建筑面积12160㎡。办公楼地上39层，地下2层；公寓楼地上32层，地下2层；标准层层高办公楼为3.3米，公寓楼为2.95米。其中地上三层为沿街楼。该工程地下室-2层外墙厚为500mm，长度374米，混凝土强度等级均为C30/P8，根据设计要求在公寓楼西侧设置一条后浇带,将地下室外墙分为东西两块，两边外墙长度各为187米。
对于超长混凝土结构来说，容易出现较多竖向裂缝，裂缝宽度约为0.3mm～1.0mm，间距为5米～10米，裂缝为竖向裂缝，多数缝长接近墙高，两端逐渐变细而消失，沿地下室墙长两端附近裂缝较少，墙长中部附近较多。对本工程而言，地下室外墙裂缝控制是地下室施工质量控制的重中之重。
裂缝形状
2、裂缝原因分析：
2.1混凝土本身的收缩
地下室外墙裂缝的发生原因为混凝土是由多种材料组成的非匀质材料，它具有较高的抗压强度、良好的耐久性，但抗拉强度低，抗变形能力差，易开裂。墙体混凝土在浇捣结束趋向稳定的过程中，由于混凝土水化热释放所引起的温度变化以及混凝土泌水蒸发等作用，导致混凝土收缩变形。并且地下室外墙裂缝由于墙体混凝土结构超长收缩变形较大，往往所产生的拉应力超过混凝土抗拉强度，长墙结构产生温度和收缩变形，在高度方向是自由的，但在纵向却受到另一结构地下室底板的约束，在长墙承受降温和收缩作用时，必将产生缩短变形，受到底板的约束，引起拉应力，当拉应力超过抗拉强度时便引起开裂，裂缝方向永远垂直于拉应力方向，故为竖向。
2.2施工工艺造成的收缩
根据有关专家统计，目前在日照市所建的具有地下室的建筑物70～80%都存在地下室外墙板裂缝，在大多数工程项目中，地下室单层面积往往较上部工程的单层面积更大，地下室外墙多为超长结构，而且混凝土强度等级较高，常常出现裂缝，影响防水效果及观感。地下室外墙板的施工一般是在底板混凝土施工一个月之后进行，这一个月内，一方面要进行底板混凝土的养护，等水化热下降之后再进行下一步施工，如绑扎钢筋、支设模板、固定预埋件等；另一方面由于地下室深度较深，有支撑体系，比如本工程为钢筋混凝土支撑，底板施工完成后，支撑体系要拆出，需要一定时间。在这么长的时间内，作为底板混凝土其强度增长、收缩变形等已相对稳定，而在此时浇筑的墙板混凝土又将面临体积变形，一但变形应力大于约束应力时，地下室墙板也必然会产生裂缝。
2.3混凝土配合比问题
本工程地下室外墙混凝土强度等级为C30/P8，按
补偿收缩混凝土配料，掺加HEA膨胀剂。
2.3.1配合比中正常砂率应为34%，而混凝土一般采用采用泵送混凝土，考虑到混凝土的工作性和可泵性，配合比中砂率一般为43%。
2.3.2掺入HEA膨胀剂未能抵消混凝土的收缩。膨胀剂掺量如果偏小，不能有效抵消混凝土的收缩变形。
2.3.3混凝土早期强度过高，由于混凝土早期强度增长过快，从而水化热集中散发，容易使混凝土内外温差过大，早期温度偏高，混凝土热胀量大，后期温度下降，收缩量大，增加了混凝土产生裂缝的可能性。
2.3.4混凝土收缩主要是浆体的收缩，浆量体积越大，则收缩也越大。
2.4 设计方面原因
2.4.1科学合理设置后浇带是将超长结构化整为零的技术措施。当地下室外墙超长时，其水平方向的应力相对较大。若混凝土整体一次性浇筑，较易产生竖向的应力裂缝。合理设置后浇带，从而减少同一时间内墙体的收缩变形，可使部分应力得以释放，防止收缩内应力集中引起墙体裂缝。根据«混凝土结构设计规范 »GB50010-2002的规定，地下室外墙伸缩缝最大间距30m。
2.4.2设计单位设计时应该提出地下室外墙混凝土施工温度控制的具体要求和混凝土施工养护的基本要求，确定外加剂的品种和掺量，确保混凝土收缩与膨胀相抵消。
2.4.3外墙混凝土强度等级过高（C30/P8），水泥用量增加，导致了水化热的提高，增大了早期混凝土的热胀，从而加大了混凝土温度降低以后的冷缩，从而增大裂缝产生的可能性。
2.5 施工方面的原因
2.5.1混凝土的早期养护不到位
地下室外墙施工完毕后，根据工期要求，需要在9～10天内进行支撑爆破，在比较短的时间内需要拆除模板、防水工程、回填砂及换撑施工，为支撑爆破提供条件，各种工序穿插比较繁琐，造成地下室外墙在模板拆除完毕后根本没有时间进行养护，混凝土的早期养护不到位，混凝土表面极易出现裂缝。
2.5.2根据现场施工条件，地下室施工必须采用泵送混凝土，由于要保证混凝土的工作性能，既方便施工、又容易泵送，唯一的方法就是增加混凝土内浆量的体积。作为混凝土内主要组成材料的集料来讲其随温度和湿度的体积变形是非常小的，它的存在使混凝土比单纯的水泥浆具有更高的体积稳定性和更好的耐久性，而浆量的体积增加，必然导致混凝土变形量的增加，相应的收缩也就增加，裂缝可能性加大。
2.5.3早一点浇水养护，也可起到降低水泥水化热峰值的作用，从而减少混凝土的热胀量，冷缩量也就相应减少。
3 控制地下室外墙裂缝的技术措施
3.1 施工图纸优化
本工程设计-2及-1层外墙厚度为500mm，设计水平钢筋为Ф16@150，且设在竖向钢筋内侧。可以将外墙水平钢筋设在外侧，水平方向的横向配筋接头采取搭接点焊，以便提高钢筋与混凝土之间的握裹力，使钢筋与混凝土形成一个整体，让钢筋来承担混凝土的收缩应力，从而尽可能地避免因为收缩应力过大而造成的混凝土开裂。
3.2 混凝土配合比优化
施工过程中与混凝土搅拌站及其实验室密切配合，通过优化配合比起到减少混凝土收缩、增强混凝土本身抵抗收缩应力的能力。
措施如下：
（1）采取减少水泥用量的方法以降低水化热。大量的实验证明，水泥用量每增加10kg，水化热产生的温度也相应上升约1～1.20C。因此，控制水泥用量具有现实意义。
（2）在保证混凝土强度的前提下，加大粉煤灰的掺量，选用优质粉煤灰外掺合料代替一定量的水泥，起到保证混凝土和易性的作用，又可减少水泥用量，降低混凝土水化热。
（3）在可泵送的条件下，尽可能的降低混凝土配比中的砂率，并且使混凝土内浆量的体积尽量控制在580～600l/m3，骨料用量尽量控制在1050～1100kg/m3。
（4）对粗细骨料级配进行调整，调整石子粒径及砂子细度模数，在可泵送的前提下最大限度减少混凝土的浆体含量。掺入混凝土中的外加剂尽量采用同一生产厂家的产品。提高HEA膨胀剂的掺加量，严格按照产品说明书、《混凝土外加剂应用技术规程》（GB50119-2003）中的相关规定进行掺加。
3.3 施工技术优化
（1）在钢筋安装施工时，严格按照设计要求将保护层留设到位，避免由于保护层过大或过小，造成露筋或加剧混凝土裂缝的产生。
墙体水平钢筋连接采用搭接接头加构造点焊，避免钢筋接头伸缩，减少水平钢筋变形，或采用抗裂网片从而加大对混凝土的约束。
（2）混凝土的浇筑采用分层分段法，通过分层振捣使混凝土水化热能尽快散失。对浇筑后的混凝土进行二次振捣，增加混凝土的密实度，排除混凝土因泌水在 粗骨料及水平钢筋下生成的水分和空隙，增强混凝土与钢筋的握裹力，可以提高混凝土抗压强度10%～20%，从而提高墙体抗裂能力。浇筑混凝土之前浇水保持模板湿润。混凝土浇筑过程从中间向两端开始浇筑，使混凝土硬化过程中产生的应力从中间向两端释放。
（3）严格控制混凝土施工质量，尽量降低不均匀性。除要求搅拌站严格控制混凝土制备和运输中的质量外，在现场施工过程中还要注意混凝土浇筑时防止离析，混凝土振捣密实以免墙内出现薄弱面而产生裂缝，混凝土在浇筑时严格控制坍落度。混凝土振捣过程中安排专人值班，防止漏振及过振现象发生。
（4）加强混凝土攪拌过程控制：加强对原材料进场控制，安排技术人员在搅拌站盯班，对外加剂的掺量进行监控，适当增加混凝土搅拌时间（不低于一分钟），严格按照配合比控制坍落度，最大限度的减少正误差。
（5）加强混凝土进场前控制。现场对混凝土的品种及坍落度进行控制及抽查，不符合要求的混凝土坚决退场，在混凝土卸料的过程中严禁向混凝土内掺水。
（4）加强混凝土早期养护
①浇水养护，保证混凝土早期不失水。混凝土水化热的峰值产生在混凝土浇筑后的3～4天，在此之前浇水养护应该是有利而无弊。一般在常温下，混凝土浇注一天后松动模板对拉螺丝，使模板离缝2MM～3MM，然后从上浇水，使浇水注入模内，保证混凝土表面湿润，带模养护8天后再行拆模。
②喷养护剂进行养护
混凝土养护剂是以硅酸盐为主、其它有机材料为辅配制而成的，混凝土养护剂为液体，采用背包式喷雾器进行喷洒。喷洒的时间还是同浇水养护一样，在混凝土浇筑好后1～2天拆模时就可进行。
（5）尽早回填可起到养护的作用
尽可能周密地安排施工程序，模板拆除完毕后将外墙防水尽快施工完，在最短的时间内回填以便达到养护混凝土的目的。
4、结束语：
目前，该工程地下室已施工完一年，到目前为止，地下室外墙基本没有出现裂缝，当然，目前混凝土裂缝是一个非常难以解决的问题，我们只有在施工过程中应采取各种措施，尽可能的减少混凝土裂缝的产生。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
日照四季圣园4#商业办公楼、公寓楼工程位于青岛路西、济南路南侧，总建筑面积65036.6㎡，其中地上建筑面积52876.6㎡，地下建筑面积12160㎡。办公楼地上39层，地下2层；公寓楼地上32层，地下2层；标准层层高办公楼为3.3米，公寓楼为2.95米。其中地上三层为沿街楼。该工程地下室-2层外墙厚为500mm，长度374米，混凝土强度等级均为C30/P8，根据设计要求在公寓楼西侧设置一条后浇带,将地下室外墙分为东西两块，两边外墙长度各为187米。
对于超长混凝土结构来说，容易出现较多竖向裂缝，裂缝宽度约为0.3mm～1.0mm，间距为5米～10米，裂缝为竖向裂缝，多数缝长接近墙高，两端逐渐变细而消失，沿地下室墙长两端附近裂缝较少，墙长中部附近较多。对本工程而言，地下室外墙裂缝控制是地下室施工质量控制的重中之重。
裂缝形状
2、裂缝原因分析：
2.1混凝土本身的收缩
地下室外墙裂缝的发生原因为混凝土是由多种材料组成的非匀质材料，它具有较高的抗压强度、良好的耐久性，但抗拉强度低，抗变形能力差，易开裂。墙体混凝土在浇捣结束趋向稳定的过程中，由于混凝土水化热释放所引起的温度变化以及混凝土泌水蒸发等作用，导致混凝土收缩变形。并且地下室外墙裂缝由于墙体混凝土结构超长收缩变形较大，往往所产生的拉应力超过混凝土抗拉强度，长墙结构产生温度和收缩变形，在高度方向是自由的，但在纵向却受到另一结构地下室底板的约束，在长墙承受降温和收缩作用时，必将产生缩短变形，受到底板的约束，引起拉应力，当拉应力超过抗拉强度时便引起开裂，裂缝方向永远垂直于拉应力方向，故为竖向。
2.2施工工艺造成的收缩
根据有关专家统计，目前在日照市所建的具有地下室的建筑物70～80%都存在地下室外墙板裂缝，在大多数工程项目中，地下室单层面积往往较上部工程的单层面积更大，地下室外墙多为超长结构，而且混凝土强度等级较高，常常出现裂缝，影响防水效果及观感。地下室外墙板的施工一般是在底板混凝土施工一个月之后进行，这一个月内，一方面要进行底板混凝土的养护，等水化热下降之后再进行下一步施工，如绑扎钢筋、支设模板、固定预埋件等；另一方面由于地下室深度较深，有支撑体系，比如本工程为钢筋混凝土支撑，底板施工完成后，支撑体系要拆出，需要一定时间。在这么长的时间内，作为底板混凝土其强度增长、收缩变形等已相对稳定，而在此时浇筑的墙板混凝土又将面临体积变形，一但变形应力大于约束应力时，地下室墙板也必然会产生裂缝。
2.3混凝土配合比问题
本工程地下室外墙混凝土强度等级为C30/P8，按
补偿收缩混凝土配料，掺加HEA膨胀剂。
2.3.1配合比中正常砂率应为34%，而混凝土一般采用采用泵送混凝土，考虑到混凝土的工作性和可泵性，配合比中砂率一般为43%。
2.3.2掺入HEA膨胀剂未能抵消混凝土的收缩。膨胀剂掺量如果偏小，不能有效抵消混凝土的收缩变形。
2.3.3混凝土早期强度过高，由于混凝土早期强度增长过快，从而水化热集中散发，容易使混凝土内外温差过大，早期温度偏高，混凝土热胀量大，后期温度下降，收缩量大，增加了混凝土产生裂缝的可能性。
2.3.4混凝土收缩主要是浆体的收缩，浆量体积越大，则收缩也越大。
2.4 设计方面原因
2.4.1科学合理设置后浇带是将超长结构化整为零的技术措施。当地下室外墙超长时，其水平方向的应力相对较大。若混凝土整体一次性浇筑，较易产生竖向的应力裂缝。合理设置后浇带，从而减少同一时间内墙体的收缩变形，可使部分应力得以释放，防止收缩内应力集中引起墙体裂缝。根据«混凝土结构设计规范 »GB50010-2002的规定，地下室外墙伸缩缝最大间距30m。
2.4.2设计单位设计时应该提出地下室外墙混凝土施工温度控制的具体要求和混凝土施工养护的基本要求，确定外加剂的品种和掺量，确保混凝土收缩与膨胀相抵消。
2.4.3外墙混凝土强度等级过高（C30/P8），水泥用量增加，导致了水化热的提高，增大了早期混凝土的热胀，从而加大了混凝土温度降低以后的冷缩，从而增大裂缝产生的可能性。
2.5 施工方面的原因
2.5.1混凝土的早期养护不到位
地下室外墙施工完毕后，根据工期要求，需要在9～10天内进行支撑爆破，在比较短的时间内需要拆除模板、防水工程、回填砂及换撑施工，为支撑爆破提供条件，各种工序穿插比较繁琐，造成地下室外墙在模板拆除完毕后根本没有时间进行养护，混凝土的早期养护不到位，混凝土表面极易出现裂缝。
2.5.2根据现场施工条件，地下室施工必须采用泵送混凝土，由于要保证混凝土的工作性能，既方便施工、又容易泵送，唯一的方法就是增加混凝土内浆量的体积。作为混凝土内主要组成材料的集料来讲其随温度和湿度的体积变形是非常小的，它的存在使混凝土比单纯的水泥浆具有更高的体积稳定性和更好的耐久性，而浆量的体积增加，必然导致混凝土变形量的增加，相应的收缩也就增加，裂缝可能性加大。
2.5.3早一点浇水养护，也可起到降低水泥水化热峰值的作用，从而减少混凝土的热胀量，冷缩量也就相应减少。
3 控制地下室外墙裂缝的技术措施
3.1 施工图纸优化
本工程设计-2及-1层外墙厚度为500mm，设计水平钢筋为Ф16@150，且设在竖向钢筋内侧。可以将外墙水平钢筋设在外侧，水平方向的横向配筋接头采取搭接点焊，以便提高钢筋与混凝土之间的握裹力，使钢筋与混凝土形成一个整体，让钢筋来承担混凝土的收缩应力，从而尽可能地避免因为收缩应力过大而造成的混凝土开裂。
3.2 混凝土配合比优化
施工过程中与混凝土搅拌站及其实验室密切配合，通过优化配合比起到减少混凝土收缩、增强混凝土本身抵抗收缩应力的能力。
措施如下：
（1）采取减少水泥用量的方法以降低水化热。大量的实验证明，水泥用量每增加10kg，水化热产生的温度也相应上升约1～1.20C。因此，控制水泥用量具有现实意义。
（2）在保证混凝土强度的前提下，加大粉煤灰的掺量，选用优质粉煤灰外掺合料代替一定量的水泥，起到保证混凝土和易性的作用，又可减少水泥用量，降低混凝土水化热。
（3）在可泵送的条件下，尽可能的降低混凝土配比中的砂率，并且使混凝土内浆量的体积尽量控制在580～600l/m3，骨料用量尽量控制在1050～1100kg/m3。
（4）对粗细骨料级配进行调整，调整石子粒径及砂子细度模数，在可泵送的前提下最大限度减少混凝土的浆体含量。掺入混凝土中的外加剂尽量采用同一生产厂家的产品。提高HEA膨胀剂的掺加量，严格按照产品说明书、《混凝土外加剂应用技术规程》（GB50119-2003）中的相关规定进行掺加。
3.3 施工技术优化
（1）在钢筋安装施工时，严格按照设计要求将保护层留设到位，避免由于保护层过大或过小，造成露筋或加剧混凝土裂缝的产生。
墙体水平钢筋连接采用搭接接头加构造点焊，避免钢筋接头伸缩，减少水平钢筋变形，或采用抗裂网片从而加大对混凝土的约束。
（2）混凝土的浇筑采用分层分段法，通过分层振捣使混凝土水化热能尽快散失。对浇筑后的混凝土进行二次振捣，增加混凝土的密实度，排除混凝土因泌水在 粗骨料及水平钢筋下生成的水分和空隙，增强混凝土与钢筋的握裹力，可以提高混凝土抗压强度10%～20%，从而提高墙体抗裂能力。浇筑混凝土之前浇水保持模板湿润。混凝土浇筑过程从中间向两端开始浇筑，使混凝土硬化过程中产生的应力从中间向两端释放。
（3）严格控制混凝土施工质量，尽量降低不均匀性。除要求搅拌站严格控制混凝土制备和运输中的质量外，在现场施工过程中还要注意混凝土浇筑时防止离析，混凝土振捣密实以免墙内出现薄弱面而产生裂缝，混凝土在浇筑时严格控制坍落度。混凝土振捣过程中安排专人值班，防止漏振及过振现象发生。
（4）加强混凝土攪拌过程控制：加强对原材料进场控制，安排技术人员在搅拌站盯班，对外加剂的掺量进行监控，适当增加混凝土搅拌时间（不低于一分钟），严格按照配合比控制坍落度，最大限度的减少正误差。
（5）加强混凝土进场前控制。现场对混凝土的品种及坍落度进行控制及抽查，不符合要求的混凝土坚决退场，在混凝土卸料的过程中严禁向混凝土内掺水。
（4）加强混凝土早期养护
①浇水养护，保证混凝土早期不失水。混凝土水化热的峰值产生在混凝土浇筑后的3～4天，在此之前浇水养护应该是有利而无弊。一般在常温下，混凝土浇注一天后松动模板对拉螺丝，使模板离缝2MM～3MM，然后从上浇水，使浇水注入模内，保证混凝土表面湿润，带模养护8天后再行拆模。
②喷养护剂进行养护
混凝土养护剂是以硅酸盐为主、其它有机材料为辅配制而成的，混凝土养护剂为液体，采用背包式喷雾器进行喷洒。喷洒的时间还是同浇水养护一样，在混凝土浇筑好后1～2天拆模时就可进行。
（5）尽早回填可起到养护的作用
尽可能周密地安排施工程序，模板拆除完毕后将外墙防水尽快施工完，在最短的时间内回填以便达到养护混凝土的目的。
4、结束语：
目前，该工程地下室已施工完一年，到目前为止，地下室外墙基本没有出现裂缝，当然，目前混凝土裂缝是一个非常难以解决的问题，我们只有在施工过程中应采取各种措施，尽可能的减少混凝土裂缝的产生。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。