地下室外墙产生竖向裂缝的原因及解决方案

地下室外墙产生竖向裂缝的原因及解决方案

田龙江

关键词：地下室外墙；竖向裂缝；混凝土；水灰比

1工程概况

天津市某工程的地下室为一层，双向尺寸大约为60m×60m，高为5.4m，混凝土墙厚400mm。施工时根据后浇带分成大约30m×30m的4个区域。

地下室外墙的混凝土强度等级为C40，抗渗等级为P6。框架柱柱网尺寸为8400～9450mm，框架柱截面尺寸为700mm×700mm。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。

2裂缝情况介绍

2.1裂缝出现的时间

按初始施工工艺，地下室外墙混凝土浇筑完成后24h拆模，拆模初期未见裂缝，待淋水养护约24h后，裂缝出现。

经调整施工工艺，延长拆模时间，改为混凝土浇筑完成后48h拆模，拆模后12h内出现裂缝。采取60h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48～60h之间。

2.2裂缝表观特征

裂缝表观特征主要有：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，其余裂缝比较均匀地分布在墙中；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3.5～4.5m；⑤墙跨中部位裂缝平均间距1.2～1.5m；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。

3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。

结合本工程裂缝的特点，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。

4影响裂缝产生的因素

影响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。

4.1原材料

因原材料因素引起裂缝产生的情况主要有以下几点：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矿物掺和料比重偏大，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。

4.2设计影响因素

因设计因素引起裂缝产生的情况主要有以下几点：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。

4.3施工影响因素

因施工因素引起裂缝产生的情况主要有以下几点：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，没有苫盖，水分流失过快，混凝土表面总处于干燥状态。

5防止裂缝产生的综合措施

5.1合理选用原材料，优化配合比设计

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和性能优越的膨胀剂。如果是泵送混凝土，还需掺入缓凝剂，最好选用复合型外加剂，既满足多种性能要求，又方便施工。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。

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。尽量选用高性能的混凝土，例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。

5.2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。合理调整建筑物的“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，所以应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。

6裂缝处理方案

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黏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的槽。根据裂缝宽度的不同，在“V”形槽内采用不同的黏结性材料。

当裂缝宽度在0.01～0.10mm之间时，可灌入环氧氨脂；当裂缝宽度在0.10～0.30mm之间时，可灌入环氧树脂胶泥；当裂缝宽度大于0.3mm时，可直接采用水泥灌浆。

本工程的裂缝宽度都在0.10～0.20mm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，与混凝土黏结力强。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的修补。

7结束语

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。