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摘要：墙体裂缝不仅严重影响工程质量和工程功能的发挥，而且会造成地下室建筑的安全隐患。如何控制地下室外墙裂缝的产生是建筑界不断探索的技术难题。文章结合工程案例，分析了该地下室外墙裂缝的主要特征，讨论了地下室外墙混凝土裂缝产生的主要原因，并针对性地提出了裂缝控制措施和与混凝土裂缝有关的见解，期望能为类似工程提供参考借鉴。
关键词：地下室墙体；混凝土结构裂缝；结构承载力；综合措施
地下室是作为一个解决城市土地问题的产物应运而生。在很多实际工程中，作为地下空间的维护结构—地下室外墙，除了要承受结构荷载外，还要起到防止地下水渗漏的功能。但由于材料因素、施工因素以及混凝土结构自身的某些特定的性能的影响，相对于地下室底板，外墙出现裂缝的几率较高，并常伴有钢筋锈蚀等情况，严重影响结构的承载力、耐久性及安全使用性。所以对于地下室外墙裂缝的控制是在设计和施工的过程中必须要考虑的。
1 工程概况
某建筑工程地下室为一层，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
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。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
从工程实践中，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。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。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解决应力集中问题，提高抗拉性能。
5.3 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。缩短浇水养护间隔，并延缓拆模时间，墙板内部与表面温差小于15℃以下时，方可拆模。
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 环氧树脂胶泥施工流程
7.1 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黏结力，打磨完后用钢丝刷和压缩空气将混凝土碎屑粉尘清除干净。墙体裂缝修补如图1所示。
7.2 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，每桶中乳液、固化剂和专用砂浆的配比为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。如果混合后较黏稠或不易搅拌均匀，可加入少量清水稀释（掺水量不超过胶泥重量的10%）。
7.3 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24h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 结束语
综上所述，地下室外墙裂缝的控制是一项综合性质的工程，需要考虑的因素很多。需要设计、施工等部门和单位的通力合作与积极配合，严格执行有关规范，在设计、原料、施工等各个环节严格的把控，做到合理选材，精心施工，并针对开裂原因对整体进行设计优化。笔者相信只要灵活地将理论与实践相结合，在设计阶段和施工阶段采取有效的控制措施，提升施工技术水平，就能有效防止地下室外墙开裂，确保建筑物使用安全，充分地发挥其功能。
参考文献：
[1]陈永强；赵同鹏.地下室外墙裂缝的成因及处理预防措施[J].房地产导刊.2014（12）
[2]王犟.地下室外墙裂缝的成因分析与预防措施[J].建材发展导向.2015（07）
[3]蓝浩.浅谈地下室外墙裂缝形成原因与预防措施[J].房地产导刊.2015（26）
论文作者:梁志文
论文发表刊物:《基层建设》2016年8期
论文发表时间:2016/7/13
标签：裂缝论文; 混凝土论文; 地下室论文; 外墙论文; 应力论文; 胶泥论文; 墙体论文; 《基层建设》2016年8期论文;