混凝土地下室墙体裂缝分析及防治措施

【2007年度】

混凝土地下室墙体裂缝分析及防治措施

南通新华建筑集团有限公司 陈光

随着高层建筑的增多，混凝土地下室墙体裂缝已成为一种常见的现象。裂缝的产生，将导致地下室发生渗漏，影响地下室的正常使用，降低混凝土墙体的耐久性。根据本人多年积累的经验，对混凝土地下室墙体裂缝产生的原因进行分析并介绍裂缝的防治措施。 1 混凝土地下室墙体裂缝主要特征及一般规律

（1）绝大多数裂缝为竖向通长裂缝，多数为贯穿性裂缝，中间宽两端窄。

（2）裂缝宽度一般不大，绝大多数裂缝宽度小于0.3mm。 （3）墙长中部附近裂缝较两端附近裂缝多。

（4）裂缝出现时间多在拆模后不久，且拆模早开裂多。 （5）南方地区比北方地区多，夏季浇灌的混凝土比春秋季多。 （6）气温骤降，暴露时间长的开裂多。 （7）水平构造筋配筋率小，间距大的开裂多。

（8）强度等级高的混凝土比强度等级低的混凝土开裂多。 （9）泵送商品混凝土比现场搅拌半干硬性混凝土开裂多。

2 混凝土地下室墙体裂缝原因分析

裂缝产生的原因主要是变形作用，如收缩变形、温度变形、基础不均匀沉降变形等多因素,此类裂缝几乎占全部裂缝的80%以上。 2.1 收缩变形

混凝土在空气中硬化时，其体积将在较长时间内不断缩小，这种收缩由混凝土在凝结硬化过程中的化学反应产生的“凝缩”和混凝土自由水分的蒸发所产生的“干缩”两部分组成，混凝土的收缩早期发展较快，以后逐渐变慢，一般在最初半年内收缩最大，可以完成全部收缩量的80～95%。各龄期混凝土的收缩变形值ε因素的差异而变化，一般可按下式计算：

ε

= ε

（1-e-0.1t）×M1×M2×M3„×Mn

y(t)

随许多条件和

y(t)yº

式中 ε

yº

— 标准状态下的最终收缩值（即极限收缩值），取

3.24×10-4

t — 混凝土浇筑后至计算时的天数

M1、M2、M3、„、Mn — 考虑各种非标准条件的修正系数 2.2 温度变形

混凝土具有热胀冷缩的性质，其温度线膨胀系数一般为α

с

=1×10-5/℃，由温度变化引起混凝土产生温差变形，包括混凝土内外温差、昼夜温差、日照下混凝土阴阳面的温差、拆模过早及气候突变

等因素引起的温差。

（1） 内外温差变形 除大体积混凝土外，早期水泥水化温升问题并未普遍引起重视，实际上混凝土地下室墙体也存在早期水泥水化温升，其温升一般为15℃至25℃，对于气温较高的南方地区，温升可达25℃以上。当墙体模板拆除后，混凝土迅速降温，尤其是表面降温最大，混凝土发生了收缩，并产生了内外温差应力，由于混凝土早期强度低，当内外温差应力大于混凝土的抗拉强度时，混凝土墙体表面出现裂缝。

（2） 昼夜温差和墙体阴阳面温差变形 由于昼夜温度的差异以及墙体阴（背光面）阳（朝光面）面温度的不同，引起墙体产生随温度变化的胀缩变形，特别是墙体阳面夜间降温幅度较大，相应地收缩变形也较大。

（3） 气候突变引起的温度变形 炎热的夏季，暴雨频繁，高温下的混凝土墙体受雨淋后温度骤降，在较短的时间内形成较大的温度应力，结构物没有足够的时间调整应力分布，极易形成广泛性裂缝。 2.3 约束变形

地下室基础一般为板筏式钢筋混凝土基础，底板较厚，对地下室墙的约束力很大，其水平约束系数Cx一般取1.5N/mm3，有资料显示，高层建筑混凝土大底板对长墙的约束系数Cx比地基对混凝土大底板的约束系数Cx大100倍。由于约束作用，地下室墙不能自由收缩，

致使混凝土墙产生较大的约束应力，当约束应力（温度收缩应力）超过该龄期混凝土的抗拉强度时，混凝土开裂。混凝土各降温阶段的综合最大温度收缩应力可按下式计算： σ

α 1 n =———(1- ——————)ΣΕ 1-υ coshβ•L/2 n=1 式中 σ

— 各龄期混凝土的温度应力

·ΔTi(t)·Si(t)

(t)i(t)

(t)

α — 混凝土线膨胀系数 υ — 泊松比 Ε

i(t)

— 各龄期混凝土的弹性模量

ΔTi(t) — 各龄期综合温差

Si(t) — 各龄期混凝土松弛系数 Cosh — 双曲余弦函数 β — 约束状态影响系数

计算时先将混凝土的收缩变形换成当量温差：Ty(t)=ε2.4 设计问题

/α

y(t)

《混凝土结构设计规范》（GBJ10-89）中规定：现浇钢筋混凝土地下室墙伸缩缝最大间距为20m（露天）～ 30m（室内或土中），但实际工程中地下室墙长绝大部分均超过此规定且墙体的水平筋仍按构造配置，这是墙体较易开裂的又一原因。 2.5 强度高的混凝土收缩大

强度高的混凝土与强度低的混凝土比较，其化学收缩和干燥收缩小些，但塑性收缩大些，而温度收缩和自生收缩更大些，若混凝土变形受到约束，更容易产生裂缝。 2.6 泵送混凝土收缩大

由于流动性及和易性的要求，预拌泵送混凝土与现场搅拌的混凝土相比，坍落度大，水泥用量多，水灰比大，砂率增多，骨料粒径减小，混凝土收缩率较大，容易开裂。 2.7 地下室墙暴露时间较长

薄而长的地下室墙对温度、湿度变化较敏感，实际施工中很难做到地下室墙完成后立即回填土方和完成地下室顶板，常因附加的温度收缩应力导致墙体开裂。 2.8 原材料和施工质量差

混凝土原材料质量不良、使用过期的膨胀剂，施工配合比不当、坍落度控制不好、施工过程中任意加水、混凝土震捣不密实、混凝土养护不良等因素，均会造成混凝土收缩加大而产生裂缝。 2.9 由于各种原因引起的建筑物基础不均匀沉降，使地下室墙体受拉而产生裂缝。

3 预防混凝土地下室墙体裂缝的主要措施 3.1 设计方面

（1）混凝土墙体的长度愈长受温度收缩变形影响愈大，产生裂缝的可能性就愈多，在条件许可的情况下，尽量缩短伸缩缝的间距，不要超过《混凝土结构设计规范》（GBJ10-89）中的规定。

（2）从整体性、防水性、抗震性等方面考虑，设置后浇带代替永久性变形缝以减小混凝土墙的收缩应力是比较理想的，后浇带填充封闭时间不宜过短，以能将总降温及收缩变形进行一半以上的时间为佳，最短不少于45天。

（3）适当增加水平构造钢筋的配筋率，采用小直径（12mm）钢筋，缩小水平钢筋的间距（@100～150mm），可提高钢筋混凝土的极限拉伸能力，并尽可能减小水平钢筋的保护层厚度。

（4）采用补偿收缩混凝土。利用它可减小钢筋混凝土的干缩和水化热产生的冷缩，控制有害裂缝的出现。膨胀剂掺量的依据是必须

达到补偿收缩混凝土性能的技术指标：14d水中养护的限制膨胀率大于0.015%，28d干空收缩率小于0.03%，28d抗压强度大于25.0MPa。同时要考虑水泥品种、水泥用量、水灰比和外加剂等的影响，通过实验，确定合理掺量。膨胀剂多掺对强度不利，少掺则难达到补偿收缩的抗裂防渗效果。

（5）尽量采用中低强度等级（C25～C35）的混凝土。 3.2 施工方面

（1）加强现场搅拌混凝土的制作管理，严格控制水灰比和坍落度，严禁操作人员随意加水，注意搅拌的均匀性。

（2）采用预搅拌混凝土的，施工单位在混凝土浇筑前，应根据气候条件和工程的特点，向搅拌站提出混凝土的具体性能要求，特别对坍落度要严加控制。

（3）运输及浇筑过程中，要防止混凝土发生离析，振捣要均匀密实以免混凝土墙体出现薄弱部位而产生裂缝。

（4）改善和减小约束。尽量缩短与墙下基础和混凝土地下室底板的施工间隔时间，宜控制在7～14d内，以减小底板对墙体的约束；在胎模面上做隔离层，减小水平约束力。

（5）加强新浇混凝土的养护。混凝土的养护对控制墙体裂缝的产生十分重要，养护的方法有潮湿养护、养护剂涂层、自动给水养护、

防风等多种多样。养护时保湿和保温应兼顾，要综合考虑水化热温升、气候条件、模板等因素，选择合适的方法，潮湿养护的时间越长越好。

（6）土是最佳的养护介质，地下室墙施工完毕以后应尽快回填。 （7）在气温变化剧烈的季节以及冬季，不宜使用钢模板，使用木模板要充分湿润，以利保湿和散热，拆模时间不宜过早。 3.3 材料方面

（1）水泥：宜用水化热较低、收缩率不大、细度不过细的水泥，不要轻易使用早强水泥。

（2）砂、石：砂石的含泥量对于混凝土的抗拉强度与收缩影响很大，应严格控制，砂石骨料的粒径应当尽可能大一些且级配良好，以达到减少收缩的目的。

（3）为降低用水量，保证泵送混凝土的流动性，应选择对收缩变形有利的减水剂，冬季和中低强度等级的混凝土可选用普通型减水剂，夏季宜选用缓凝型减水剂。

（4）掺用粉煤灰代替一部分水泥（水泥重量的15%～20% ），可增加混凝土的密实度，延缓水化热峰值的出现，降低温度峰值，减少收缩变形。 3.4 环境方面

混凝土墙体的裂缝与环境条件有很大的关系，施工过程中应注意气温和湿度的变化，采取有效措施控制高温、低温冲击和剧烈干燥冲击，此时，应力状态接近弹性应力状态，混凝土应力松弛效应无法发挥出来，特别注意浇筑后经过一定时期养护的混凝土仍需保护，不宜长期裸露。注意天气预报，避免在雨中浇筑混凝土，否则将改变水灰比。

按照上述预防裂缝综合措施，在汕头市华景广场地下室工程施工中裂缝控制方面取得了满意效果，地下室墙体施工完成至今四年多来，未发现肉眼可见裂缝和渗漏现象。 4 地下室混凝土裂缝的处理方法

目前常用地下室混凝土裂缝的处理方法有以下几种，使用时要根据裂缝的具体情况采用合适的方法，也可以两种方法同时使用。 4.1 表面涂抹法

对于微小的裂缝，可采用这种方法。常用材料有环氧树脂类、氰凝、聚氨酯类等。施工时应先清理混凝土表面的浮浆、杂物，使表面坚实、清洁，有的材料还要求混凝土表面干燥。涂刷时应分多层用毛刷反复涂抹，至涂层达到1mm以上。 4.2 填充法

对于较大的裂缝，可采用这种方法。施工时可用风镐、钢钎或切割圆盘将裂缝扩大成V形或梯形槽，清洗干净后分层压抹环氧砂浆或

水泥砂浆、沥青油膏、高分子密封材料或其它成品堵漏剂等材料封闭裂缝。当修补的裂缝有结构强度要求时，最好用环氧砂浆填充。 4.3 灌浆法

灌浆法是一种较常见的混凝土裂缝修补方法，效果也比较好。材料常用的有环氧树脂类、甲基丙烯酸、丙凝、氰凝和水溶性聚氨酯等。其中环氧类材料来源广，施工方便，应用较广；甲基丙烯酸甲酯粘度较低，可灌性好，扩散能力强，补强和防渗效果良好。灌浆方法常用以下两种：一种是用低压灌入器具向裂缝中注入环氧树脂浆液，使裂缝封闭，修补后无明显痕迹；另一种是压力灌浆，压力常用0.2～0.4MPa，机具有风压罐和手压泵两种，施工顺序：裂缝处理→布置灌浆孔→封闭漏水部位→试灌→灌浆→封孔。