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【摘 要】本文介绍了地下室外墙混凝土裂缝的主要特征,分析裂缝产生的主要原因,阐述了地下室外墙控制裂缝的技术措施。
【关键词】地下室外墙;裂缝;控制措施
Control measures for long basement wall crack
Wang Jin-chao
(Fujian Zhangchenglong Construction Co., Ltd. Fuzhou Fujian 350002)
【Abstract】This article describes the basement of the main features of the external walls of concrete cracks, the main reason of cracks, described the technology Basement Wall Cracks control measures.
【Key words】Basement wall; Crack; Control measures
山东昌乐中国宝石城交易中心系17层商住楼,地下1层为停车场,地上一、二层为商场,商场上面托15层住宅,总建筑面积69058m2,地下室尺寸138.64m×72.9m,地下室外墙的周长达到423m。
由于地下室外墙最长边为138.64m,如何控制超长结构由于温度及混凝土收缩而产生的裂缝,特别是控制超长地下室外墙的裂缝,是本工程现场施工需要重点解决的问题之一,混凝土的裂缝控制成为保证工程质量的关键。
1. 地下室外墙混凝土裂缝的主要特征
根据笔者从事施工的多项地下室工程总结分析,裂缝的特征是以下状态:
(1)绝大多数为竖向裂缝,多数缝长与墙高相当,两端逐渐变小;
(2)裂缝数量较多,宽度大多≤0.2mm,极少有﹥0.3mm的情况;
(3)地下室外墙墙长的两端附近裂缝较少,大多集中在中间;
(4)裂缝出现的时间大多在拆模后不久,有的还与环境温度变化的梯度有关;
(5)随着时间的推移,裂缝的数量将增多,但宽度一般不增加,其发展情况将与混凝土是否暴露在大气中和暴露时间长短有关;
(6)当地下室土方回填后,常可见裂缝处有渗水现象,一般水量不大,而修补相当困难。
2. 裂缝产生的主要原因
2.1 混凝土本身的收缩裂缝。
混凝土硬化后,多余水分将蒸发而在混凝土内部留下许多毛细孔,造成混凝土的体积减少,同时在混凝土的水化过程中也会引起混凝土的体积发生收缩。混凝土的最终收缩量约为0.2%~0.45%。混凝土收缩值的大小和水泥品种、用量、拌合用水量、骨料规格、振捣密实程度和养护的好坏等有关。一般在潮湿条件下养护的混凝土比在干燥条件下养护的混凝土收缩值要减少6%~8%。施工中常见的混凝土收缩裂缝有塑性收缩裂缝、沉降收缩裂缝和干缩裂缝3种。
2.2 设计原因。
根据《混凝土结构设计规范》GB50010-2002的规定:现浇钢筋混凝土墙伸缩缝的最大间距为20(露天)~30m(室内或土中),而实际工程中往往突破上述规定,本工程最长边有139m,中间仅留了2条伸缩缝。另外,设计上一般将水平钢筋仍按构造进行配筋,没有考虑到其抗裂性是否满足要求,一般将水平向钢筋放在竖向受力钢筋的内侧。
2.3 温差原因。
由于工程的特殊环境,施工过程中将出现混凝土内外温差、昼夜温差、日晒雨淋及拆模时间过早等情况。
2.4 地下室外墙的暴露时间。
一般而言,对于薄而长的地下室外墙对环境的温度、湿度较为敏感,会因附加的温度应力而导致墙体开裂。值得注意的是:设计时将地下室外墙按埋入土中或作为室内结构考虑,事实上,很少有当地下室外墙结构完成后就进行土方回填的情况,一般暴露时间越长,出现裂缝的概率就越大。
2.5 混凝土的施工质量。
钢筋混凝土结构出现裂缝的原因有:(1)原材料质量较差,如骨料级配太差、含泥量超标、使用高水化热水泥和混凝土坍落度过大;(2)浇捣过程中任意加水、浇捣不够密实(漏振或振捣时间不够)、养护不当等。另外,目前普遍采用商品混凝土和泵送技术,混凝土坍落度增大更导致了混凝土收缩的增加,加大了出现裂缝的可能性。
3. 控制裂缝的几个措施
3.1 施工图优化。
本工程设计墙板厚度为350mm,原设计的水平钢筋为新Ⅲ级钢16@180,且设置在竖向钢筋的内侧,采用C40S8商品混凝土,综合考虑到上述几个因素,将原设计在内部的水平钢筋改到了外侧,钢筋也改为Ⅱ级,并按等截面、等强度的原则进行了换算,其配筋变为14@120,配筋率由0.64%提高到0.73%,以减少混凝土表面裂缝出现的可能。
3.2 混凝土配合比的优化。
在商品混凝土公司试验室的配合下,采用正交法进行配合比的筛选,经试块的抗压强度与抗渗试验,选定了一个最佳的配合比,在该混凝土中掺加比表面积为4200cm2/g的超细矿粉,以改善混凝土的性能,施工时将混凝土的坍落度控制在6~8cm。
3.3 混凝土浇筑技术的改进。
(1)将原泵送混凝土改为采用人工加小车运送混凝土入模,从根本上降低了混凝土的水灰比与坍落度,从而保证了混凝土墙板的密实度。
(2)采用了保温性能较好的18mm厚的大面积多层夹板代替原钢模板,并使拼缝严密,加固可靠,定位准确。模板中使用的对拉螺栓采用了专门的止水措施,两侧用小木块垫平,待模板拆除后,小心将木块取出,割除对拉螺栓头,用高等级砂浆补平。
(3)采用“一个坡度、分层浇筑、循序渐进、一次到顶”浇筑工艺,分层厚度一般不超过80cm;混凝土的入模高度不大于2m,采用振动棒垂直振捣,并设专人看模,以防炸模,振动时不得采用振动棒赶送混凝土,不得漏振或过振。施工时注意振捣均匀,采用“梅花形”的方式布点,控制大流动混凝土的振捣时间,不宜过长。
(4)因后浇带的设置,混凝土可分段浇筑,混凝土浇筑施工安排在夜间进行。
3.4 外墙后浇带的设置。
(1)结构长度是影响温度应力的因素之一,并且只在一定范围之内(结构长度较小)对温度应力影响较为显著。同时考虑较小尺寸的分块浇筑比较大尺寸的连续浇筑质量更容易控制。混凝土浇筑阶段,把结构分成许多段,每段的长度尽量小一些,并与施工缝结合起来,可有效地减少温度收缩应力;混凝土拆模后,尽早回填土,把这许多段浇筑成整体,继续承受部分的温差和收缩,这就是利用“后浇带”办法控制裂缝并达到不设置永久性伸缩缝的目的。
(2)后浇带间距首先应考虑有效地削减温度收缩应力,其次考虑与施工缝结合。在正常施工条件下,后浇带的间距为20~30m。后浇带保留时间越长越好,但必须在施工期间不致影响设备安装,一般不少于45天。最宜60天,后浇带宽度应在70~100cm,本工程采用100cm。
3.5 混凝土的拆模与养护。
(1)控制混凝土浇筑后的拆模时间,规定浇筑后16h松开模板螺栓,24h后拆模,尽量安排在白天温度较高的时间吊起模板,防止混凝土在刚拆模后受到环境条件的“过冷刺激”。
(2)加强混凝土的浇水养护,在墙体顶部中间设置带细小空洞的PVC塑料管进行常流水养护。具体做法是:在浇筑12h后混凝土接近终凝时立即在墙体顶部进行浇水降温,浇筑后16h左右松掉模板螺栓继续在墙体顶部进行浇水降温,一直持续到24h后吊起模板前。吊起模板后不要立即浇水,而是先在墙体两侧外挂麻袋布,然后再继续浇水养护7d即可,此时要注意的是吊起一块模板,立即挂麻袋布浇水,再吊起下一块模板。下部个别流水不到的部位,采取人工喷雾养护。
(3)地下室外墙拆模之后应立即安排防水层和保护层的施工,经有关部门验收合格按要求立即进行土方回填,最大限度地减少地下室外墙的暴露时间。
(4)由于外墙后浇带混凝土施工要求在结构顶峰后进行,工程较长,外墙后浇带浇筑前往要回填肥槽。为防止回填土进入后浇带内和抵抗回填土侧压力,需在结构外侧设置挡土板,挡土板外做附加防水层。挡土板可为80~100mm厚钢筋混土预制板 5~6mm厚钢板或3mm厚带助钢板:附加防水层为卷材防水层或2~3mm厚聚氨酯涂膜。在以后浇筑外墙后浇带混疑土时,挡土板可直接作为外模板。
实际施工时,外墙后浇带采用平口式,中部设钢板止水带的作法,后浇带宽度为1000mm:外墙后浇带附加防水层作法为:挡土板选用5mm厚,1200mm 宽钢板,一端自由,一端固定在裙房外墙上,外贴2000mm宽,3mm 厚的SBS改性沥青防水卷材,两端各伸出后浇带500mm且贴在结构面上,外做外墙防水卷材,再做500mm厚聚苯板保护层(图1)。另外,为加强防水效果,外墙后浇带处边槽用砂包土回填。
4. 结语
(1)本工程控制地下室外墙裂缝可分为“堵”和“导”两种方法,以堵为主:施工图优化,混凝土配合比的优化,混凝土浇筑技术的改进,混凝土拆模与养护的控制,主要是用于分散和限制裂缝的产生。以导为辅:在地下室外墙的适当部位设置后浇带,则可尽量减小混凝土约束应力的积聚,并立足于积聚应力的释放,以达到控制裂缝的目的。
图1 外墙后浇带作法
(2)本工程采取了上述控制措施后,已有2年的时间,未发现贯穿的墙体裂缝及渗漏水现象,达到了预期目标。
(3)实践证明,本工程采用的一系列裂缝控制措施对控制超长混凝土结构的裂缝是有效适用的,对类似工程结构具有一定的借鉴作用。
[文章编号]1006-7619(2010)06-13-548
[作者简介] 王金朝(1967.7-),男,工程师,福建章诚隆建设工程有限公司。
【关键词】地下室外墙;裂缝;控制措施
Control measures for long basement wall crack
Wang Jin-chao
(Fujian Zhangchenglong Construction Co., Ltd. Fuzhou Fujian 350002)
【Abstract】This article describes the basement of the main features of the external walls of concrete cracks, the main reason of cracks, described the technology Basement Wall Cracks control measures.
【Key words】Basement wall; Crack; Control measures
山东昌乐中国宝石城交易中心系17层商住楼,地下1层为停车场,地上一、二层为商场,商场上面托15层住宅,总建筑面积69058m2,地下室尺寸138.64m×72.9m,地下室外墙的周长达到423m。
由于地下室外墙最长边为138.64m,如何控制超长结构由于温度及混凝土收缩而产生的裂缝,特别是控制超长地下室外墙的裂缝,是本工程现场施工需要重点解决的问题之一,混凝土的裂缝控制成为保证工程质量的关键。
1. 地下室外墙混凝土裂缝的主要特征
根据笔者从事施工的多项地下室工程总结分析,裂缝的特征是以下状态:
(1)绝大多数为竖向裂缝,多数缝长与墙高相当,两端逐渐变小;
(2)裂缝数量较多,宽度大多≤0.2mm,极少有﹥0.3mm的情况;
(3)地下室外墙墙长的两端附近裂缝较少,大多集中在中间;
(4)裂缝出现的时间大多在拆模后不久,有的还与环境温度变化的梯度有关;
(5)随着时间的推移,裂缝的数量将增多,但宽度一般不增加,其发展情况将与混凝土是否暴露在大气中和暴露时间长短有关;
(6)当地下室土方回填后,常可见裂缝处有渗水现象,一般水量不大,而修补相当困难。
2. 裂缝产生的主要原因
2.1 混凝土本身的收缩裂缝。
混凝土硬化后,多余水分将蒸发而在混凝土内部留下许多毛细孔,造成混凝土的体积减少,同时在混凝土的水化过程中也会引起混凝土的体积发生收缩。混凝土的最终收缩量约为0.2%~0.45%。混凝土收缩值的大小和水泥品种、用量、拌合用水量、骨料规格、振捣密实程度和养护的好坏等有关。一般在潮湿条件下养护的混凝土比在干燥条件下养护的混凝土收缩值要减少6%~8%。施工中常见的混凝土收缩裂缝有塑性收缩裂缝、沉降收缩裂缝和干缩裂缝3种。
2.2 设计原因。
根据《混凝土结构设计规范》GB50010-2002的规定:现浇钢筋混凝土墙伸缩缝的最大间距为20(露天)~30m(室内或土中),而实际工程中往往突破上述规定,本工程最长边有139m,中间仅留了2条伸缩缝。另外,设计上一般将水平钢筋仍按构造进行配筋,没有考虑到其抗裂性是否满足要求,一般将水平向钢筋放在竖向受力钢筋的内侧。
2.3 温差原因。
由于工程的特殊环境,施工过程中将出现混凝土内外温差、昼夜温差、日晒雨淋及拆模时间过早等情况。
2.4 地下室外墙的暴露时间。
一般而言,对于薄而长的地下室外墙对环境的温度、湿度较为敏感,会因附加的温度应力而导致墙体开裂。值得注意的是:设计时将地下室外墙按埋入土中或作为室内结构考虑,事实上,很少有当地下室外墙结构完成后就进行土方回填的情况,一般暴露时间越长,出现裂缝的概率就越大。
2.5 混凝土的施工质量。
钢筋混凝土结构出现裂缝的原因有:(1)原材料质量较差,如骨料级配太差、含泥量超标、使用高水化热水泥和混凝土坍落度过大;(2)浇捣过程中任意加水、浇捣不够密实(漏振或振捣时间不够)、养护不当等。另外,目前普遍采用商品混凝土和泵送技术,混凝土坍落度增大更导致了混凝土收缩的增加,加大了出现裂缝的可能性。
3. 控制裂缝的几个措施
3.1 施工图优化。
本工程设计墙板厚度为350mm,原设计的水平钢筋为新Ⅲ级钢16@180,且设置在竖向钢筋的内侧,采用C40S8商品混凝土,综合考虑到上述几个因素,将原设计在内部的水平钢筋改到了外侧,钢筋也改为Ⅱ级,并按等截面、等强度的原则进行了换算,其配筋变为14@120,配筋率由0.64%提高到0.73%,以减少混凝土表面裂缝出现的可能。
3.2 混凝土配合比的优化。
在商品混凝土公司试验室的配合下,采用正交法进行配合比的筛选,经试块的抗压强度与抗渗试验,选定了一个最佳的配合比,在该混凝土中掺加比表面积为4200cm2/g的超细矿粉,以改善混凝土的性能,施工时将混凝土的坍落度控制在6~8cm。
3.3 混凝土浇筑技术的改进。
(1)将原泵送混凝土改为采用人工加小车运送混凝土入模,从根本上降低了混凝土的水灰比与坍落度,从而保证了混凝土墙板的密实度。
(2)采用了保温性能较好的18mm厚的大面积多层夹板代替原钢模板,并使拼缝严密,加固可靠,定位准确。模板中使用的对拉螺栓采用了专门的止水措施,两侧用小木块垫平,待模板拆除后,小心将木块取出,割除对拉螺栓头,用高等级砂浆补平。
(3)采用“一个坡度、分层浇筑、循序渐进、一次到顶”浇筑工艺,分层厚度一般不超过80cm;混凝土的入模高度不大于2m,采用振动棒垂直振捣,并设专人看模,以防炸模,振动时不得采用振动棒赶送混凝土,不得漏振或过振。施工时注意振捣均匀,采用“梅花形”的方式布点,控制大流动混凝土的振捣时间,不宜过长。
(4)因后浇带的设置,混凝土可分段浇筑,混凝土浇筑施工安排在夜间进行。
3.4 外墙后浇带的设置。
(1)结构长度是影响温度应力的因素之一,并且只在一定范围之内(结构长度较小)对温度应力影响较为显著。同时考虑较小尺寸的分块浇筑比较大尺寸的连续浇筑质量更容易控制。混凝土浇筑阶段,把结构分成许多段,每段的长度尽量小一些,并与施工缝结合起来,可有效地减少温度收缩应力;混凝土拆模后,尽早回填土,把这许多段浇筑成整体,继续承受部分的温差和收缩,这就是利用“后浇带”办法控制裂缝并达到不设置永久性伸缩缝的目的。
(2)后浇带间距首先应考虑有效地削减温度收缩应力,其次考虑与施工缝结合。在正常施工条件下,后浇带的间距为20~30m。后浇带保留时间越长越好,但必须在施工期间不致影响设备安装,一般不少于45天。最宜60天,后浇带宽度应在70~100cm,本工程采用100cm。
3.5 混凝土的拆模与养护。
(1)控制混凝土浇筑后的拆模时间,规定浇筑后16h松开模板螺栓,24h后拆模,尽量安排在白天温度较高的时间吊起模板,防止混凝土在刚拆模后受到环境条件的“过冷刺激”。
(2)加强混凝土的浇水养护,在墙体顶部中间设置带细小空洞的PVC塑料管进行常流水养护。具体做法是:在浇筑12h后混凝土接近终凝时立即在墙体顶部进行浇水降温,浇筑后16h左右松掉模板螺栓继续在墙体顶部进行浇水降温,一直持续到24h后吊起模板前。吊起模板后不要立即浇水,而是先在墙体两侧外挂麻袋布,然后再继续浇水养护7d即可,此时要注意的是吊起一块模板,立即挂麻袋布浇水,再吊起下一块模板。下部个别流水不到的部位,采取人工喷雾养护。
(3)地下室外墙拆模之后应立即安排防水层和保护层的施工,经有关部门验收合格按要求立即进行土方回填,最大限度地减少地下室外墙的暴露时间。
(4)由于外墙后浇带混凝土施工要求在结构顶峰后进行,工程较长,外墙后浇带浇筑前往要回填肥槽。为防止回填土进入后浇带内和抵抗回填土侧压力,需在结构外侧设置挡土板,挡土板外做附加防水层。挡土板可为80~100mm厚钢筋混土预制板 5~6mm厚钢板或3mm厚带助钢板:附加防水层为卷材防水层或2~3mm厚聚氨酯涂膜。在以后浇筑外墙后浇带混疑土时,挡土板可直接作为外模板。
实际施工时,外墙后浇带采用平口式,中部设钢板止水带的作法,后浇带宽度为1000mm:外墙后浇带附加防水层作法为:挡土板选用5mm厚,1200mm 宽钢板,一端自由,一端固定在裙房外墙上,外贴2000mm宽,3mm 厚的SBS改性沥青防水卷材,两端各伸出后浇带500mm且贴在结构面上,外做外墙防水卷材,再做500mm厚聚苯板保护层(图1)。另外,为加强防水效果,外墙后浇带处边槽用砂包土回填。
4. 结语
(1)本工程控制地下室外墙裂缝可分为“堵”和“导”两种方法,以堵为主:施工图优化,混凝土配合比的优化,混凝土浇筑技术的改进,混凝土拆模与养护的控制,主要是用于分散和限制裂缝的产生。以导为辅:在地下室外墙的适当部位设置后浇带,则可尽量减小混凝土约束应力的积聚,并立足于积聚应力的释放,以达到控制裂缝的目的。
图1 外墙后浇带作法
(2)本工程采取了上述控制措施后,已有2年的时间,未发现贯穿的墙体裂缝及渗漏水现象,达到了预期目标。
(3)实践证明,本工程采用的一系列裂缝控制措施对控制超长混凝土结构的裂缝是有效适用的,对类似工程结构具有一定的借鉴作用。
[文章编号]1006-7619(2010)06-13-548
[作者简介] 王金朝(1967.7-),男,工程师,福建章诚隆建设工程有限公司。