地下室顶板裂缝原因分析及处理

地下室顶板裂缝原因分析及处理

摘要: 本文以一个实际工程为例, 分析了地下室现浇钢筋混凝土顶板裂缝产生的原因，并提出相应的修补措施。从而减少了裂缝的产生,提高了建筑物的承载能力。

关键词: 地下室顶板；裂缝；原因分析；处理措施

为了充分利用建筑用地，目前涌现了一批上部建筑独立、地下部分连体的建设工程项目。该类建筑工程项目拥有超长、大体积的地下室，施工过程中有大面积的顶板外露部分。在工程施工过程中，顶板较长时间暴露在外，受天气等环境因素影响大，常出现开裂现象。下文结合工程实例，分析了地下室现浇钢筋混凝土顶板裂缝产生的原因，并提出相应的修补措施。

一、工程概况

某大厦为现浇钢筋混凝土结构, 主楼28层, 裙房6层, 地下3层, 深基坑围护结构采用1m厚钢筋混凝土地下连续墙, 兼做主体结构的地下室外墙。地下室顶板利用后浇缝分3次浇筑。南裙房地下室顶板c40混凝土于一年半后浇筑, 水泥:水:砂;石子重量比为1:0.442:1.651:1.883;办公楼地下室顶板c35混凝土于2009年8

月6日至7日浇筑, 水泥:水: 砂:石子重量比为

1:0.494:1.943:2.566;北公寓b2板c40混凝土于2004年8月15

日至16日浇筑, 水泥:水: 砂:石子重量比为1：

0.453:1.651:2.295。所有混凝土均掺用15％的粉煤灰及sp406外加剂, 设计坍落度为18cm。混凝土浇筑时气温较高, 浇筑完8小时

后开始浇水养护。大约在浇筑完混凝土的40日后在上述三个部位

发现裂缝。根据有关单位对上述裂缝9月23日至11月10日的观

测结果, 裂缝大多为贯穿裂缝, 随天气气温变化缝宽有波动现象,

总的呈增宽趋势, 波动及增宽的趋势都较小。

二、地下室顶板裂缝原因分析

混凝土出现裂缝的原因分类方法很多, 国际预应力混凝土协会(fip)制定的六类分类法比较科学。根据检测、计算、分析研究结

果按fip分类法分析, 本工程开裂的原因可归结为混凝土收缩裂缝及温度裂缝叠加作用的结果。一般认为混凝土的收缩, 是由水泥胶体本身的收缩（即凝缩）和混凝土失水产生的体积收缩(即干缩)两部分组成。从凝缩的角度看, 水泥用量多、水泥等级高收缩将增大相反, 骨料级配好、密度大、弹性模量高的混凝土收缩小。从干缩的角度看, 水灰比大、养护条件差、表体比大, 都会使混凝土干缩量加大。混凝土浇筑后, 水泥水化过程为一放热过程, 混凝土强度等级高、水泥用量大、水化热加大, 如施工环境温度高、骨料温度高, 混凝土入模时温度就高。混凝土的温度线胀系数为10一5/℃

如果初凝时混凝土的温度高于正常条件下20℃～30℃ , 则由于温

度变化引起的变形相当于混凝土的极限收缩量。

混凝土收缩和温度降低引起的体积缩小, 如果没有边界条件的

约束自由变形, 则不会产生内部约束应力, 更不会产生裂缝。只有在边界有约束的条件下, 自由变形得不到满足, 收缩才会在混凝

土构件内部产生拉应力。由于混凝土的抗拉强度远低于其抗压强度,

此拉应力大于混凝土的极限杭拉强度时, 就会在构件内部出现裂缝。裂缝的产生也是变形的结果, 从而导致应力松弛。

本工程在施工地下室顶板时, 正值南方地区高温酷暑季节, 连日气温都在35℃以上, 有时高达39℃。在太阳暴晒之下, 实际混凝土初凝时, 表面温度可达50℃～60℃, 而出现裂缝时气温在25℃左右, 温差变化在30℃上下。一个月混凝土的收缩完成40％左右, 如果没有地下室连续墙及下层已浇筑结构的约束, 顶板内不会产生温度收缩应力。但是本工程地下连续墙为1m厚, 同地下室顶板刚性连接, 极大程度上限制了混凝土板的自由变形。由于连续墙作为围护结构在一年前已施工完毕, 收缩、徐变已完成80％左右, 其一侧紧靠土体, 本身温度变化(下降)受环境影响远不如暴露在太阳下的板那样明显, 况且在施工地下室顶板时连续墙也不存在水泥水化热引起的温升, 故地下连续墙的温差变化在10℃左右。如果在设计中认为地下室顶板与地下连续墙同时浇筑、同时温升、同时温降、同时收缩, 则板中应力远小于由于施工不同步引起的温度和收缩变化不同步下的应力。另外, 在水中结硬的混凝土, 其体积将逐步有所膨胀。该工程地下水位一般在地表下1m处, 施工地下连续墙时尚未降低地下水, 墙体混凝土近似在水中养护, 所以兼作围护结构的地下连续墙一年内的收缩值小于其仅作为地下室外墙养护条件下的收缩值。混凝上采用泵送, 要求坍落度大, 板的表面积与其体积之比较大, 也都是板易开裂的因素。当然已浇筑的其他竖向构件也同样会对顶板的收缩产生侧向约束, 只是地

下室连续墙的刚度大, 浇筑时间早, 约束力强。

三．温度收缩应力的估算

现以办公楼a1板为例来初步估算温度收缩应力

a1板的有效高度h=0.2l=10200mm；温差: 浇筑后初凝时混凝土板的最高温度55℃；稳定温度25℃。

t=55-25=30℃

40天的收缩:。

收缩当量温差：。

考虑连续墙降温相对温差：t=30+10.7-10=30.7℃。

地基水平阻力系数:c=2.5n/mm。

考虑到板与连续墙刚接板中最大收缩应力: =3.15=(开裂)

其中：为考虑徐变引起的内力松弛系数, 40天取0.6。

从裂缝开展的走向看, 大部分裂缝垂直于由于连续墙约束变形所产生的拉应力方向, 部分裂缝位于板中洞口的边角部位, 是由于拉应力集中所致。也正是由于地下室顶板同地下连续墙施工的不同步, 造成板的温度变形及收缩变形远大于同期内墙体的变形, 二者之间的变形差是这次板中裂缝的主要原因。由于在主楼与裙房间设了控制沉降的后浇缝, 在一定程度上缓解了应力紧张状况。但后浇缝之间的距离仍然在50m以上, 大于规范中20～40m的要求, 在此之间混凝土的温度及收缩应力只有靠混凝土材料本身去抵抗了。地下室其他层楼板因其施工季节不在夏季, 气温较低, 温差较小, 温度应力也较小, 避免了裂缝的出现。