超长结构的地下室裂缝控制

超长结构的地下室裂缝控制

【摘要】混凝土的裂缝问题是一个普遍存在而又难于解决的工程实际问题，本文对超长地下室工程中常见的一些裂缝问题进行了探讨分析，并针对具体情况提出了一些预防、处理措施。

【关键词】超长地下室；混凝土；裂缝；控制措施

概述

近年来由于使用功能的需要，越来越多的建筑物设计采用超长结构，其中地下室受功能及防水等因素限制而不能设永久缝。对于超长结构如不采取合理的设计和施工措施，则可能会导致大量裂缝的出现，从而影响了建筑物的使用功能和寿命。我们应采取有效的措施减少裂缝的发生,将有害裂缝控制在允许范围内。

混凝土裂缝产生的原因很多，有变形引起的裂缝：如温度变化、收缩、膨胀、不均匀沉陷等原因引起的裂缝；有外载作用引起的裂缝；有养护环境不当和化学作用引起的裂缝等等。大量工程实测分析证明，在地下室设计及施工时，因为上部荷载可以由设计人员控制，地基不均匀沉降的可能性较小，主要还是由于温差和收缩变形引起的。本文针对超长地下室裂缝产生的主要原因,探讨裂缝的预防和治理方法。

1 裂缝产生的原因

1.1 干缩裂缝

硬化混凝土在约束条件下的干缩是楼板产生裂缝的一个比较常见的原因。水泥的水化或混凝土中水分的蒸发会引起混凝土干缩。

一般认为，混凝土的收缩在一年内可完成20年收缩量的75～80％。水泥水化引起的收缩称为“自身收缩”，水化中水泥石损失水分引起的干缩可高达长度的1％，只是混凝土集料的内部约束作用使这干缩值减少到0.05％。混凝土凝结期间水分蒸发引起的干缩称为“塑性收缩”，塑性收缩构成混凝土干缩的主体，由于楼板表层混凝土水分蒸发的速度比内部快得多，表层混凝土的收缩受到下层相对不收缩的内部混凝土的约束引起拉应力，因此混凝土表层很容易产生塑性开裂。此外，楼板混凝土的收缩也受到结构的另一部分（如混凝土梁、柱）的约束而引起拉应力，拉应力超过混凝土抗拉强度时混凝土将会产生裂缝，并且能够在比开裂应力小得多的应力作用下扩展延伸。

干缩裂缝多为表面性的平行线状或网状浅细裂缝，宽度多在

0.05～0.2mm之间，大体积混凝土中平面部位多见，较薄的梁板中多沿其短向分布。干缩裂缝通常会影响混凝土的抗渗性，引起钢筋的锈蚀影响混凝土的耐久性，在水压力的作用下会产生水力劈裂影响混凝土的承载力等等。混凝土干缩主要和混凝土的水灰比、水泥的成分、水泥的用量、集料的性质和用量、外加剂的用量等有关。

1.2 温度裂缝

温度裂缝多发生在大体积混凝土表面或温差变化较大地区的混凝土结构中。混凝土浇筑后,在硬化过程中,水泥水化产生大量的水化热，（当水泥用量在350～550 kg/m3，每立方米混凝土将释放出17500～27500kj的热量，从而使混凝土内部温度升达70℃左右甚

至更高）。由于混凝土的体积较大，大量的水化热聚积在混凝土内部而不易散发，导致内部温度急剧上升，而混凝土表面散热较快，这样就形成内外的较大温差，较大的温差造成内部与外部热胀冷缩的程度不同，使混凝土表面产生一定的拉应力（实践证明当混凝土本身温差达到25℃～26℃时，混凝土内便会产生大致在10mpa左右的拉应力）。当拉应力超过混凝土的抗拉强度极限时，混凝土表面就会产生裂缝，这种裂缝多发生在混凝土施工中后期。在混凝土的施工中当温差变化较大，或者是混凝土受到寒潮的袭击等，会导致混凝土表面温度急剧下降，而产生收缩，表面收缩的混凝土受内部混凝土的约束，将产生很大的拉应力而产生裂缝，这种裂缝通常只在混凝土表面较浅的范围内产生。

温度裂缝的走向通常无一定规律，大面积结构裂缝常纵横交错；梁板类长度尺寸较大的结构，裂缝多平行于短边；深入和贯穿性的温度裂缝一般与短边方向平行或接近平行，裂缝沿着长边分段出现，中间较密。裂缝宽度大小不一，受温度变化影响较为明显，冬季较宽，夏季较窄。高温膨胀引起的混凝土温度裂缝是通常中间粗两端细，而冷缩裂缝的粗细变化不太明显。此种裂缝的出现会引起钢筋的锈蚀，混凝土的碳化，降低混凝土的抗冻融、抗疲劳及抗渗能力等。

2 裂缝控制措施

2.1 设计措施

在设计中应处理好构件中“抗”与“放”的关系。所谓“抗”

就是处于约束状态下的结构，没有足够的变形余地时，为防止裂缝所采取的有力措施；而所谓“放”就是结构完全处于自由变形无约束状态下，有足够变形余地时所采取的措施。

(1)采取良好的保温隔热措施。如高温季节浇筑时可以采用搭设遮阳板等辅助措施控制混凝土的温升，降低浇筑混凝土的温度；在寒冷季节，混凝土表面应设置保温措施，以防止寒潮袭击；在屋面设架空层，屋面保温隔热层和外围护墙选用保温隔热性能好的材料等。

(2)每隔30～40m设一条后浇带。将地下室底板和顶板板钢筋断开但梁筋则保持不断开，该法是以往大量工程中较多采用。但当梁截面较大且钢筋较多时，全部梁筋不切断将会约束混凝土收缩无法达到预期效果，因此对某些特殊部位采取了另一种方法：即梁上部钢筋腰筋及板墙钢筋切断后错开搭接，必要时先搭后补焊，梁下部钢筋不切断，并适当加大配筋。这样既可人为减小梁筋全不切断对混凝土收缩形成约束，又可避免梁筋全部切断后造成钢筋搭接和焊接困难。

(3)重视对于构造钢筋的配置，特别是楼面、墙板等薄壁构件更应注意构造钢筋直径和数量的选择。在楼板配筋时考虑温度和收缩应力，将这部分配筋与受力钢筋叠加，沿长度方向中间1/3区域上部钢筋有50%钢筋拉通。合理的钢筋配置可以起到减轻混凝土收缩的程度，在相同的配筋率下，应选择细筋密布的办法。

(4)根据计算结果，对梁柱采取加强措施，特别是边柱和中部横

梁，按计算结果加强了配筋。抗裂专家王铁梦所著《工程结构裂缝控制》（建筑工业出版社）一书中有非常详细的计算参数、工程实例、构造措施、裂缝处理，可供参考。

(5) 设计中应尽量避免结构断面突变带来的应力集中。如确实不能避免时，控制应力集中裂缝，对孔洞周边采取有效的加强措施。

(6）采用新技术。如广东院提出的无粘结预应力技术，在超长地下室结构设计中采用无粘结预应力技术。中国建筑材料科学研究院提出的超长钢筋混凝土结构uea无缝设计施工。

2.2 施工措施

就施工因素来说，楼板的模板、支撑变形或沉陷，混凝土的制作和捣实工艺等许多方面的施工质量问题以及缺乏养护都会增加

产生裂缝或引致裂缝发展的可能性。因此，裂缝的发生和延伸开展与混凝土内在的特性和多种施工因素可能同时存在某种关系。

(1)严格控制砼原材料的质量。目前泵送混凝土的碎石规格一般为5～25mm。根据试验，采用5～40mm石子比采用5～25mm石子，每立方米混凝土可减少用水量15kg左右，在相同水灰比情况下，水泥用量减少20kg左右，因此尽量选择大粒径粗骨料。采用中、粗砂，细度模数必须控制在2.3以上，含泥量控制在2％以下。因为采用细度模数为2.8比2.3的中砂每立方砼可减少水泥用量约

30kg，减少水用量20～25kg，从而降低混凝土水化热和温差引起的收缩。泵送砼时，砂率应控制在38％～45％。严格控制水灰比，如c30砼水灰比控制在0.4。