【摘 要】從材料、設(shè)計(jì)、施工等方面分析地下室結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的原因，提出控制裂縫的技術(shù)措施。
【關(guān)鍵詞】地下室結(jié)構(gòu)；裂縫產(chǎn)生原因；裂縫控制措施
1. 前言
近年來由于地下空間的開發(fā)利用逐漸普遍，功能要求越來越高，地下室面積和體積越來越大，隨著鋼筋砼結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)大化和復(fù)雜化，以及商品砼的大量推廣和砼強(qiáng)度等級(jí)的提高，結(jié)構(gòu)裂縫出現(xiàn)機(jī)率大大增加，有的地下工程裂縫已影響其使用功能，有些已危及結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性。
2. 地下室混凝土墻裂縫的主要特征
�。�1）絕大多數(shù)裂縫為豎向裂縫，多數(shù)縫長(zhǎng)接近墻高，兩端逐漸變細(xì)而消失。
�。�2）裂縫數(shù)量較多，寬度一般不大，超過0.3mm寬的裂縫很少見，大多數(shù)縫寬度≤0.2mm。
�。�3）沿地下室墻長(zhǎng)兩端附近裂縫較少，墻長(zhǎng)中部附近較多。
�。�4）裂縫出現(xiàn)時(shí)間多在拆模后不久，有的還與氣溫驟降有關(guān)。
�。�5）隨著時(shí)間裂縫發(fā)展，數(shù)量增多，但縫寬加大不多，發(fā)展情況與混凝土是否暴露在大氣中和暴露時(shí)間的長(zhǎng)短有關(guān)。
3. 結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的原因
結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的原因很復(fù)雜，根據(jù)有關(guān)的資料，引起裂縫有兩大類原因，一種由外荷載（如靜、動(dòng)荷載）的直接應(yīng)力和結(jié)構(gòu)次應(yīng)力引起的裂縫，其機(jī)率約20%；一種是結(jié)構(gòu)因溫度、膨脹、收縮、徐變和不均勻沉降等因素由變形變化引起的裂縫，其機(jī)率約80%。地下室砼裂縫大多數(shù)屬于后者，裂縫發(fā)生多與材料、設(shè)計(jì)和施工有關(guān)，現(xiàn)作以下分析：
3.1 材料缺陷。
在變形裂縫中收縮裂縫約占有80%的比例，從砼的性質(zhì)來說有直接和間接原因：
3.1.1 直接原因。
�。�1）據(jù)統(tǒng)計(jì)，在工程實(shí)踐中，由于結(jié)構(gòu)因溫差，收縮徐變，不均勻沉降等因素（變形荷載）引起的裂縫約占80～85%，地下室砼裂縫大多數(shù)屬于后者。
�。�2）砼在澆筑后，由于水泥的水化作用，釋放大量的水化熱，因?yàn)轫艠?gòu)件表面與構(gòu)件截面中部溫差超過25℃就引起砼內(nèi)部裂縫，構(gòu)件表面溫度和周圍空氣溫差超過25℃，就引起構(gòu)件表面裂縫。砼澆筑后溫度提高，砼初期體積有微膨脹作用，以后溫度下降體積急劇收縮。砼除了溫度收縮外，還有較大的化學(xué)收縮和干燥收縮，砼早期（10～15天）極限拉伸很低，這就造成砼的早期裂縫。因砼的收縮，較高的彈性模量和早期低徐變，會(huì)使砼內(nèi)部產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力，超過砼的極限拉伸，則是造成砼后期裂縫的主要原因。
�。�3）砼在澆筑一個(gè)月左右，完成收縮40%。60天內(nèi)完成收縮65%，20年后完砼收縮的98%。砼的收縮變形是一個(gè)初期大，以后逐漸減少的過程。
3.1.2 間接原因。
�。�1）邊界條件如地基和側(cè)面土對(duì)砼構(gòu)件的變形約束作用，砼構(gòu)件的剛度差異，使砼變形不協(xié)調(diào)。
側(cè)壁砼澆搗時(shí)地板剛度大，受到地板的剛度約束，早期形成壓應(yīng)力，后期砼溫度下降，產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力大于鋼筋的抗拉強(qiáng)度時(shí)則出現(xiàn)裂縫。
�。�2）砼變形與限制膨脹條件有關(guān)。當(dāng)氣溫上升時(shí)，地板和底板砼因?yàn)闇囟壬叨蛲馀蛎�，�?cè)壁和地板相互約束，在側(cè)壁的外側(cè)形成垂直裂縫，當(dāng)?shù)匕搴晚敯迨芾涫湛s時(shí)，側(cè)壁內(nèi)側(cè)形成垂直裂縫。由于側(cè)壁在邊角部分受到的變形量比中部大，同時(shí)縱橫側(cè)壁的相互約束，因而側(cè)壁兩端附近裂縫小，中部附近裂縫多。
側(cè)壁內(nèi)有柱時(shí)，由于截面突變，剛度有差異，側(cè)壁的變形受到柱的約束，往往產(chǎn)生應(yīng)力集中，在離柱子1∽2m的墻體上易出現(xiàn)縱向收縮裂縫。
3.2 設(shè)計(jì)缺陷。
�。�1）《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50010-2002）規(guī)定：現(xiàn)澆鋼筋混凝土墻伸縮縫的最大間距為20（露天）～30m（室內(nèi)或土中），但實(shí)際工程中墻長(zhǎng)均超過此規(guī)定。需要指出的是，一些工程設(shè)計(jì)突破了規(guī)范規(guī)定后，地下室墻的水平鋼筋仍按構(gòu)造配置，這是墻較易裂縫的又一因素。
�。�2）這類薄而長(zhǎng)的結(jié)構(gòu)對(duì)溫度、濕度變化較敏感，常因附加的溫度收縮應(yīng)力導(dǎo)致墻體開裂。同時(shí)還應(yīng)注意，設(shè)計(jì)時(shí)地下室墻均按埋入土中或室內(nèi)結(jié)構(gòu)考慮，即伸縮縫最大間距為30m。實(shí)際施工中很難做到墻完成后立即回填土和完成頂蓋，因此實(shí)際工程應(yīng)取最大伸縮縫間距20m。這也是地下室墻裂縫普遍的一個(gè)因素。
�。�3）大量工程實(shí)踐證明，留縫與否，并不是決定結(jié)構(gòu)變形開裂與否的唯一條件，留縫不一定不裂，不留縫不一定裂，是否開裂與許多因素有關(guān)。我們認(rèn)為，控制裂縫應(yīng)該防患于未然，首先盡量預(yù)防有害裂縫，重點(diǎn)在防。我國(guó)結(jié)構(gòu)工程向長(zhǎng)大化、復(fù)雜化發(fā)展，砼設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)向C40～C60發(fā)展，設(shè)計(jì)師多注重結(jié)構(gòu)安全，而對(duì)變形裂縫控制考慮不周，這也是結(jié)構(gòu)裂縫發(fā)生增多的原因之一。
3.3 施工管理問題。
�。�1）砼配合比設(shè)計(jì)是否科學(xué)合理，水泥與外加劑是否相適應(yīng)，砂石級(jí)配及其含泥量是否符合規(guī)范要求，砼坍落度控制是否合理，這些都影響到砼的質(zhì)量及其收縮變形。 砼澆筑震搗不均勻密實(shí)，施工縫和細(xì)部處理馬虎，會(huì)帶來結(jié)構(gòu)開裂的后患；過震則使浮漿過厚，抹壓又不及時(shí)，則砼表面出現(xiàn)塑性裂縫，十分難看。
邊墻拆摸板過早（1～3d），砼水化熱正處于高峰，內(nèi)外溫差最大，砼易"感冒"開裂。
�。�2）砼養(yǎng)護(hù)十分重要，但許多施工單位忽視這一環(huán)節(jié)，尤其是墻體和柱梁的保溫保濕養(yǎng)護(hù)不到位，容易產(chǎn)生收縮裂縫。某些露天構(gòu)筑物盡管當(dāng)?shù)貪穸群艽�，但由于吹風(fēng)影響，加速了砼水分蒸發(fā)速度，亦即增加干縮速度，容易引起早期表面裂縫。這也許是夏季比秋冬季，南方比北方出現(xiàn)結(jié)構(gòu)裂縫較多的原因。
�。�3）目前地下室普遍采用泵送混凝土，由于泵送混凝土坍落度大，也導(dǎo)致收縮增加，裂縫可能性加大。
從已建工程調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，底板養(yǎng)護(hù)較好，出現(xiàn)裂縫概率較低，而底板上外墻裂縫概率很高約占80%，這與保溫保濕養(yǎng)護(hù)不足有很大關(guān)系。
（4）除上述因素外，施工管理不嚴(yán)，趕進(jìn)度，偷工減料，工人素質(zhì)差，施工馬虎等也是造成結(jié)構(gòu)裂縫的人為因素。
4. 預(yù)防地下室混凝土墻裂縫的幾點(diǎn)建議
4.1 設(shè)計(jì)方面
4.1.1 沒有充分依據(jù)時(shí)，不得任意突破設(shè)計(jì)規(guī)范關(guān)于伸縮縫最大間距的規(guī)定。應(yīng)注意滿足《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50010-2002）的要求："位于氣候干燥地區(qū)、夏季炎熱且暴雨頻繁地區(qū)的結(jié)構(gòu)或經(jīng)常處于高溫作用下的結(jié)構(gòu)，可按照使用經(jīng)驗(yàn)適當(dāng)減小伸縮縫間距"。
4.1.2 設(shè)置后澆帶，以減小混凝土收縮應(yīng)力。后澆帶與膨脹加強(qiáng)帶一樣作為砼早期短時(shí)期釋放約束力的一種技術(shù)措施，較長(zhǎng)久性變形縫已有很大的改進(jìn)并廣泛應(yīng)用。
根據(jù)有關(guān)資料：結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度是影響溫度應(yīng)力的因素之一，但只在一方范圍對(duì)溫度收縮應(yīng)力較為顯著，因此設(shè)置后澆帶是"先放后抗、以放為主"的主要技術(shù)措施。
�。�1）盡量減少穿越后澆帶鋼筋的總量，以盡可能釋放砼的收縮應(yīng)力。對(duì)于樓板內(nèi)鋼筋和側(cè)壁，由于焊接或搭接施工比較方便均應(yīng)作斷開處理。由于梁鋼筋連接焊接等施工比較困難，可以留一部分連續(xù)鋼筋，盡量切斷梁腹縱向鋼筋和梁頂縱筋截?cái)�，保留梁底鋼筋連續(xù)貫通。
�。�2）后澆帶寬度內(nèi)鋼筋抗拉剛度EAs遠(yuǎn)比后澆帶兩側(cè)砼的抗拉剛度EA小，拉伸變形將主要由后澆帶寬度范圍內(nèi)的鋼筋提供，對(duì)于鋼筋全部截?cái)嗟暮鬂矌�，理論上寬度僅有100mm就可以了，為施工方便常取800～1000mm，但對(duì)于鋼筋連續(xù)的后澆帶，盡可能增大后澆帶的寬度。
�。�3）后澆帶保留時(shí)間為42～60d，一般為60d，這樣早期溫差和砼收縮完成30～50% 。
�。�4）材料：用高一等級(jí)的微膨脹砼封閉，并進(jìn)行不少于15d的砼養(yǎng)護(hù)。
�。�5）位置：設(shè)在梁墻內(nèi)力較小位置，后澆帶間距為30～40m。后澆帶可做成企口式，在澆砼前，必須鑿毛清理干凈。
4.1.3 加強(qiáng)水平鋼筋的配置。
應(yīng)注意三個(gè)問題：（1）水平鋼筋保護(hù)層應(yīng)盡可能小些；（2）防裂鋼筋的間距不宜太大，可采用小直徑鋼筋小間距的配筋方式；（3）考慮溫度收縮應(yīng)力的變化加強(qiáng)配筋。第四，側(cè)壁受底板和頂板的約束，砼脹縮不一致，可在墻體中部設(shè)一道水平暗梁抵抗拉力，水平構(gòu)造筋放在豎筋的外側(cè)，有利于控制墻體裂縫的發(fā)生。
4.2 材料方面
�。�1）水泥：宜用低水化熱、鋁酸三鈣含量較低、細(xì)度不過細(xì)，礦渣含量不過多的水泥。
�。�2）砂、石：宜用中、粗砂，含泥量不大于2%；石子宜用粒徑較大的連續(xù)級(jí)配、級(jí)配良好、含泥量不大于1%的碎石或卵石。
（3）摻減水劑，以減少混凝土用水量。
（4）摻人微膨脹劑，配制成補(bǔ)償收縮混凝土，國(guó)內(nèi)常用摻10%～15%UEA或l0%左右的AEA。
�。�5）摻用粉煤灰替代部分水泥，以降低水泥水化熱溫升。
4.3 施工方面
4.3.1 模板選用：對(duì)外露面積較大的混凝土墻體、氣溫變化劇烈的季節(jié)以及冬季不宜使用鋼模板。選用木模時(shí)，應(yīng)充分濕潤(rùn)，以利保濕和散熱。
4.3.2 砼應(yīng)嚴(yán)格振搗密實(shí)，提高砼密實(shí)度。嚴(yán)格控制混凝土施工質(zhì)量，盡量降低不均勻性。除控制混凝土制備和運(yùn)輸中的質(zhì)量外，還要注意混凝土澆筑時(shí)防止離析，振搗密實(shí)以免墻內(nèi)出現(xiàn)薄弱面而產(chǎn)生裂縫。
4.3.3 落實(shí)好砼澆筑后的養(yǎng)護(hù)措施，盡量做好保濕保溫養(yǎng)護(hù)，應(yīng)保持混凝土表面持續(xù)濕潤(rùn)，既可使砼初期獲得更高的強(qiáng)度，還可減少砼的溫度應(yīng)力與收縮應(yīng)力，養(yǎng)護(hù)時(shí)間在14d以上。根據(jù)測(cè)溫記錄和氣象預(yù)報(bào)確定拆模時(shí)間，保證混凝土內(nèi)外溫差不超過25℃，溫度陡降不超過10℃拆模后應(yīng)注意覆蓋和及時(shí)養(yǎng)護(hù)。
4.3.4 降低室外溫差的影響。夏季施工時(shí)應(yīng)盡量避免在烈日下澆筑樓板砼。降低砼的入模溫度。地板墊層上干鋪油氈作滑動(dòng)層。地下室四周土要及時(shí)回填，且應(yīng)分層夯實(shí)，既加強(qiáng)地下室頂板作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固部位，又可盡快避免室外溫度變化對(duì)側(cè)壁的影響。
5. 結(jié)束語
工程實(shí)踐表明，結(jié)構(gòu)裂縫的發(fā)生的原因很復(fù)雜，也是不可避免的。如對(duì)建筑物抗裂要求過嚴(yán)，必將付出巨大的經(jīng)濟(jì)代價(jià)�？茖W(xué)的要求應(yīng)是將其有害程度控制在允許范圍內(nèi)。這些關(guān)于裂縫的預(yù)測(cè)、預(yù)防和處理工作，統(tǒng)稱之為"建筑物的裂縫控制"。我國(guó)科技界和工程界正在不斷探索，有許多成功經(jīng)驗(yàn)值得借鑒。
參考文獻(xiàn)
[1] 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范 GB50010-2002
[2] 王鐵夢(mèng) 工程結(jié)構(gòu)裂縫控制
