大体积地下室防开裂解决方案 一般建筑物地下室结构所用的水泥混凝土标号较高，水泥用量较大，材料本身开裂可能性较大。随着地下车库的需求不断增加，地下室的整浇面积不断增大，如何保证大体积底板整浇不开裂，成为目前研究的重点。地下室外墙既要承受较高的水压，作为墙体厚度又较薄，开裂可能性大。根据最近五年来的统计，地下室外墙的裂缝数量占被调查工程总数的85%以上。墙体出现裂缝不仅有损外观，而且使混凝土抵抗外界物质侵蚀的能力降低，引起钢筋腐蚀,不同程度地降低结构的承载力和使用安全性，贯穿裂缝对结构承载力和抗震性的影响更不容忽视，当地下水位较高时还引起渗漏问题。研究结果表明，裂缝超过0.01mm时，混凝土就会渗水。 一、地下室裂缝的特征地下室大体积混凝土将会产生以下两种温度裂缝。 ①表面裂缝：大体积混凝土浇筑后水泥的水化热量大，由于体积大，水化热聚积在内部不易散发，混凝土内部温度显著升高，而表面散热较快，这样形成较大的内外温差，内部产生压应力，而表面产生拉应力，产生表层无规则的浅层裂缝及构件表面与构件的中心温差与收缩产生表面较深层裂缝，属非贯穿性裂缝。 ②贯穿性裂缝：当混凝土内部逐渐散热冷却时产生收缩，由于受到基底或已硬化的混凝土的约束影响，不能自由收缩，而产生拉应力。温差越大，约束程度越高，结构长度越长，则拉应力越大。当拉应力超过混凝土的极限抗拉强度时，将在约束接触处产生裂缝，其裂缝甚至会贯穿整个截面产生贯穿性裂缝。这种裂缝走向规则不定，但结构属于梁板体系或较长的结构裂缝多平行于短边，大体积或大面积结构裂缝常纵横交错，裂缝宽度随着温度变化而变化。 二、危害性贯穿性裂缝，在地下室底板出现较多，严重的将引起底板漏水，影响结构安全度及使用功能。这种裂缝是致命的。温差收缩裂缝，在表层产生浅层或深层的裂缝，虽然是非贯穿性裂缝，但也必须加以处理和补强措施，否则发生渗漏，造成钢筋锈蚀，也会影响使用年限。墙体以这种裂缝居多。 三、裂缝产生原因分析： 1、混凝土的收缩变形的影响混凝土塑性收缩变形，发生在混凝土硬化之前，混凝土仍处于塑性状态，它产生主要是上部混凝土的沉降受到钢筋和骨料限制或平面面积较大的混凝土，其水平方向的减缩比垂直方向更难，这就会形成不规则的深层裂缝，这种裂缝通常是互相平行。混凝土的体积变形，混凝土在终凝后体积产生变化，有可能产生收缩或膨胀，随温度变化而变化。混凝土中的水份80%要蒸发，20%水份是硬化所需。随着水份蒸发就会出现干燥收缩，表面干燥收缩快，中心干燥收缩慢，表面收缩应力受到中心收缩应力的约束，表面产生拉应力而出现裂缝。混凝土匀质性影响，配合比不严格计量，其坍落度、外加剂、骨料粒径不同及振捣密实度不同，泌水、离析等，造成混凝土的弹性模量不同，形成收缩变形不均匀，导致应力集中而引起裂缝。结构造型差异显殊，厚度差别较大或留孔留槽都会产生应力集中而形成裂缝。 2、外界温差的影响—大体积混凝土在施工阶段常受到外界气温变化的影响。外界气温越高，浇筑温度也愈高。当气温下降，特别是气温骤降，会大大增加外层混凝土内部的温度梯度，会造成温差与温度应力，使大体积混凝土出现裂缝。 3、内部温度影响—水泥水化热引起温度应力和温度变形而产生裂缝。水泥水化过程中产生大量热量，当混凝土内部与表面温度差大时，就产生温度应力和温度变形。混凝土内部的温度应力与混凝土厚度及水泥用量品种有关，与混凝土结构尺寸愈大、厚度愈厚，温度应力愈大，引起裂缝的可能性愈大 4、内外约束力—水泥水化热产生的内应力及受地基、钢筋、模板的约束力大体积钢筋混凝土与地基浇筑在一起，当结构产生温度变形时，受到地基的限制，而产生外部约束应力。当混凝土升温时，产生膨胀变形，约束中心产生压应力，此时混凝土弹性模量小，徐变和应力松驰度大，使混凝土与地基连接不牢固。当温度下降，中心产生较大拉应力，此时混凝土抗拉强度低于温度产生拉应力时，混凝土将出现垂直裂缝。此裂缝往往是贯穿性裂缝，这是影响到结构安全度和使用功能，是致命的裂缝。当混凝土内部由于水泥水化热而形成结构中心升温高，热膨胀大中心产生压应力，表面产生拉应力，当拉应力超过混凝土的抗拉强度和钢筋的约束力，同时也会产生深层裂缝，是非贯穿性裂缝也会影响使用年限四、解决之道： 1、 通过施工工艺来解决。延长水泥凝结时间、降低水化热、增加局部配筋、加强养护减小温差梯度、施工中应用预应力结构等都是可以采取的办法。 2、 采用膨胀剂补偿收缩。 3、 掺用聚丙烯纤维防裂。 4、 聚丙烯纤维和膨胀剂双掺防裂。 五、方法评判 1、 采用1种所示方法，所需工序和注意事项繁多，工程施工时需要有很好的管理，万一某一环节出错，均将导致开裂问题。延长水泥凝结时间将影响施工进度；增加局部配筋若计算误差将不解决问题；采用预应力结构需解决预应力结构与普通混凝土衔接部分处理；若管理不善加强养护将成为空话。 2、 采用膨胀剂补偿收缩的方法。膨胀剂是利用膨胀组分在水化时形成的水化产物体积膨胀，从而对混凝土收缩进行补偿。问题一、膨胀剂本身需要很好的养护条件下膨胀组分才能起作用，当混凝土早期养护不好时，掺膨胀剂的混凝土可能更易开裂，因为膨胀剂要吸收大量水分；二、膨胀组分作用时并不能针对裂缝进行补偿，而是整体体积膨胀，若计算误差造成膨胀过大，反而造成无裂缝部位形成膨胀裂缝，留下隐患。很多工程在采用膨胀剂之后仍然出现裂缝的例子比比皆是。 3、 采用聚丙烯纤维防裂混凝土具有施工简单、防裂效果良好等特点，不增加人工及设备，是简单、经济、易行的防开裂方法。聚丙烯纤维混凝土是通过减小混凝土内部收缩应力、阻止混凝土原生裂隙产生及发展而起作用的。作用机理见《混凝土选用聚丙烯纤维理由》一文。具有对温差适应性强，混凝土结构整体性提高等优点。但由于聚丙烯纤维价格较高，应用成本较大。 4、 聚丙烯纤维和膨胀剂双掺，既考虑了成本的经济性，能避免单掺膨胀剂出来的问题，又能达到良好的防开裂效果，是目前较为经济可行的防开裂解决方法。 六、工程案例 1、地下室工程采用膨胀剂后仍然开裂的例子：　 广州某工地2000年1月15日用掺有水泥用量10%的UEA混凝土浇筑地下室顶板,20d后拆模板时发现混凝土出现裂缝,有渗漏现象。原因分析为：UEA加入后反而使混凝土温度升高，养护不充分使UEA性能发挥不充分所致。晋城市黄华街地下停车场为现浇钢筋混凝土框架结构,地下1层(非人防地下室),地上3层。混凝土强度等级为C30,抗渗等级为S8,水泥用量365kg/m,掺入UEA2H高效混凝土膨胀剂,掺量为水泥用量的10%,水灰比为0.48,坍落度为160mm。地下室于2001年9月底施工完毕,于2002年9月底发现顶板上出现第一条裂缝,缝宽最大处大于0.3mm,长达10m,为贯穿性裂缝,不断渗漏水,影响房间的使用。2003年9月,因房间几处漏水,又查出四条裂缝。根据裂缝分布及特征,地下室混凝土顶板产生裂缝的主要原因是由混凝土温度变形和干缩变形引起的。某钢箱梁空间组合系杆拱桥工程于2003年9月东北角拱脚段首先浇筑混凝土，施工后在钢筒体外用麻袋覆盖并全天候洒水养护。但施工后第5天便发现拱脚钢筒体呈明显外鼓形状，经测量其外鼓最大值约60mm，可推断是混凝土膨胀过度所致。结论：用膨胀剂来补偿收缩，若设计用量过小或养护不当将无法达到目的，而设计用量过大也容易造成工程事故。 2、应用纤维防裂的例子：泰州市联通大厦地下室墙板长51mm，壁厚25mm（局部30mm），设计标号C45P8。采用聚丙烯纤维与膨胀剂双掺技术，既利用聚丙烯纤维在混凝土中的乱向分布，对混凝土的膨胀变形产生有利的均匀限制作用，又利用膨胀剂提高混凝土的密实度，改善其抗渗性和韧性。施工期间，正值八月酷暑，天气炎热，现场施工时混凝土和易性良好，共浇注约1000m3，从未发生过堵泵现象。应用结果：（1）28d抗压强度平均值、最大值、最小值分别为50.8MPa\53.1MPa\48.5MPa；（2）28d抗折强度6.3MPa，较不掺纤维的基准混凝土提高了21%；（3）抗渗性能达P12；（4）在施工单位的精心浇筑和养护下，硬化后的混凝土表面良好，无温度裂缝及早期收缩裂缝。