交流借鉴：地下室外墙容易产生裂缝的原因及预防措施
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本文选自《商品混凝土》杂志2024年第1期
地下室外墙容易产生裂缝的原因及预防措施
黄振兴，张剑高，孙悦
［摘 要］根据全国几乎所有建筑地下室外墙混凝土浇筑完毕后或多或少都会出现裂缝的现状，本文仔细分析了裂缝的种类及性质，找出了产生裂缝的原因，并制定了相应的减少裂缝的预防措施。
0 前言
所有地下室外墙都会出现或多或少的裂缝，一直困扰着投资方、施工方和混凝土供应商。有些裂缝甚至可以发展成贯穿性裂缝，导致地下室外墙渗水。尤其是沿海地区地下水中含有大量氯离子和硫酸根离子，顺着裂缝渗入混凝土中，造成钢筋锈蚀。由于锈蚀后的钢筋体积增大，产生膨胀，导致混凝土进一步开裂，逐渐发展成难以治理的质量问题，严重影响地下室墙体结构的质量和寿命。因此，必须分析清楚裂缝性质和裂缝成因，制定相应预防和减少裂缝的有效措施，才能保证结构的质量。
1 裂缝的性质与种类
1.1 裂缝的性质
首先，必须分析清楚裂缝的性质。可以从裂缝的形状和发生的位置来判断。地下室外墙一般长度较长，长达20～30m，高度较高，一般有4.5～5m，因此受到收缩应力时难以释放。所有地下室外墙几乎都有裂缝，往往施工单位第一时间就会认为是混凝土质量有问题，施工单位为此就会与混凝土公司产生巨大争议，地下室裂缝问题几乎困扰着所有施工单位和混凝土供应商。我们经过现场大量观察，几乎所有的地下室裂缝都是每隔2～3m或4～5m有规律的竖向裂缝，这是明显的应力裂缝，因为如果是混凝土导致的裂缝，形态是龟裂或鸡爪纹。另外同样的混凝土，在所有地下室外墙后浇带两侧5～6m（一个柱间距）处没有任何裂缝，这是因为有后浇带，所以两侧5～6m墙体受到的收缩应力释放了，没有了收缩应力，就不会产生裂缝。这就有力地反证了地下室外墙的裂缝都是应力裂缝，否则如果是混凝土原因造成的裂缝，就会出现在所有墙体上，也会出现在后浇带两侧的墙体上。
1.2 裂缝的种类
（1）贯穿性裂缝，需要修复的裂缝（见图1）。
从图1可以清楚地看出，该裂缝已经贯穿，位于墙体下部的裂缝水已经渗入。这种贯穿性裂缝，随着基础回填，外墙受到回填土侧压力作用，裂缝宽度会进一步加大。这种裂缝必须用高压注入高强环氧浆体来修复和封闭裂缝，否则随着地下水渗入带入有害离子，会导致混凝土中钢筋锈蚀，产生更大质量问题；同时也会因为地下水渗漏进地下室而带来无穷烦恼。
（2）无害裂缝，不需要修复的裂缝（见图2）。
图2的裂缝经过现场用刻度放大镜观察，裂缝宽度小于0.2mm，根据《混凝土结构设计规范》GB 50010—2010第3.4.5条规定，“对于地下室外墙，其与水土直接接触的外表面，裂缝宽度限值应按0.2mm控制。与室内相邻的内表面，设计需根据实际情况判断，干燥环境下裂缝宽度限值可按0.3mm控制，潮湿或蓄水环境下应按0.2mm控制。”从图2中可以清楚看出，该裂缝没有贯穿墙体，没有渗水，裂缝宽度也没有超过规范规定，属于无害裂缝。这样的裂缝就不需要修补，随着混凝土墙体龄期增长，粉煤灰进一步水化产生的体积略大的水化产物就会自行封闭裂缝。
2 裂缝产生的原因
知道了地下室外墙裂缝是“应力裂缝”后，那么就要进一步分析应力的类型及产生的原因，这样才能针对性地采取预防和减少裂缝的措施。通过现场观察，地下室外墙的应力类型主要有以下三种：
2.1 混凝土表面失水形成的干缩应力裂缝
第一种裂缝是混凝土表面失水形成的干缩应力裂缝。绝大多数施工单位在混凝土浇筑后24小时就拆除模板，而且不采取任何喷水保湿养护措施，混凝土水化及表面风干使得混凝土墙体表面失水，导致混凝土表面强度发展与混凝土内部强度发展不一致，产生干缩应力就形成了干缩裂缝。
2.2 温差应力裂缝
第二种裂缝是温差裂缝。在太仓秋冬季，夜间温度会低至5℃以下，白天温度也在15℃以下，而混凝土内部温度会达到50～60℃（混凝土浇筑后第二天水化放热达到峰值，混凝土中心温度最高），如果不采取保温措施，混凝土内外温差就会远远超过国家规范“混凝土内部与表面温差小于25℃”的规定，这样就形成了温差应力裂缝。这种裂缝往往比较长、比较宽，而且大部分是贯穿性裂缝，危害很大。
2.3 混凝土本身的收缩应力裂缝
第三种应力裂缝是混凝土本身的收缩应力裂缝。混凝土胶材用量过大、砂率过大都会增加混凝土的收缩，尤其是大部分混凝土公司石子粒径太大，有的甚至最大粒径都达到了31.5mm以上，而地下室外墙一般钢筋比较密集并且钢筋间距小（钢筋间距最小处仅仅20mm左右），石子粒径太大就会聚集在钢筋密集处，使得混凝土难以浇筑到位，施工单位施工人员就不得不长时间振捣，导致混凝土过振，混凝土过振后混凝土中比较轻的矿粉、粉煤灰等轻细物料就会随浆体迁移到混凝土墙体表面，形成薄弱层，强度发展慢于混凝土内部强度发展，强度发展的不均衡，就产生了收缩应力，最终导致混凝土开裂。另外，石子粒径过大的另一个危害是，由于同等质量的大石子颗粒数量远少于小粒径石子的数量，这样石子与混凝土胶结面积就小，因此使用大石子时整体胶结能力就远远小于使用小石子的胶结能力，这样抗裂能力就小了。同时，普通混凝土中开裂的是砂浆，石子永远不会开裂，使用小粒径石子时，同等重量小粒径石子数量就多很多，均匀分布在混凝土中，开裂应力遇到石子时就被挡住而消除了。混凝土中石子数量越多，就越容易消除开裂应力，石子数量越多，胶结面积就越大，胶结力就越强，这样抗裂能力就大幅增强了，就可以抵抗混凝土自身及外界的收缩应力，裂缝就会大幅减少。所以建议混凝土公司使用粒径小于20mm的石子，最好是5～20mm和5～16mm石子按一定比例复合成连续级配石子，这样石子孔隙率小，就可以少用砂，混凝土自身收缩就小；石子数量就多很多，均匀分布在混凝土中，开裂应力遇到石子时开裂应力就被石子挡住而消除了，这样就会大幅增加抗裂能力。
3 预防措施
知道了裂缝的性质和裂缝的成因，就可以采取针对性预防措施，来减少混凝土的裂缝。
措施如下：
（1）施工单位应在混凝土主体钢筋外侧布设钢丝网，增强混凝土抵抗收缩应力的能力。
（2）混凝土浇筑完毕后，施工单位首先要在墙体顶部布设滴灌式养护，按国家相关规范规定湿养7天（掺膨胀剂的混凝土要湿养14天），以减少混凝土干缩应力。
（3）混凝土浇筑完毕后，施工单位应该至少带模养护3天以上（混凝土第三天是水化放热高峰，混凝土中心温度会达到50～60℃）。在太仓地区秋冬季，夜间气温会下降到5℃以下，白天最高气温在15℃以下，如果不采取保温措施，混凝土中心温度和混凝土表面温度差，会远远超过国家规范规定的“混凝土内部中心温度与混凝土表面温度之差不得大于25℃”的规定，只有带模养护，才能减少温差应力，避免温差裂缝。
（4）拆模后，应喷水养护14天，保持墙体湿润，以减少干缩应力。
（5）地下室外墙混凝土强度达到80%以上才能回填，这时回填土产生的侧压力已无法使混凝土产生裂缝。
（6）混凝土公司在生产混凝土时应掺加抗裂纤维，增强混凝土自身抗裂能力。
（7）在保证混凝土和易性、施工性能及强度的前提下尽量少用胶材，以减少混凝土自身的收缩应力。
（8）在保证混凝土和易性前提下，尽量少用砂，以减少混凝土自身收缩应力。
（9）降低石子粒径至20mm以下，使用5～20mm石子和5～16mm石子复合成连续级配石子，这样混凝土中石子数量就多了，胶结面积就大了，整体胶接能力就增强了；并且，石子数量多了，消除开裂应力的能力就增强了，抵抗开裂的能力就增强了。同时石子粒径降低，便于混凝土浇筑到墙体中，施工人员就不会过振，混凝土中矿粉、粉煤灰等水化较慢的胶材就不会随浆体迁移到墙体表面，不会在墙体表面形成薄弱层，这样墙体抗裂能力就增强了。
4 结语
混凝土公司的技术人员、销售人员和管理人员，都必须清楚地下室剪力墙的裂缝是应力裂缝，主要有四种应力裂缝：第一、干缩应力裂缝，施工单位养护不到位，混凝土表面失水而形成的干缩应力裂缝；第二、温差应力裂缝，施工单位拆模过早，气温过低，施工单位不保温养护，混凝土墙体内中心温度与表面温度差超过25℃，导致混凝土墙内中心温度与表面温度温差过大，超过规范规定的“不得大于25℃”的规定，而形成的温差应力裂缝；第三、施工单位由于混凝土石子粒径太大，或和易性不好，混凝土过振导致矿粉、粉煤灰等强度较低胶材汇聚到墙体表面，使得墙体表面与内部强度发展不一致，而收缩开裂；第四、混凝土自身的收缩应力裂缝。
在清楚了裂缝的性质、裂缝产生的原因，以及可以采取的、有效的裂缝预防措施后，混凝土公司的技术人员、销售人员就可以与施工单位有效沟通，共同采取相应的预防措施，来预防和减少地下室外墙的裂缝，提高建筑物质量和寿命。
供稿人：黄振兴，张剑高，孙悦
编辑员：李海亮
审核人：孙继成，宁夏
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