地下结构工程裂缝控制与防水新技术探析

牛敬波

摘 要：随着钢筋混凝土结构被越来越多的人接受，以及商品混凝土的大量推广，结构出现裂缝的机率大幅度增加，虽然钢筋混凝土结构不可避免会出现裂缝，但是裂缝的出现会影响结构的耐久性与安全性，使地下工程的使用功能受到影响，进行裂缝的控制与采用防水新技术研究有实用意义。

关键词：裂缝控制；原因；危害

引 言：目前，地下工程出现裂缝渗漏比较普遍，本文针对该类通病，认为采用新型防水材料可以保证工程的质量和耐久性，能取得较好的效果，但防水工作是一个长期的过程，今后工作的重点是进行裂缝控制，开发应用环保型的中、高档防水材料，刚柔结合。

1 结构产生裂缝的原因

1.1混凝土的收缩

水泥加水后变成水泥硬化体，其体积减小引起干燥收缩，每100克水泥水化后的化学减缩值为7～9ml。温差收缩，水泥水化放热产生0.02～0.03%的冷缩值大于混凝土的极限拉伸值。密封的混凝土内部相对湿度随水泥水化的进展而低于80%产生自身收缩。混凝土初凝之前出现泌水和水份急剧蒸发，引起失水收缩，骨料与水泥间产生不均匀沉降。混凝土构件发生变形，产生附加应力，当应力超过了混凝土的抗拉的强度，就会出现裂缝。

1.2混凝土材料和配比

砂石和水泥的质量不合格是引起的裂缝的重要原因。施工中若使用了这些不符合要求的材料，轻则会在结构表面出现蜂窝麻面，严重的就会结构的使用。配比的设计直接影响到混凝土的抗拉的强度，也会造成混凝土开裂。配比不当主要包括水泥的用量过大，含砂率不合适，骨料种类不合适，外加剂选择不恰当等。这些因素是相互联系的。根据相关实验表明，如果水量不变的情况下，水泥的用量增加10%，混凝土的收缩程度就会增加5%；在水泥用量保持不变的前提下，水量增加10%，混凝土的强度就会下降20%。减水剂使得混凝土的收缩变形由约4～6×10-4变为约6～8×10-4。

1.3施工工艺问题

在施工过程中，混凝土浇筑震捣不均匀密实，施工缝和细部处理马虎，会带来结构开裂的后患；过度振捣则使浮浆过厚，抹压又不及时，砼表面出现塑性裂缝，影响美观。模板制作的不合适，漏水、支撑刚度不充足、过早的拆模都会引起混凝土的开裂。在施工的过程中，钢筋混凝土表面的污染，混凝土的保护层太大或者太小，浇灌的时候碰到钢筋都会引起裂缝。

1.4维护与养护不当

混凝土养护十分重要，养护不到位，容易产生收缩裂缝。不少结构是在浇筑完3～6个月，甚至在1～2年内出现裂缝。除荷载问题外，主要是环境温度和风速引起的收缩变形所致。有些地下室不及时复土，水分蒸发导致形成混凝土裂缝；上部结构不及时做好封闭；出入口长期敞开，屋面防水层破坏不及时修补等。这些与施工和业主对结构维护缺乏认识有关。

2 裂缝产生的危害分析

2.1裂缝影响结构的整体性

大多数裂缝并不会危及结构的安全，但随着时间的推移它们可能发展，并引起严重的后果。裂缝影响了剪应力的传递时，它会影响到结构的安全。若结构出现贯穿性裂缝，很难恢复其结构的整体性。裂缝开展得很宽将预示着结构临近破坏，并且可能伴随着混凝土剥落。

2.2裂缝影响结构的使用功能

地下空间结构要起到挡水的作用，裂缝渗漏水会严重地下空间的正常使用，使其不能充分发挥其功效，间接影响到地上部分的使用，从而对整体都产生很大的影响，甚至威胁到人身安全。

2.3裂缝影响结构的耐久性

为了结构耐久性的要求，在相关规范中对裂缝宽度均作了限制。若裂缝处有水和氧气侵入，钢筋会锈蚀，钢筋表面生锈时，体积要膨胀，膨胀压力使混凝土保护层剥落，如果没有了保护层，钢筋更容易锈蚀，钢筋全面锈蚀引起混凝土结构的开裂对结构的危害性很大大，是影响结构耐久性的主要危险。具有一定厚度且密实的保护层，对防止混凝土开裂至关重要。

混凝土裂缝的渗水，带走一些水泥中的自由石灰和碳酸盐，随着这些成分的流失，渗水通道进一步扩大。虽然发展是缓慢过程，但如不能及时控制，会发展成严重破坏，以致最后花费高昂代价进行修补。

2.4裂缝影响建筑物的美观

过多或过宽的裂缝，常给人以不安全感和危险感，造成不良的视觉冲击力，影响了人们的感观舒适度，破坏了建筑物、构筑物的美感效果。在追求混凝土内在质量的同时，外观质量也倍受关注，混凝土结构裂缝成了影响建筑物美观的疑难杂症。

3 裂缝的控制研究

3.1设计阶段的控制

在进行施工设计的时候要注意一些容易开裂的地方，在设计的时候就要加以解决。在构件横面允许而且配筋率又没有改变的条件下，钢筋的直径越细对预防开裂越有利。如设置后浇带，其间距沿墙长方向不大于规范规定的结构伸缩缝距离，并与底板和顶板的后浇带间距一致，缝处钢筋不断。后浇带处设置底板和外墙贯通的超前止水带，后浇带浇筑时间延后不少于60天。墙体水平钢筋设在竖筋外侧，钢筋直径宜细，间距宜密，可取100mm～150mm，构造配筋率宜大些，单侧宜取0.3%.（双面0.6%）。墙体上较大洞口用钢筋构造加强。墙体转角、墙、柱相交截面突变处，宜另加相应水平筋，置于原筋的内侧，每端伸出柱边或墙角1000mm.墙底部和顶部设置水平通长拉梁。

3.2施工阶段的控制

施工阶段的控制主要体现在浇筑工艺的控制，降低混凝土入模的温度。①控制原材料进入搅拌机时的温度，例如：夏季的时候在水箱里加冰块，以降低水温；粗骨料要遮防晒布，并及时洒冷水降低温度；散装的水泥要提前储备，因为新出厂的水泥温度会比较高；②如果是在夏季施工，运输混凝土的车辆要加保温套或者对罐体喷洒冷水降低温度。混凝土的泵送管道要遮阳防晒；③混凝土浇筑的时候注意遮阳，减少混凝土的冷量损失。（2）降低混凝土的水化热。①选择中低热品種的水泥，矿渣硅酸盐水泥为首选；②选用R60或R90代替R28作为设计强度；③可以掺人一定量的粉煤灰；④掺人高效的减水剂；⑤掺加缓凝剂。（3）掺UEA膨胀剂。掺人适量的UEA膨胀剂，在最初14天的养护中，可以使混凝土的体积微微膨胀，以此来补偿混凝土在早期由于失水收缩而产生的收缩裂缝。（4）采用二次抹压技术。在混凝土进行大规模振捣，表层刮平抹压的1～2小时之后，也就是在混凝土初凝之前。在混凝土的表面进行二次抹压，可以消除混凝土由于干缩、沉缩以及塑性收缩而产生的表面裂缝，同时增加混凝土里面的密实度。但是需要注意的是，二次抹压的时间一定要掌握的恰当，如果抹压过早就没有效果；抹压过晚的话混凝土已经进入到初凝状态，失去了塑性，就无法消除表面的裂缝。

3.3完工阶段的控制

完工阶段的控制工作主要是养护。养护的主要目的是让混凝土正常硬化，增加强度，尽量不受外界的影响。养护的关键是想办法使混凝土的温度下降直到和外界的温度相同，缩小内外的温度差异，减小由于温度差产生的应力，阻止裂缝的产生。保湿养护最好采用木模，尽可能晚拆模。混凝土的表面经过二次抹压之后，要马上覆盖塑料薄膜，阻止表面的水分蒸发，保持混凝土一直处于潮湿状态。保湿养护要根据混凝土的绝热温升进行计算，确定中心的最高温度，按照温控技术措施的要求，确定养护材料以及覆盖的厚度和养护的时间。保温养护的目的：①减少混凝土表面的热量扩散，降低内外温度差；②延缓散热的时间，控制温度降低的速率，增强混凝土的强度，防止产生贯穿裂缝。养护的时候一般大于15天。（3）在常温的季节，混凝土在终凝之后也可以采取蓄水养护的办法。根据混凝土内部和外部温度差的数据，及时的调整蓄水的高度，也能收到理想的效果。

4 结束语

随着人们生活水平的提高，人们对建设工程的质量要求也随之提高，混凝土裂缝问题的出现，给人们的生命财产安全带来了很大的威胁，解决混凝土裂缝问题已经成为行业的首要任务。裂缝控制是一个综合性问题，需要通过设计、施工监理等多个方面的配合，随着我们对混凝土耐久性研究的深入，相信混凝土裂缝问题一定会得到圆满的解决。

参考文献：

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[2] 赵冬梅.地下结构裂缝产生的原因探讨[J].管理观察，2012（10）.

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