高层住宅地下室外墙裂缝控制探讨

马伍平 贲 马 王志刚 曲 波 汪彦涛

（1深圳市东大洋水泥制品有限公司；2中建一局集团第二建筑有限公司）

1 工程概况

招商臻府位于深圳市宝安区宝城黄金台商业街与文汇B街交汇处，总建筑面积169544.68m2，地下室3层，地上5栋，分别是34层、40层，42层、43层不等。地下室外墙近300m，每40m预留一道施工缝，墙设计厚度300mm，主楼地下室外墙设计强度为C60，非主楼设计强度为C40，外墙设计强度为C35P6。工程地下水非常丰富，对地下室结构的防水防渗要求高。

2 地下室外墙混凝土裂缝控制难点

地下室外墙混凝土虽然不属于大体积混凝土，也容易由因温度收缩应力而产生裂缝，导致结构防水性能降低，甚至危害结构安全及长期耐久性[1]。地下室外墙混凝土与其他混凝土不同，由于墙中密集钢筋、埋件、栓钉，产生了强约束，使结构承受较大的应力[2]；外墙的散热面大，与空气接触面积大，混凝土表面水分流失快，散热快，但其厚度较厚，容易导致内外温差大；由于是竖向结构，且场地窄，养护较为困难。

控制混凝土裂缝的常规措施有：大掺量矿物掺合料，添加抗裂纤维、膨胀剂、防水剂，使用水冷循环降温等[3]。这些措施虽然有一定效果，但是仍无法杜绝裂缝的出现，且在实际生产过程中存在混凝土工作性能不良、膨胀剂质量控制难、施工环节复杂、对养护条件要求过高等问题。该项目工程，采用市场易见的材料，重视一些容易被忽略但是其实非常重要的控制点，配合比设计参考大体积混凝土的设计思路，控制水化热，控制混凝土的早期强度增速，进一步提高地下室外墙混凝土的抗裂性。

3 混凝土原材料及配合比控制措施

3.1 骨料的选择

粗骨料是混凝土的刚性骨架支撑，其强度和耐久性远大于水泥石，是混凝土中最稳定的组分，尤其是高标号混凝土[4]。粗骨料在混凝土中还可以对混凝土裂缝的继续发展形成阻挡作用，粗骨料弹性模量大，受荷载变形少，能限制水泥石的形变，提高混凝土内部的均匀性，减少混凝土的早期收缩，提高混凝土的抗裂性。

地下室外墙混凝土中的粗骨料应选择低收缩性骨料。低收缩性骨料有石英岩、花岗岩、白云岩和石灰岩等，高收缩性的骨料有玄武岩、砂岩和黏板岩等。资料显示用不同骨料配置的混凝土的干缩率从大到小依次为：砂岩＞黏板岩＞花岗岩＞石灰岩＞石英岩。结合市场综合考虑，此工程选用石灰岩。

还要根据现场的具体施工情况，钢筋距离、密度，合理选择粗骨料的最大粒径，降低混凝土中骨料的比表面积，不可一味追求好泵送、好施工。

混凝土用砂选择淡化后的海砂，该砂级配好，含泥量低。使用该砂必须严格控制氯离子含量，海砂淡化氯离子含量国家标准是0.03%以下，本项目必须高于国家标准，控制在0.015%以内。

3.2 胶凝材料组成

水泥选用早期强度较低、强度增长曲线平滑的水泥。一般大体积混凝土常用的矿渣水泥、低水化热水泥等，市场上不易见，且生产使用中要用单独罐子存放，因此此次工程选用市场上常见的台泥普通硅酸盐42.5水泥品牌。在其中优选3、7天强度较低、28天强度合格、60天强度稳步增长的水泥，既可以保证水泥水化热较低，还可以保证供应，不会给生产造成不便。

表1 各品牌水泥胶砂抗压强度(MPa）

按GB/T12959-2008《水泥水化热测定方法》，测定各品牌水泥7天水化热，结果见表2。

表2 水泥水化热实验

选用常见的矿粉和粉煤灰火山灰活性材料为矿物掺合料，可在保证混凝土工作状态和强度的基础上，降低单方水泥和水的用量，降低并延缓混凝土水化热的释放时间。

矿粉选用柳钢矿粉，颗粒主要为多角形玻璃体，多棱角，具有较大的比表面积[6]。矿粉掺量不宜过大，因为掺量过大时，与水泥颗粒级配不佳，会劣化混凝土内部微观孔隙结构，增多毛细孔，加速裂纹的发展，导致混凝土收缩增大。

表3 矿粉的化学成分 （%）

粉煤灰选用质量稳定且距离近的妈湾电厂灰，颗粒主要为表面光滑的球形，玻璃珠粒径小于水泥颗粒，掺入基体中可以与水泥形成良好的颗粒级配，优化凝胶体系。同时可以填充至水泥基体微小孔隙中，玻璃珠可以发生二次水化反应，生成致密凝胶体，抑制毛细孔发展，降低混凝土的体积收缩。

表4 粉煤灰的化学成分 （%）

3.3 配合比设计

设计地下室外墙混凝土配合比时要遵循以下三个原则：

⑴按照混凝土耐久性、抗压及抗折强度、绝热温升及体积稳定性、工作性能的先后顺序设计配合比；

⑵在满足设计强度的前提下，尽可能降低水泥和水的用量，增加骨料，特别是粗骨料的用量；

⑶设计强度时采用60d的强度为配合比设计及工程实体验收的依据。

选用缓凝型聚羧酸减水剂，通过抑制水泥水化反应，延缓水化温升，使水化热不集中释放，可以有效控制大体积混凝土温度裂缝的产生。

经过实验室大量试配，最终确定混凝土配合比，如表5所示，混凝土各龄期抗压强度如表6所示，混凝土实验室试配状态如图1所示，混凝土水化升温及降温曲线如图2所示。

表5 C35P6地下室外墙混凝土配合比（㎏/m3）

图1 实验室混凝土试配状态

图2 混凝土水化升温及降温曲线

4 施工控制措施

4.1 混凝土浇筑

混凝土浇筑应保证连续、均匀，浇筑前应对泵管布置、罐车运距、站位、排队等待时间等进行计算和组织；确保混凝土供应速度大于混凝土初凝速度，不出现冷缝；底板混凝土浇筑应采用“斜面分层、一次到顶”的方式，分层厚度控制在500mm以内，斜面坡度1:6，分散混凝土的水化放热峰值。

4.2 振捣

要求二次振捣。二次振捣可以减少粗骨料和水平钢筋下面形成的空隙，增加混凝土和钢筋的握裹力，同时还可以增加混凝土的匀质性和密实度，避免由于混凝土沉降而产生裂缝，并且还能消除混凝土内部的微小裂缝，进而增强混凝土抗裂性能。

4.3 混凝土收面

混凝土收面，浇筑后，先按标高用长刮尺刮平，在初凝前用平板振动器碾压数遍，并用压光机进行表面压光。一次抹压，混凝土初凝前，表面用铁滚筒滚压，待混凝土收水后，用木抹子搓平两次，闭合混凝土面层的收缩裂缝。二次抹压，混凝土初凝后，应增加二次抹压的处理，以闭合早期收缩裂缝，底板和楼板的表面抹压次数不少于3遍。

4.4 养护

带模养护。地下室外墙是一种竖向的结构，保温养护不易进行。采用带模养护和延迟拆模的方法进行养护，效果较为明显。此次工程是把模板撬开条缝，定时洒水养护，简单实用，效果明显。

4.5 保温

在升温阶段，混凝土出现的大多是表面裂缝，这类裂缝对混凝土结构受力性能一般没有大的影响；但是在降温阶段，混凝土容易出现贯穿性裂缝，这将严重影响混凝土的承载能力和防水能力[7]。因此要特别注意地下室混凝土外墙在降温阶段的保温。带模养护，定时洒水就可以达到保温的效果。

5 质量控制要点及保证措施

⑴混凝土原材料进场时，供方应按规定批次向需方提供质量证明文件。质量证明文件应包括型式检验报告、出厂检验报告与合格证等，外加剂产品还应提供使用说明书。

⑵严格控制混凝土的浇筑时间，混凝土运输、浇筑及间歇的全部时间不应超过初凝时间。

⑶严格控制振捣时间和方法，并增加二次振捣。

⑷注重早期收面，并增加二次抹压的方法，以闭合早期塑性收缩裂缝，避免产生龟裂。

⑸保证混凝土的养护方法和时间，确保养护到位。

⑹控制外界环境，降低外界环境对混凝土结构的影响。

⑺施工前向搅拌站交底，内容为材料要求、外加剂、坍落度、数量、强度、运输等要求，并向混凝土浇筑工作人员书面交底，明确振捣要求，以及养护要求。

⑻施工过程中要加强对工人的教育和培训，强调工程的特殊性，增强质量意识，抓住关键的混凝土振捣和收面作业来保证施工质量。

⑼严格控制到场混凝土质量，对到场不合格的混凝土应退回搅拌站。

⑽设立混凝土专职监督管理人员，对混凝土的养护、外部环境控制专项监督管理。

6 实际验收效果

本次工程施工过程顺利，严格执行相关施工、养护措施。60天后实际墙体回弹强度达42.4MPa，并且在墙体上没有明显裂缝，达到了设计的预期。

图3

7 结语

地下室外墙混凝土出现裂缝的原因是多方面的，是在多个因素的共同作用下形成的，因此其解决措施也一定是多方面的，需要所有相关参建的公司、部门、劳务班组等共同重视、共同努力、协同工作，才能减少裂缝的出现，保证建筑物结构的安全性和耐久性，延长建筑物的寿命期，实现建筑物的百年大计。