混凝土地下室墙裂缝渗漏的分析与处理方法.docx

混凝土地下室墙裂缝渗漏的分析与处理方法目前高层建筑混凝土地下室墙裂缝现象普遍，不仅因渗漏而影响使用，还会降低耐久性。本文综合分析这类裂缝的原因及防治措施。1 地下室混凝土墙裂缝的主要特征（1） 绝大多数裂缝为竖向裂缝，多数缝长接近墙高，两端逐渐变细而消失。（2） 裂缝数量较多，宽度一般不大，超过0.3mm宽的裂缝很少见，大多数缝宽度0.2mm.（3） 沿地下室墙长两端附近裂缝较少，墙长中部附近较多。（4） 裂缝出现时间多在拆模后不久，有的还与气温骤降有关。（5） 随着时间裂缝发展，数量增多，但缝宽加大不多，发展情况与混凝土是否暴露在大气中和暴露时间的长短有关。（6） 地下室回填土完成后，常可见裂缝处渗漏水，但一般水量不大。2 裂缝主要原因2.1 混凝土收缩从裂缝特征可见大多数均属收缩裂缝。地下室混凝土墙收缩较大的主要原因有水泥用量过多、养护不良等。2.2 设计问题混凝土结构设计规范（GBJl0-89）规定：现浇钢筋混凝土墙伸缩缝的最大间距为20（露天）-30m（室内或土中），但实际工程中墙长均超过此规定。需要指出的是，一些工程设计突破了规范规定后，地下室墙的水平钢筋仍按构造配置，这是墙较易裂缝的又一因素。2.3 温差过大包括混凝土内外温差大、昼夜温差、日照下混凝土阴阳面的温差、拆模过早及气候突变等因素的影响。2.4 地下室墙长期暴露这类薄而长的结构对温度、湿度变化较敏感，常因附加的温度收缩应力导致墙体开裂。同时还应注意，设计时地下室墙均按埋入土中或室内结构考虑，即伸缩缝最大间距为30m.实际施工中很难做到墙完成后立即回填土和完成顶盖，因此实际工程应取最大伸缩缝间距20m.这也是地下室墙裂缝普遍的一个因素。2.5 混凝土施工质量差原材料质量不良、配合比不当、使用过期的UEA微膨胀剂、坍落度控制差，施工中任意加水以及混凝土养护不良等因素，均会导致混凝土收缩加大而裂缝。此外，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，也导致收缩增加，裂缝可能性加大。3 处理方法与工程实例目前常用的地下室混凝土墙裂缝的处理方法有以下四类。有的工程采用两种方法同时使用，效果良好。3.1 表面涂抹法常用材料有环氧树脂类、氰凝、聚氨酯类等。混凝土表面应坚实、清洁，有的表面根据材料要求还要求干燥。以涂抹环氧树脂类为例，其处理要点是先清洁需处理的表面，然后用丙酮或二甲苯或酒精擦洗，待干燥后用毛刷反复涂刷环氧浆液，每隔35min涂一次，至涂层厚度达到lmm左右为止。国外曾报道用这种处理方法的环氧浆液渗入深度可达1684mm，能有效防止渗漏。3.2 表面涂刷加玻璃丝布法目前常用的有聚氨酯涂膜或环氧树脂胶料加玻璃丝布。以前者为例，其施工要点如下。将聚氨酯按甲乙组分和二甲苯按1：1.5：2的重量配合比搅拌均匀后，涂布在基层表面上，要求涂层厚薄均匀，涂完第一遍后一般需要固化5h以上，基本不粘手时，再涂以后几层。一般涂45层，总厚度不小于1.5mm.若加玻璃丝布，一般加在第2至第3层间。例如，江苏省某高校地下室墙裂缝，经设计院确认不影响结构安全，采用表面粘贴环氧玻璃丝布法处理，效果较好。处理时应注意玻璃丝布宜用非石蜡型，否则应做脱蜡处理。环氧树脂胶结料应经试配合格后方可使用。被处理表面应坚实、清洁、干燥均匀涂刷环氧打底料，凹陷不平处用腻子料修补填平，自然固化后粘贴玻璃丝布13层。3.3 充填法用风镐、钢钎或高速旋转的切割圆盘将裂缝扩大，形成V形或梯形槽，清洗干净后分层压抹环氧砂浆或水泥砂浆、沥青油膏、高分子密封材料或各种成品堵漏剂等材料封闭裂缝。当修补的裂缝有结构强度要求时，宜用环氧砂浆填充。3.4 灌浆法灌浆材料常用的有环氧树脂类、甲基丙烯酸甲酯、丙凝、氰凝和水溶性聚氨酯等。其中环氧类材料来源广，施工较方便，建筑工程中应用较广；甲基丙烯酸甲酯粘度低，可灌性好，扩散能力强，不少工程用来修补缝宽0.05mm的裂缝，补强和防渗效果良好。环氧树脂浆液和甲基丙烯酸酯类浆液配方可参考混凝土结构加固技术规范（CECS25：90）。灌浆方法常用以下两类：一类是用低压灌入器具向裂缝中注入环氧树脂浆液，便裂缝封闭，修补后无明显的痕迹；另一类是压力灌浆，压力常用0.20.4MPa.例如：江苏省某工程用水溶性聚胺酯处理地下室混凝土裂缝，虽然裂缝较宽，渗水较严重，经用聚胺酯灌浆处理后，再无渗漏。在处理地下室混凝土墙裂缝时，两种方法同时使用效果更好，这类工程实例较多。例如上海市某高层建筑的两层地下室混凝土墙裂缝处理分两阶段进行：第一阶段是室外涂刷氰凝；第二阶段是室内用快硬高强水泥砂浆充填法，已使用多年，效果良好。又如南京某饭店地下污水处理站混凝土墙长52m，中部有4条裂缝并渗水，采用墙外侧涂4层氰凝，墙内侧涂布4层聚氨酯涂膜防水材料，在第23层之间加铺玻璃丝布增强，效果很好。4 预防地下室混凝土墙裂缝的几点建议4.1 设计方面（1） 没有充分依据时，不得任意突破设计规范关于伸缩缝最大间距的规定。应注意满足混凝土结构设计规范（GBJl0-89）第6.1.1条的要求： “位于气候干燥地区、夏季炎热且暴雨频繁地区的结构或经常处于高温作用下的结构，可按照使用经验适当减小伸缩缝间距”。（2） 设置后浇带，以减小混凝土收缩应力。（3） 加强水平钢筋的配置。应注意三个问题：第一，水平钢筋保护层应尽可能小些；第二，防裂钢筋的间距不宜太大，可采用小直径钢筋小间距的配筋方式；第三，考虑温度收缩应力的变化加强配筋。4.2 材料方面（1） 水泥：宜用低水化热、铝酸三钙含量较低、细度不过细，矿渣含量不过多的水泥。（2） 砂、石：宜用中、粗砂，含泥量不大于2%；石子宜用粒径较大的连续级配、级配良好、含泥量不大于1%的碎石或卵石。（3） 掺减水剂，以减少混凝土用水量。（4） 掺人微膨胀剂，配制成补偿收缩混凝土，国内常用掺10%-15%UEA或l0%左右的AEA.（5） 掺用粉煤灰替代部分水泥，以降低水泥水化热温升。4.3 施工方面（1） 模板选用：对外露面积较大的混凝土墙体、气温变化剧烈的季节以及冬季不宜使用钢模板。选用木模时，应充分湿润，以利保湿和散热。（2） 严格控制混凝土施工质量，尽量降低不均匀性。除控制混凝土制备和运输中的质量外，还要注意混凝土浇筑时防止离析，振捣密实以免墙内出现薄弱面而产生裂缝。（3） 根据测温记录和气象预报确定拆模时间，保证混凝土内外温差不超过25，温度陡降不超过10拆模后应注意覆盖和及时养护。（4） 浇水养护。应保持混凝土表面持续湿润，养护时间不少于施工规范的规定。大体积混凝土的裂缝控制1裂缝产生机理混凝土管段在施工，由水泥水化过程中发出的热量、气温和地基温度变化所引起的混凝土的温度变形要受到两种类型的约束，一是混凝土与外部环境温度差异引起的约束；另一种是由于内部的条件不同产生的约束，以上两种约束产生的应力为温度应力。其次，湿度变化引起的混凝土内部各单元体之间相互约束，生的应力为干缩应力。因为湿度传导速率远小于热度传导速率(约为1/1600)，所以，它主要在混凝土表面附近；另外，混凝土的自身体积变形不能自由伸缩所产生的应力，称为自身体积变形应力；还有地基非均匀沉降、模板走样也会产生变形应力。在以上非结构荷载作用下所产生的应力中，主要是温度应力和变形应力。对于管段结构施工，当混凝土浇筑体边界无约束时(如底、顶板顶面)，在早期水化热温度迅速升高阶段，由于混凝土内、外散热条件不同，形成温度梯度，表面受拉，内部受压。当拉应力超过混凝土抗拉强度时，混凝土表面就产生裂缝。在混凝土的降温阶段，混凝土的温差引起的变形加上混凝土的体积收缩变形，受到地基和结构边界条件的约束时(如已浇底板对外侧墙、中隔墙对顶板、已浇管节对后浇带)，在浇筑体中央断面产生内部拉应力，当该拉应力超过混凝土抗拉强度时，混凝土整个截面就产生贯穿裂缝。2裂缝控制技术在沉管管段制作中，控制大体积混凝土结构裂缝的原理就是降低混凝土的水化热温升，减小混凝土的外约束与非线性降温和收缩所产生的拉应力，提高混凝土相应龄期的抗拉强度和极限拉伸；另外，改善混凝土表面的散热条件、防止结构产生过大的不均匀沉降，也是控制管段结构产生裂缝的重要手段。基于管段结构产生裂缝的机理，在本工程中针对性地采用了以下施工技术和措施：(1) 优化混凝土级配，减小水灰比，采用掺粉煤灰和减水剂的“双掺”技术。控制原材料，降低混凝土水化热峰值，减少混凝土收缩，提高混凝土抗拉强度及极限拉伸；(2) 尽可能降低混凝土入模温度，入模温度控制在比环境温度高5范围之内；(3) 施工工艺上将管段分为6节(13.5017.85m长为一节)，减少温度收缩应力；(4) 改善基础对结构底板的约束边界条件，坞底采用碎石起浮层及18mm九夹板作为底模，减少基底对混凝土底板的约束作用；(5) 尽可能减少结构底板与外侧墙混凝土浇筑时间差，减少新老混凝土之间的收缩差； (6) 在外侧墙中埋设冷却管，在混凝土升温阶段通水带走混凝土水化热热量，降低混凝土最高温升值；(7) 采用竹胶板模板，改善混凝土表面热交换条件，延迟拆模时间，减小混凝土降温速率；(8) 混凝土分层浇筑，加强振捣；(9) 加强养护，采用的主要养护手段有：顶、底板蓄水养护，外侧墙喷淋、浇水养护，内孔保湿保温养护，冬季保温养护等；(10) 尽可能延缓后浇带浇筑时间。3混凝土配合比优化及供应管段混凝土的配合比设计研究是大体积混凝土控制裂缝的关键技术之一。设计要求混凝土强度等级为C35，P10，重度为23.423.51kN/m3。针对混凝土的设计要求和特性，选择了10余种水泥、粗细骨料、外加剂，进行了几十种混凝土级配的试验研究。对混凝土的强度、抗渗、水化热、收缩值、极限拉伸、弹性模量、重度以及和易性、坍落度等指标进行了反复、严格的比较和论证，最终选择的混凝土配比见表1。表1 管段混凝土配合比(kg/m3)水 水泥 粉煤 灰砂 石子 外加剂 185 296 104 739 1021 17.4 其中水泥为上海联合525P.0水泥，该水泥特性为水化热较低(3d为240kJ/kg，7d为257kJ/kg)、早强高、后期强度增进好、质量稳定；粉煤灰为二级磨