地下室侧墙受到的约束与常见早期裂缝类型.doc

地下室侧墙受到的约束与常见早期裂缝类型2010-09-16 来源：摘 要：随着经济的发展与混凝土强度等级的提高，地下室侧墙结构在施工期经常出现温度收缩裂缝。地下室侧墙一旦产生裂缝就会破坏了结构的整体性、耐久性和防水性, 影响建筑物的正常使用。本文针对地下室侧墙结构经常出现的早期裂缝形式进行分类分析，并且针对地下室侧墙结构的约束形式进行分析从而得出约束形式与常见早期裂缝之间的关系。在弄清地下室侧墙结构早期裂缝成因的机理后，从缩短上部墙体与下部基础底板之间的时间间隔、分层散热浇筑、减少浇筑长度、适时拆模以及保温保湿养护措施等角度提出合适的防裂方法以减少约束避免早期裂缝的出现，从而可以为类似结构提供借鉴作用。关键词：地下室侧墙；早期；约束；裂缝引言世纪80 年代以来, 随着我国改革开放和经济的发展, 高层建筑在工程建设中占有的比例越来越大。同时，由于建筑用地的紧张、“停车难”以及地价的不断上涨等问题的日益突出，高层建筑多配有不同规模的地下室,以便充分利用地下空间。地下室面积往往较上部工程的面积更大，而地下室采用的商品混凝土强度等级高，水泥用量大，抗渗等级高，混凝土的温度收缩相对也比较大。此外地下室侧墙结构沿水平方向长而薄，在下部又受到地下室底板的约束，因此在混凝土施工期间就容易出现温度收缩裂缝1。地下室侧墙一旦产生裂缝就会破坏了结构的整体性、耐久性和防水性, 影响建筑物的正常使用。地下室侧墙混凝土开裂后, 侧墙混凝土的防水性能势必受到影响, 压力水也随之渗透, 从而影响正常使用。更加危险的是, 渗透将锈蚀钢筋, 降低结构强度, 从而缩短建筑物的使用寿命，同时对这些裂缝的修补目前主要还是就缝补缝, 难以达到满意的效果, 费用也相当昂贵。1 因此，研究地下室侧墙施工期温度裂缝产生机理及控制措施显得十分重要。地下室侧墙结构受到的约束不受约束的地下室侧墙结构在温度收缩变形下是不会产生裂缝的。约束是导致混凝土温度、收缩应变的必要条件。约束影响着混凝土在变形条件下的应力状态，从而影响着混凝土在温度收缩变形时裂缝的产生。因此研究结构物在温度收缩变形变化下引起的应力状态时，明确约束的概念和约束的程度就很有必要。约束的形式大致可以分为两大类：外部约束与内部约束。一个物体或者构件本身各质点之间的相互作用，成为“内部约束”或者“自约束”。通常，地下室侧墙在浇注期间，截面上的温度、收缩变形一般呈非线性关系，从而产生非线性变形，使得侧墙结构的内部产生自约束以及自约束应力。地下室侧墙结构既受到已经浇注混凝土基础底板的外部约束，又受到在内外温差、配筋以及骨料的影响作用下造成内部约束。约束限制了混凝土的温度、收缩变形从而产生拉应力，当拉应力超过混凝土此时的极限拉应力时，混凝土就会产生开裂。约束类型与常见早期裂缝类型之间的关系与约束类型相对应，地下室侧墙的裂缝主要有两种形式：“由表及里”的裂缝如图地下室侧墙施工期主要受墙体内外温差产生的内部约束影响，可能会产生“由表及里”的裂缝。地下室侧墙施工期间，模板或者保温绝热材料移除就会产生很大的温度梯度，迅速的冷却，在表面区域就会产生收缩同时就会受到内部热域的约束就会在表面薄弱区域产生裂缝。在施工过程中由于振捣不均匀等因素在结构的表面就会产生表面薄弱层，裂缝可能从这些薄弱层开启，然后向下延伸。当中心区域冷却时，表面裂缝就会闭合，这在工程实践中也可以得到证实。这种形式的裂缝可以通过在暴露面上采用绝热保温材料或者采用振捣密实、增加防裂钢筋网等加强表面抗裂能力的方式来避免3。“由里及表”的贯穿性裂缝除了表面产生开裂，如图在地下室侧墙的施工期间也会产生内部的开裂。墙体的收缩约束变形受到底部底板的约束，主要产生“由里及表”的贯穿性裂缝。这是因为在冷却阶段产生的应力变化（由于弹性模量的增长）超过了在温升阶段产生的应力变化。当核心区域的温度降为环境温度时，中间截面产生的压应力很多都已经抵消。当混凝土的温度达到临界温度时，表面的裂缝就会充分闭合以便传递压应力，而在内部就会产生拉应力。当达到一定的极限时，在侧墙结构内部产生的拉应力就会引起开裂。这类裂缝主要是在侧墙内部中间靠近底板的位置产生，但是由于应力分布比较集中且混凝土此时抗拉能力的提高，混凝土开裂后裂缝不会发展，因此不会贯穿至侧墙的顶部，在外观上显示为“上不到顶，下不到底”的枣核形裂缝。如果没有受到约束，侧墙结构就会自由收缩，依旧保持长方形，不会产生应力。如果受到约束，如图中需要采用水平力来维持长度方向的形状，但是这会让墙产生弯曲，同样也需要垂直方向上的力来保持垂直方向的形状。在这种情况下，主要的开裂方式是：中间产生垂直裂缝。在墙的端部，在墙和基础的连接处也会产生水平开裂。混凝土一旦开裂，就会在开裂处产生应力集中，使得混凝土裂缝继续发展所需要的拉应力要比最初产生裂缝时需要的拉应力要低的多，所以在中间截面很容易产生裂缝。混凝土开裂后，基础对于侧墙的强约束作用就会得到缓解，因而结构的实际拉应力要比计算得到的值要小。采取对策按照前面所述，在施工期可以按照下面的措施减少约束，避免地下室侧墙类结构早期裂缝的产生。尽量缩短上部墙体与下部基础底板之间的时间间隔在基础底板完成收缩的期间内完成上部墙体的施工，使得基础与上部的墙体尽可能地同步收缩，以减少下部基础底板对于上部墙体的约束影响。侧墙结构宜采用分层散热浇筑侧墙结构每层浇筑的厚度宜控制在30-50cm，多点均匀布置下料确保骨料均匀分布，使得混凝土内部的热量均匀散失，减少底板对于上部墙体的约束作用。减少浇筑长度可以采用设置后浇带或者分缝的方式来减少侧墙结构的浇筑长度，减少底板的约束作用；或者分段浇筑，预留1-2m 的后浇带，待各段收缩完成后，在后浇带中浇筑膨胀型混凝土4。适时拆模在侧墙结构的施工过程中，可以采取的具体措施为：拆模时间不能太早，原则上不得少于3 天，拆模后应及时采用覆盖措施来进行保温保湿。保温保湿养护保温的目的是减少环境温度的变化对于混凝土的影响，减少混凝土表面的温度梯度，防止表面裂缝的产生；同时延长混凝土的散热时间，充分发挥混凝土强度的潜力，使得混凝土的温度收缩变形产生的拉应力小于混凝土的抗拉强度，防止贯穿性裂缝的产生。结束语十年