毕业论文-地下室混泥土裂缝的预防控制

1、地下室混泥土裂缝的预防控制摘 要在我国，地下室混凝土结构防水的传统方法是综合采用刚性材料和柔性材料保证结构防水，通过复杂的施工工艺，进行内部和外部的双重防水。然而，在工程实际中，一旦混凝土发生开裂现象，如外部防水发生问题，内部防水几乎起不到丝毫效果，必然导致地下室渗漏，不仅造成建筑物的美观与使用性的损害，而且导致钢筋的锈蚀，极大地降低了建筑物的安全性。本文首先对混凝土结构组成材料及特性进行了介绍，然后介绍了地下室混凝土裂缝的种类以及形成的具体原因，最后重点提出了地下室混凝土裂缝的防止措施与建议。关键词：地下室；混凝土；裂缝；预防控制目录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l

2、_Toc410478568 1混凝土结构组成材料及特性 PAGEREF _Toc410478568 h 3 HYPERLINK l _Toc410478569 1.1混凝土的结构组成材料 PAGEREF _Toc410478569 h 3 HYPERLINK l _Toc410478570 1.2混凝土结构特性 PAGEREF _Toc410478570 h 3 HYPERLINK l _Toc410478571 1.3混凝土结构的优点 PAGEREF _Toc410478571 h 3 HYPERLINK l _Toc410478572 2地下室混凝土裂缝的种类及形成原因 PAGEREF _

3、Toc410478572 h 4 HYPERLINK l _Toc410478573 2.1地下室底板裂缝的种类 PAGEREF _Toc410478573 h 4 HYPERLINK l _Toc410478574 2.2地下室混凝土裂缝的形成原因 PAGEREF _Toc410478574 h 4 HYPERLINK l _Toc410478575 2.2.1抗裂能力设计不足 PAGEREF _Toc410478575 h 4 HYPERLINK l _Toc410478576 2.2.2混凝土的生产和施工方法错误 PAGEREF _Toc410478576 h 5 HYPERLINK l

4、 _Toc410478577 2.2.3温差的形成及其影响 PAGEREF _Toc410478577 h 5 HYPERLINK l _Toc410478578 2.2.4混凝土收缩变形及其影响 PAGEREF _Toc410478578 h 6 HYPERLINK l _Toc410478579 2.2.5地基的不均匀沉降及其影响 PAGEREF _Toc410478579 h 6 HYPERLINK l _Toc410478580 3地下室混凝土裂缝的防治措施 PAGEREF _Toc410478580 h 6 HYPERLINK l _Toc410478581 3.1设计方面的措施 P

5、AGEREF _Toc410478581 h 6 HYPERLINK l _Toc410478582 3.2选择原料方面 PAGEREF _Toc410478582 h 7 HYPERLINK l _Toc410478583 3.3施工技术的控制 PAGEREF _Toc410478583 h 7 HYPERLINK l _Toc410478584 3.3.1混凝土的搅拌、振捣和浇筑 PAGEREF _Toc410478584 h 8 HYPERLINK l _Toc410478585 3.3.2混凝土出机和浇筑时温度的控制 PAGEREF _Toc410478585 h 9 HYPERLIN

6、K l _Toc410478586 3.3.3混凝土的养护 PAGEREF _Toc410478586 h 9 HYPERLINK l _Toc410478587 3.3.4防风和土体回填 PAGEREF _Toc410478587 h 10 HYPERLINK l _Toc410478588 3.4裂缝的处理方法 PAGEREF _Toc410478588 h 10 HYPERLINK l _Toc410478589 3.4.1对于影响结构承载能力的裂缝的处理 PAGEREF _Toc410478589 h 10 HYPERLINK l _Toc410478590 3.4.2对于影响结构正常

7、使用的裂缝的处理 PAGEREF _Toc410478590 h 11 HYPERLINK l _Toc410478591 4结语 PAGEREF _Toc410478591 h 11 HYPERLINK l _Toc410478592 参考文献 PAGEREF _Toc410478592 h 121混凝土结构组成材料及特性1.1混凝土的结构组成材料混凝土结构主要是由水泥、水和天然的砂、石骨料所组成的复合材料，通常还掺入一定量的掺合料和外加剂，并根据需要配置钢筋、预应力筋、钢骨、钢管等，作为主要承重材料的结构。混凝土组成材料中，砂、石是骨料，对混凝土起骨架作用，水泥和水形成水泥浆体，包裹在粗、

8、细骨料的表面，并填充骨料之间的空隙。在混凝土凝结、硬化以前，水泥浆体起着润滑作用，赋予混凝土拌合物流动性，便于施工；在混凝土硬化以后，水泥浆体起着胶粘剂作用，将砂、石骨料粘结成为一个整体，使混凝土产生强度，成为坚硬的人造材料。1.2混凝土结构特性1）素混凝土的基本特性：抗压强度高，而抗拉强度却很低，一般抗拉强度只有抗压强度的1/81/20，破坏时具有明显的脆性性质。因此，素混凝土构件在实际工程的应用很有限，主要用于以受压为主的基础、柱墩和一些非承重结构。2）钢材的基本特点：抗拉和抗压轻度都很高，具有屈服现象，破坏时表现出较好的延性，但细长的钢筋受压时极易压曲，仅能作为受拉构件。将混凝土和钢材这

9、两种材料有机地结合在一起，可以取长补短，创造出多种形式的复合材料或组合结构，以适应各种不同的受力要求。1.3混凝土结构的优点1）材料利用合理。钢筋和混凝土的材料强度可以得到充分发挥，结构承载力与刚度比例合适，基本无局部稳定问题，单位应力价格低，对于一般工程结构，经济指标优于钢结构。2）可模性好。混凝土可根据需要浇筑成各种性质和尺寸，适用于各种形状复杂的结构，如空间薄壳、箱型结构等。3）耐久性和耐火性较好，维护费用低。钢筋混凝土的保护层不易产生锈蚀，而混凝土的强度随时间而增长。混凝土是不良导热体，30mm厚混凝土保护层可耐火2h，使钢筋不因升温过快而丧失强度。在地下室的建造中，都采用的是钢筋混凝

10、土材料，这样能使地下室的结构更加稳固，安全性能也更高。2地下室混凝土裂缝的种类及形成原因2.1地下室底板裂缝的种类（1）构造裂缝。构造裂缝的出现主要是在形成构造应力的作用下产生的裂缝，地下室周边存在管线时，由于管路对地质的应力作用，会导致地下室裂缝的出现。（2）温度裂缝。温度裂缝的产生主要是混凝土浇筑的内部和表而的温差。一般来说，地下室的底板厚度极大，为了浇筑完全，要进行多次浇筑，当浇筑结束时，混凝土内部的温度高，而表而的温度低，内部和表而的温差会引起热胀冷缩效应，热胀冷缩的不完全就会导致裂缝的出现。（3）工程裂缝。工程裂缝主要是有施工引起的，工程裂缝的成因有内部施工和外部是施工两部分。内部施

11、工裂缝是指本身对地下室底板进行施工时而引起的裂缝，当地下室底板受到较人施工载荷时，或者当混凝土的强度尚未发展完全就提前拆模，施工技术导致的工程裂缝的出现。外部施工是当其他的地下室或基坑进行施工时，由于地下室底板的质量问题，引起的地下室裂缝的出现。（4）结构裂缝。结构裂缝是指当地下室的底板截而突然出现变粗或者变细时，会在接缝处或者是应力集中和弯矩较人处出现结构裂缝。（5）收缩裂缝。收缩裂缝是指当地下室混凝土出现失水、炭化、硬化和塑性收缩，会与原有的设计不符，造成收缩裂缝的出现。（6）沉降裂缝。地下室底板以下的土层是不稳定的，会出现不均匀的沉降现象，当土层出现沉降时，底板的各部就会出现受力不均匀的

12、现在。从而造成整体底板的拉应力不稳，进而导致沉降裂缝的出现。2.2地下室混凝土裂缝的形成原因2.2.1抗裂能力设计不足1）地下室底板主要受垫层的约束，由于其约束力较小，混凝土中也有较小的收缩变形。位于底板之上的地下室的外墙，受到底板强有力的约束，外墙板混凝土产生较大的限制收缩，因此，地下室外墙中应含有水平构造筋来用于抗裂，可以提高钢筋混凝土的变形能力。2）柱子剪力墙建在一起时，柱子的配筋串和截面都远远大于墙体。当混凝土收缩变形时，两者就产生了差别很大的收缩变形，由于太大的应力集中很容易在墙柱间连接的部位出现裂缝。2.2.2混凝土的生产和施工方法错误1）混凝土的入模坍落度太大，造成混凝土出现离析

13、而降低了墙体混凝土的匀质性，一般使混凝土硬化的时候因收缩应力的不均匀而出现裂缝。2）局部过度振捣，砂浆在此处富集，出现结构较薄弱的环节，从而引起此处的混凝士裂开。3）拆模后不能及时地保养维护，使外墙板的混凝土因温差而产生很多干缩裂缝。4）地下室回填土时消耗时间太长，如果温度降低很大，造成较大的温差应力而产生裂缝。2.2.3选择材料和设计混凝土的配合比不合理1）混凝土中大量运用水泥时，混凝中会产生较大的水化热，极易引起收缩裂缝。2）混凝土的砂串变高，混凝土的干燥收缩也会相应增大。3）混凝土中的膨胀剂用量太少，甚至有些厂家用劣质假冒产品替代。4）砂、石中含有较多的泥，降低了混凝土的强度、增大了干缩

14、量。2.2.3温差的形成及其影响在混凝土结构中，引起温度变化的热量主要源于水泥的水化热高层建筑的地下室（基部很多采用了大体积混凝土浇灌。大体积混凝土内部由于水泥水化产生的热量无法向外传播散热，致使内部温度升高，而外层的混凝土由于散热较快与环境温度相差不大，形成内高外低的温差，当内外温差大于等于25时，温度应力就会突破混凝土约束应力，混凝土就会产生裂缝。该裂缝会逐渐发展，甚至是穿透性的地下室大体积混凝土基础中，混凝土强度级别较高（一般都高于C30），水泥用量大，因此混凝土在初凝过程中会有大量水化热产生。混凝土是热的不良导体，又由于地下室底版几何尺寸巨大，这些热量不易及时排出而积聚，导致了其内部温

15、度迅速升高（最高时可达7080；相反，在构件表而，则由于散热条件良好，温度保持较低水平，这样就出现了内外温差。这种相对的“内胀外缩”对混凝土表而产生拉应力，当它超过混凝土拉伸极限11.5x10-4裂缝就产生了。2.2.4混凝土收缩变形及其影响（1）化学收缩。混凝土硬化过程中，水泥要发生一系列化学变化，称之为水化，但水化生成物体积比反应前物质总体积要小，这种收缩，我们称之为化学收缩；（2）混凝土的干收缩。干收缩是由于混凝土内部吸附水蒸发引起凝胶体失水产生紧缩，混凝土的干收缩取决于周围环境的湿度变化。在大体积混凝土中，当这种收缩由于内外环境不一致而使混凝土构件表而拉应力超过其拉伸极限时，导致了裂缝

16、的产生。干燥收缩主要是混凝土在硬化过程中表而水分蒸发过快、水泥石干燥收缩造成的。现在城市的工程一般都采用商品混凝土，商品混凝土为了保证其流动性及和易用性，水泥用量较多，单位用水量大，砂率高，使混凝土产生干缩裂缝的可能性大增。这种裂缝较小，大部分呈网状。2.2.5地基的不均匀沉降及其影响基础设计的主要依据是工程地质勘察报告。任何一个地质勘察，其结果都是近似的_当设计假设模型与地质实际不符等情沉出现时，都很可能出现不均匀沉降。同时，由于上部建筑物荷载不同，也产生不均匀沉降。这种不均匀沉降对混凝土就产生拉应力，当应力超过混凝土极限拉伸值时，导致裂缝产生。这种裂缝一旦出现则比较严重，可能危及安全和使用

17、等功能。沉降收缩裂缝产生的原因是混凝土浇捣后，骨料颗粒沉落，水分上升，受到钢筋、予埋件、或大的粗骨料阻挡，而使混凝土互相分离，使混凝本身组成的材料沉落不均造成开裂，该裂缝为中间宽、两端窄的水平裂缝，多产生钢筋密集、截而变化较大的部位-3地下室混凝土裂缝的防治措施3.1设计方面的措施1）伸缩缝的设置。伸缩缝结构必须被设置，以防止因温度变化引起的混凝土结构的变化。中国目前的钢筋混凝土结构设计规范规定的钢筋混凝土连续结构的伸缩缝间距为55mm。根据混凝土的结构特性合理地设置伸缩缝，对于大体积的混凝土防止裂缝是非常有效的。2）后浇带的设置。后浇带是在施工期间留下的收缩变形缝，是一种较特殊的施工缝。设置

18、后浇带还有一个目的就是将永久性的伸缩缝取消了。3）合理布置钢筋。钢筋的弹性模量比混凝土的弹性模量大715倍，单纯利用钢筋来防止混凝上的裂缝出现，是不现实的，也不可能完全达到目的。在混凝土结构中合理布置钢筋，可以起到减轻混凝士的收缩程度，限制混凝士裂缝开展的作用。实践证明，在相同的配筋率下，选择较细的钢筋，防止混凝士开裂的效果更好。在配筋设计上，建议设计院在配筋率不变情况下，采用上下皮配筋差异方案，即底皮钢筋在无柱板带上无论纵横都采用25150，在有柱板带处上下皮筋均采用25130。由于混凝土有1米厚，考虑到散热速度，我们在底皮钢筋和顶皮钢筋之间设置了25，温度分布筋，每平方米1根，上下采用搭接

19、焊，将原来28200配筋方案彻底放弃了。这种上下错位分布，减小钢筋直径，加密钢筋间距在一定程度上缓和了混凝土收缩，上下搭接的连通钢筋能快速把中间热量传递出来，减小裂缝产生的比例。3.2选择原料方面选择混凝土原材料，要对材料的质量、品种和用量进行慎重选择，这对防止混凝土结构开裂有关键性的作用。在地下室底板混凝士施工时，主要问题是怎样避免混凝土在浇筑时产生的水化热，关键在于控制好混凝土中的绝热升温。通过实验证明，水泥品种和用量决定了混凝土内部的实际最高温升。因此，应该选用水化热相对较低的水泥。在能够保证混凝土的性能和强度的前提下，向有关部门申请，尽量使水泥的用量降低。控制混凝土选材和配合比，掺加外

20、加剂，减少水泥用量和用水量，降低水化热和收缩变形。普通硅酸盐水泥早期强度高但水化热大；矿渣水泥虽然比普通水泥比热低，但泌水、十缩现象严重，且后期硬化收缩也大；火山灰水泥后期收缩较大，同时经济效益也不合算。通过比较我们选择了粉煤灰水泥另外，我们还采用了外加剂LN-800N和膨胀剂HWA，这在相当程度上减低水灰比和水泥用量降低了水化热，也使混凝土得到补偿收缩3.3施工技术的控制自从各国的专家学者对大体积混凝土进行研究以来，通过对大量的测温记录进行总结，认为温度最高点一般处于混凝土结构中心处。混凝土温升最高值一般处于施工期间，即混凝土浇筑完成后的35天。在升温阶段，混凝土经常会出现表面裂缝，对混凝土

21、结构受力性能没有大的影响；在降温阶段，混凝土容易出现贯穿性裂缝，严重影响混凝土的承载能力和正常使用能力。我国发行混凝土结构工程质量验收规范（GB50204-2002）规定：大体积混凝土的内部和外部温差要保持在设计要求的范围内。如果设计没有具体要求时，应该控制在25以内。3.3.1混凝土的搅拌、振捣和浇筑地下室墙体结构是一种特殊的大体积混凝土结构，有着与普通大体积混凝土不同的特性。对于这种结构，除了采取一般的混凝土结构施工技术之外，还应采取特殊的施工技术措施。为了控制混凝土裂缝的产生，主要从两个方面考虑：一方面是减小混凝土的温度收缩应力，另一方面是提高混凝土的极限拉伸能力，混凝土的搅拌、振捣和浇

22、筑在很大程度上影响混凝土的极限拉伸能力。在我国建设初期，混凝土搅拌主要采用一次投料的工艺。一次投料工艺是指在混凝土搅拌过程中直接加水，使水和粗骨料接触，湿润石子的表面。混凝土浇筑完成后，混凝土中含有的自由水分子向石子表面移动，在石子表面形成了一层水膜。当混凝土失去自由水硬化后，石子表面的水膜层也随之消失，在水泥砂浆和石子的交界处形成了疏松多孔的过渡层。这种过渡层使石子与水泥砂浆之间的粘结力受到削弱，减小了混凝土的抗压强度等物理力学性能。经过大量试验研究，可以采用“二次投料”的方法改善混凝土的性能。“二次投料”有两种具体的方法：第一种是先把水泥、水和砂子充分搅拌，形成水泥砂浆，然后把水泥砂浆和石

23、子放在一起搅拌；第二种是先把水泥和水搅拌，形成水泥净浆，然后和骨料搅拌。“二次投料”施工工艺可以有效的防止水分子向粗骨料和水泥砂浆交界面集中，保证了交界面材料的致密性，加强了骨料的粘结力。通过试验数据总结，相对于“一次投料”而言，采用“二次投料”工艺可以提高混凝土强度10%左右。混凝土的“二次振捣”也是增强混凝土抗压强度和抗裂能力的有效手段。经过二次振捣，混凝土能充分填满由于泌水等原因在粗骨料和水平钢筋下面形成的空隙，增加了混凝土和钢筋的握裹力，同时也避免了由于混凝土沉降而引起的裂缝，并且相当程度的消除了混凝土内部的微裂缝，增强混凝土密实度，进而增强了混凝土抗裂性能。混凝土采用“二次振捣”要严

24、格控制振捣时间，保证混凝土在二次振捣后还能恢复到塑性的状态，以免混凝土出现“冷接头”现象。3.3.2混凝土出机和浇筑时温度的控制众所周知，混凝土的出机温度可以影响混凝土的温升和内外温差，混凝土的浇筑温度可以影响混凝土的干缩程度。在实际工程中，工程技术人员严格控制混凝土的出机温度和浇筑温度，以保证混凝土的施工质量。混凝土拌合物由水泥、石子、砂和水组成。其中，水的比热容和石子、砂、水泥相比最大，石子的质量占混凝土质量份额最大。因此，控制出机温度主要是通过水和石子的温度控制，可以有效的降低大体积混凝土总温升和减小结构的内外温差。在环境温度较高的情况下，可以通过用水降低骨料温度等措施保证混凝土出机温度

25、。浇筑温度指的是混凝土在完成振捣工序后的温度。工程中混凝土的浇注温度不能高于40。因此，在混凝土浇筑时要合理安排浇筑时间或者采用降低骨料温度等方法保证混凝土浇筑时的温度满足工程设计的要求。3.3.3混凝土的养护地下室剪力墙浇筑完成后，应当及时进行养护，保证在升温阶段结构的温差处于合理范围，避免发生剪力墙表面裂缝。混凝土终凝之后，松动模板进行淋水养护，应严格控制初次浇水时间，不应在墙体混凝土温度达到最大值时浇水，以免混凝土在温度较高时骤冷发生开裂50。洒水湿润养护历时越长，对提高混凝土强度越有利，可以根据工程的外界条件合理调节。一般来说，对于要求一般的结构，养护时间不能少于14天；对于要求较严格

26、的重要结构不应少于30天。在浇筑完混凝土几个月内，不应把混凝土直接暴露在外界环境下。在太阳直射和风速较大的环境中，混凝土容易失去水分产生干缩变形，严重影响混凝土的各方面性能。地下室剪力墙是一种竖向的结构，保温养护不易进行。可采用带模养护和延迟拆模的方法进行养护，也可以采用养护剂涂层（须保证养护剂的质量以及涂层的厚度）来进行混凝土养护。某实际工程在地下室剪力墙浇筑后采用带模板养护，即首先松动模板，然后洒水养护。3.3.4防风和土体回填当混凝土直接接触外界环境时，由于外界环境中风因素的影响，混凝土容易失去水分，产生裂缝。地下室剪力墙处于地表下，可以通过回填土保证混凝土处于潮湿环境，有利于混凝土剪力

27、墙的养护。某实际工程在地下室剪力墙拆模完后，由于各种外界因素影响，未及时回填，导致混凝土干缩量较大，进而使墙体出现裂缝。3.4裂缝的处理方法地下室剪力墙裂缝问题是当前高层建筑中的一项技术难题。虽然经过大量的研究，但仍然不能完全避免。所以，针对裂缝产生后一系列的处理方法也随之出现。在现代的地下室剪力墙裂缝问题上，设计者和施工者主要采用“防不住就堵，堵不住就排”的方法。在本文中，主要针对某实际工程地下室剪力墙裂缝简述剪力墙裂缝的堵漏方法。当结构产生裂缝后，第一步应分析裂缝的对结构性能的影响。当确定了裂缝的成因和对结构的影响后，选用恰当的方法进行裂缝修补。裂缝从结构承载和正常使用上可以分为两大类。第

28、一类是影响结构承载能力的裂缝，第二类是影响结构正常使用的裂缝。其中影响结构正常使用的裂缝主要是指影响结构的抗渗性和耐久性。3.4.1对于影响结构承载能力的裂缝的处理相比于影响结构正常使用的结构裂缝，影响结构承载能力的裂缝危害更大，需要重点处理。在工程实践中，一般采用结构加固和灌浆的方法协同处理。灌浆分为化学灌浆和水泥灌浆两种。相对于化学灌浆而言，水泥灌浆只能传递结构的压应力，对结构的拉力和剪力传递效果不明显。化学灌浆采用的主要材料是环氧树脂灌封胶，能使裂缝处的混凝土具有一定的抗拉、抗剪和变形能力。单纯的对影响结构承载能力的裂缝进行灌浆处理，并不能保证结构的整体性能。裂缝灌浆后，浆体受到裂缝宽度和位置的影响，加上浆体本身的粘度等原因，不可能保证灌浆的完好，因此，还需要对结构进行加固。当裂缝仍继续发展时，一般先采用加固措施保证裂缝的稳定，然后进行灌浆。在某实际工程的工程建设中，高层建筑地下室筒体结构部分出现斜裂缝，出现裂缝时间为裙楼封顶以后，现场施工人员对裂缝宽度进行跟踪测量，发现随着工程的继续施工，最初裂缝宽度增大，但随着塔楼的施工，裂缝宽度增大速率不断减小，当塔楼封顶以后，墙体