地下室混凝土早期裂缝原因分析

地下室混凝土早期裂缝原因分析

卢小洁

深圳市招华会展实业有限公司

一、引言

混凝土早期自身裂缝主要是指混凝土早前期阶段，也就是浇捣后72小时之内所出现的宏观可见裂缝和微裂缝。混凝土浇捣后，伴随着水泥水化过程的进行，混凝土微观结构逐步形成，内部的温度湿度分布也在随龄期发生变化，从而引起混凝土温度变形收缩变形和徐变等一系列的体积变形。

混凝土的早期裂缝是混凝土工程质量控制的一个技术难题，是影响结构耐久性的重要因素。几十年来，人们在混凝土早期裂缝控制方面进行了许多研究，积累了许多经验，但是随着高性能混凝土和混凝土外加剂的应用，混凝土早期裂缝也出现了一些新的规律，与此相关的基础理论研究和工程实践还相对脱节，施工规范上的更新给此类问题的解决带来了诸多困难。

深圳住宅地下室混凝土早期裂缝是较为普遍的，施工单位与混凝土供应商常为此产生争议。弄清地下室混凝土早期裂缝的原因，对于减少裂缝的出现，甚至避免裂缝的出现，是十分重要和必要的。

二、混凝土产生早期裂缝的可能诱因

混凝土早期开裂的原因十分复杂，总的看来不外乎以下三种：材料因素，施工因素和设计因素。由施工因素造成的混凝土早期裂缝，大约占80%左右，因混凝土配合比不合理引起的约占15%左右，因设计不当引起的裂缝约占5%左右。可细分为：

1）混凝土配合比不合理引起的裂缝，

2）混凝土化学收缩产生的裂缝，

3）混凝土干缩引起的裂缝，

4）混凝土中温度应力造成的裂缝，

5）混凝土拆模不当引起的裂缝，

6）混凝土养护不当引起的裂缝，

7）施工荷载造成的裂缝，

8）不均匀沉降引起的裂缝，

9）配筋太密造成的裂缝等。

1、由混凝土配比不当造成的混凝土早期裂缝

混凝土配比不当造成的混凝土早期裂缝多是由于水泥品种选择不合理，水泥用量大，水化热大，温升高，采用早强剂和膨胀剂不当造成的。由于经济原因，水泥供应商希望混凝土供应商多用水泥，然而对混凝土而言，当水泥用量大时，首先是水化热大，温度升高，混凝土拆模后浇水时造成的温差大，温降快，产生温度应力，同时水泥用量大时，混凝土的化学收缩也大，随后的干缩也大，养护不充分，最易造成混凝土开裂。深圳地区的C30和C40商品混凝土的单方水泥用量多在280kg和380kg左右，有的则超过了300或400kg，用量普遍较高。

除了水泥用量大外，水泥品种选择不当，也会造成混凝土早期开裂，这一点往往被忽视或曲解。如某地下室混凝土墙体设计强度为C40，开始采用的1#配合比，混凝土的早期裂缝数目较多，宽且长。采用2#配合比后裂缝数量大大减少，而且变窄变短。原因是配合比设计人员认为矿渣水泥水化热低，对防止混凝土开裂有好处。想法是对的，但是由于矿渣水泥的收缩大，故混凝土因收缩造成的开裂趋势也大，将矿渣水泥更换为普通硅酸盐水泥后，虽然水化热大，但因收缩相对较小，加上注意了混凝土养护，混凝土的裂缝大大减小。这也说明混凝土配合比设计不单单是一个强度设计问题，需要专业的技术力量。

虽然施工单位一般均按规范进行拆模，且商品混凝土在一天拆模时的强度也常满足规范要求，但是由于未考虑施工荷载，拆模时混凝土的强度还不足以支持施工机械、材料和人员的载荷，故常造成混凝土早期开裂。混凝土拆模后，工人通常将地下水直接浇于混凝土表面，而此时混凝土的表面温度较高，内部温升仍在继续，这样做一是使混凝土表面降温过快，二是使混凝土内外温差过大，温差应力常超过混凝土此时的抗拉强度，造成混凝土早期开裂。夏季施工时混凝土表面温度常因日照高达50℃以上，此时浇地下水养护也常会引起裂缝。

收缩裂缝的形成最常见的是施工中养护不当引起的，如受到风吹日晒，表面水分散失过快，体积收缩大，而内部湿度变化很小，收缩也小，表面收缩变形受到内部混凝土的约束，因此在构件表面产生较大的拉应力，当拉应力超过混凝土的极限抗拉强度时，即产生干缩裂缝。此外，平卧薄构件水分蒸发过快，产生的体积收缩受到地基垫层或台座的约束，也出现干燥裂缝。收缩裂缝除与养护有关外，还与振捣、混凝土原材料收缩量等有关。混凝土振捣过度，表面形成水泥含量较多的砂浆层，则收缩量过大，容易出现裂缝。采用含泥量较大的粉砂配制的混凝土，也会加大收缩，从而容易产生收缩裂缝。干燥收缩裂缝为表面性裂缝，宽度较小，大多数为0.05mm～0.2mm之间，其走向纵横交错，没有规律性。

深圳地区更常见的是因养护不充分造成的混凝土早期裂缝，虽然规范中对大体积混凝土的温度控制有所规定，如内外温差不超过25℃，日平均降温速度不超过1.5℃/天，但是，对于0.8到1米厚的混凝土底板温控，其实有时超过此规定，若养护充分时也不一定会出现裂缝。虽规范中对混凝土的养护制度进行了较为合理的规定，但是施工单位在实施时一般不能严格执行，加上深圳地区温度高风多，混凝土表面干燥速度快，即失水太快，造成表面干缩严重产生裂缝，这可能是造成地下室混凝土早期裂缝的主要原因。

另外对于混凝土截面变化较大的地方，如地下室承重墙与剪力墙连接处，应两墙通体浇筑并统一拆模，在变截面处出现竖向裂缝。分析认为此类裂缝产生原因主要是，由温度应力和干缩共同作用造成的。

3、由设计不当造成的混凝土早期裂缝

现在混凝土配筋率普遍较高，钢筋太密，石子尺寸较大时混凝土常常难以灌注。混凝土匀质性差，因收缩不均匀，应力分布不均匀，且产生集中，造成混凝土早期开裂。这种裂缝往往是顺筋裂缝较宽较深，类似的裂缝也常出现在一些构件的角部。

从裂缝控制角度出发，希望配筋率要合理，同时希望墙体的构造筋最好能在主筋的外侧即保护层一侧，设计上最好能做到细而密。

4、由不均匀沉降造成的裂缝

这类裂缝在施工过程中往往不被注意，一旦发生后果严重。因为深圳地层多砂砾层多回填土，结构难免出现不均匀沉降，实际施工中只要控制严格，这类裂缝出现的几率还是较少的。

三、结论

通过实践和实验，减少混凝土早期裂缝建议采取以下措施：

1、合理设计混凝土配合比，根据构件尺寸和部位，合理选择水泥品种和用量，在保证混凝土设计强度的前提下，尽可能采用低的水泥用量。

2、采用普通硅酸盐水泥时，可参加适量的矿物掺和料，如粉煤灰和磨细矿渣，但应合理选择其细度和组成。

3、应严格控制减水剂中的硫酸钠含量，除非有早强要求，一般不要使混凝土的强度增长过快。

4、除有特殊要求，不得滥用膨胀剂，采用膨胀剂时要有专业技术人员指导。

5、加强混凝土的保温和养护，无论是大体积混凝土还是一般构件，在混凝土浇筑后的七天内保温和养护要并重，采用膨胀剂时，要尽可能做到混凝土的湿养护。