【摘 要】从材料、设计、施工等方面分析地下室结构裂缝产生的原因，提出控制裂缝的技术措施。
【关键词】地下室结构；裂缝产生原因；裂缝控制措施
1. 前言
近年来由于地下空间的开发利用逐渐普遍，功能要求越来越高，地下室面积和体积越来越大，随着钢筋砼结构的长大化和复杂化，以及商品砼的大量推广和砼强度等级的提高，结构裂缝出现机率大大增加，有的地下工程裂缝已影响其使用功能，有些已危及结构的安全性和耐久性。
2. 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。
3. 结构裂缝产生的原因
结构裂缝产生的原因很复杂，根据有关的资料，引起裂缝有两大类原因，一种由外荷载（如静、动荷载）的直接应力和结构次应力引起的裂缝，其机率约20%；一种是结构因温度、膨胀、收缩、徐变和不均匀沉降等因素由变形变化引起的裂缝，其机率约80%。地下室砼裂缝大多数属于后者，裂缝发生多与材料、设计和施工有关，现作以下分析：
3.1 材料缺陷。
在变形裂缝中收缩裂缝约占有80%的比例，从砼的性质来说有直接和间接原因：
3.1.1 直接原因。
（1）据统计，在工程实践中，由于结构因温差，收缩徐变，不均匀沉降等因素（变形荷载）引起的裂缝约占80～85%，地下室砼裂缝大多数属于后者。
（2）砼在浇筑后，由于水泥的水化作用，释放大量的水化热，因为砼构件表面与构件截面中部温差超过25℃就引起砼内部裂缝，构件表面温度和周围空气温差超过25℃，就引起构件表面裂缝。砼浇筑后温度提高，砼初期体积有微膨胀作用，以后温度下降体积急剧收缩。砼除了温度收缩外，还有较大的化学收缩和干燥收缩，砼早期（10～15天）极限拉伸很低，这就造成砼的早期裂缝。因砼的收缩，较高的弹性模量和早期低徐变，会使砼内部产生较大的拉应力，超过砼的极限拉伸，则是造成砼后期裂缝的主要原因。
（3）砼在浇筑一个月左右，完成收缩40%。60天内完成收缩65%，20年后完砼收缩的98%。砼的收缩变形是一个初期大，以后逐渐减少的过程。
3.1.2 间接原因。
（1）边界条件如地基和侧面土对砼构件的变形约束作用，砼构件的刚度差异，使砼变形不协调。
侧壁砼浇捣时地板刚度大，受到地板的刚度约束，早期形成压应力，后期砼温度下降，产生拉应力，当拉应力大于钢筋的抗拉强度时则出现裂缝。
（2）砼变形与限制膨胀条件有关。当气温上升时，地板和底板砼因为温度升高而向外膨胀，侧壁和地板相互约束，在侧壁的外侧形成垂直裂缝，当地板和顶板受冷收缩时，侧壁内侧形成垂直裂缝。由于侧壁在边角部分受到的变形量比中部大，同时纵横侧壁的相互约束，因而侧壁两端附近裂缝小，中部附近裂缝多。
侧壁内有柱时，由于截面突变，刚度有差异，侧壁的变形受到柱的约束，往往产生应力集中，在离柱子1∽2m的墙体上易出现纵向收缩裂缝。
3.2 设计缺陷。
（1）《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）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）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。
（3）大量工程实践证明，留缝与否，并不是决定结构变形开裂与否的唯一条件，留缝不一定不裂，不留缝不一定裂，是否开裂与许多因素有关。我们认为，控制裂缝应该防患于未然，首先尽量预防有害裂缝，重点在防。我国结构工程向长大化、复杂化发展，砼设计强度等级向C40～C60发展，设计师多注重结构安全，而对变形裂缝控制考虑不周，这也是结构裂缝发生增多的原因之一。
3.3 施工管理问题。
（1）砼配合比设计是否科学合理，水泥与外加剂是否相适应，砂石级配及其含泥量是否符合规范要求，砼坍落度控制是否合理，这些都影响到砼的质量及其收缩变形。 砼浇筑震捣不均匀密实，施工缝和细部处理马虎，会带来结构开裂的后患；过震则使浮浆过厚，抹压又不及时，则砼表面出现塑性裂缝，十分难看。
边墙拆摸板过早（1～3d），砼水化热正处于高峰，内外温差最大，砼易"感冒"开裂。
（2）砼养护十分重要，但许多施工单位忽视这一环节，尤其是墙体和柱梁的保温保湿养护不到位，容易产生收缩裂缝。某些露天构筑物尽管当地湿度很大，但由于吹风影响，加速了砼水分蒸发速度，亦即增加干缩速度，容易引起早期表面裂缝。这也许是夏季比秋冬季，南方比北方出现结构裂缝较多的原因。
（3）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。
从已建工程调查中发现，底板养护较好，出现裂缝概率较低，而底板上外墙裂缝概率很高约占80%，这与保温保湿养护不足有很大关系。
（4）除上述因素外，施工管理不严，赶进度，偷工减料，工人素质差，施工马虎等也是造成结构裂缝的人为因素。
4. 预防地下室混凝土墙裂缝的几点建议
4.1 设计方面
4.1.1 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》（GB50010-2002）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"。
4.1.2 设置后浇带，以减小混凝土收缩应力。后浇带与膨胀加强带一样作为砼早期短时期释放约束力的一种技术措施，较长久性变形缝已有很大的改进并广泛应用。
根据有关资料：结构长度是影响温度应力的因素之一，但只在一方范围对温度收缩应力较为显著，因此设置后浇带是"先放后抗、以放为主"的主要技术措施。
（1）尽量减少穿越后浇带钢筋的总量，以尽可能释放砼的收缩应力。对于楼板内钢筋和侧壁，由于焊接或搭接施工比较方便均应作断开处理。由于梁钢筋连接焊接等施工比较困难，可以留一部分连续钢筋，尽量切断梁腹纵向钢筋和梁顶纵筋截断，保留梁底钢筋连续贯通。
（2）后浇带宽度内钢筋抗拉刚度EAs远比后浇带两侧砼的抗拉刚度EA小，拉伸变形将主要由后浇带宽度范围内的钢筋提供，对于钢筋全部截断的后浇带，理论上宽度仅有100mm就可以了，为施工方便常取800～1000mm，但对于钢筋连续的后浇带，尽可能增大后浇带的宽度。
（3）后浇带保留时间为42～60d，一般为60d，这样早期温差和砼收缩完成30～50% 。
（4）材料：用高一等级的微膨胀砼封闭，并进行不少于15d的砼养护。
（5）位置：设在梁墙内力较小位置，后浇带间距为30～40m。后浇带可做成企口式，在浇砼前，必须凿毛清理干净。
4.1.3 加强水平钢筋的配置。
应注意三个问题：（1）水平钢筋保护层应尽可能小些；（2）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；（3）考虑温度收缩应力的变化加强配筋。第四，侧壁受底板和顶板的约束，砼胀缩不一致，可在墙体中部设一道水平暗梁抵抗拉力，水平构造筋放在竖筋的外侧，有利于控制墙体裂缝的发生。
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
4.3.1 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。
4.3.2 砼应严格振捣密实，提高砼密实度。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。
4.3.3 落实好砼浇筑后的养护措施，尽量做好保湿保温养护，应保持混凝土表面持续湿润，既可使砼初期获得更高的强度，还可减少砼的温度应力与收缩应力，养护时间在14d以上。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。
4.3.4 降低室外温差的影响。夏季施工时应尽量避免在烈日下浇筑楼板砼。降低砼的入模温度。地板垫层上干铺油毡作滑动层。地下室四周土要及时回填，且应分层夯实，既加强地下室顶板作为上部结构的嵌固部位，又可尽快避免室外温度变化对侧壁的影响。
5. 结束语
工程实践表明，结构裂缝的发生的原因很复杂，也是不可避免的。如对建筑物抗裂要求过严，必将付出巨大的经济代价。科学的要求应是将其有害程度控制在允许范围内。这些关于裂缝的预测、预防和处理工作，统称之为"建筑物的裂缝控制"。我国科技界和工程界正在不断探索，有许多成功经验值得借鉴。
参考文献
[1] 混凝土结构设计规范 GB50010-2002
[2] 王铁梦 工程结构裂缝控制
