摘要：地下室混凝土底板防水設(shè)計(jì)，通常采用抗?jié)B混凝土和柔性外防水法，后澆帶20m以內(nèi)，地下室底板外防水（采用柔性防水）施工期間，尤其是碰到雨季，防水施工更困難。同樣，地下室底板后澆帶的留置時(shí)間，設(shè)計(jì)要求不少于40d。除降水時(shí)間長外，后澆帶的清理和鑿毛給施工帶來一定的麻煩，延長了工期。在地下室外墻施工中采用HEA補(bǔ)償混凝土防水工法，在混凝土中摻HEA高效膨脹劑，改柔性防水為混凝土結(jié)構(gòu)自防水，改后澆帶為加強(qiáng)帶，澆筑超長無縫混凝土和間歇式施工法，方便施工。
　　關(guān)鍵詞：混凝土；結(jié)構(gòu)裂縫；超長無縫混凝土；間歇式施工
　　
　　近年來地下空間的開發(fā)利用逐漸普遍，由于功能要求，地下室往往而積大，體量大，超過設(shè)置伸縮縫的最小間距。地下室混凝土因裂縫導(dǎo)致滲漏水的現(xiàn)象非常嚴(yán)重，有的甚至影響到建筑物的使用功能和安全。
　　
　　一、開裂情況
　　
　　地下室側(cè)壁開裂的情況比較多，裂縫寬度小于0.5mm，間距1-4m，長度有的貫通墻壁全高，側(cè)壁兩端附近裂縫較少，中部附近較多。裂縫往往在混凝土澆筑的60天之內(nèi)出現(xiàn)，隨著時(shí)間的推移，裂縫數(shù)量增多，部分裂縫加寬。尤其是冬季氣溫驟變的時(shí)候。
　　
　　二、裂縫原因分析
　　
　?。ㄒ唬┱嬖?br/>　　混凝土結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的原因比較復(fù)雜，概括起來有兩類原因，一種由外荷載引起，因結(jié)構(gòu)承載力不足而發(fā)生變形，另一種是結(jié)構(gòu)因溫差、收縮徐變、不均勻沉降等因素引起。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在工程實(shí)踐中，由后者（變形荷載）引起的裂縫約占80%—85%地下室混凝土裂縫大多數(shù)屬于后者。
　　混凝土在澆筑后，由于水泥的水化作用，釋放大量的水化熱，因?yàn)榛炷翗?gòu)件表而與構(gòu)件截面中部溫差超過25℃，就引起混凝土內(nèi)部裂縫，構(gòu)件表面溫度和周圍空氣溫差超過25℃，就引起構(gòu)件表面裂縫。混凝土澆筑后溫度提高，混凝土初期體積有微膨脹作用，以后溫度下降體積急劇收縮?；炷脸藴囟仁湛s外，還有較大的化學(xué)收縮和干燥收縮，混凝土早期（10-15天）極限拉伸很低，這造成混凝土的早期裂縫。因混凝土的收縮，較高的彈性模量和早期低徐變，會使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力，超過混凝土的極限拉伸，則是造成混凝土后期裂縫的主要原因。
　　混凝土在澆筑一個(gè)月左右，完成收縮40%，60天內(nèi)完成收縮65%?；炷恋氖湛s變形是一個(gè)初期大、以后逐漸減少的過程。
　?。ǘ┴?fù)面原因
　　邊界條件如地基和側(cè)面土對混凝土構(gòu)件的變形約束作用，混凝土構(gòu)件的剛度差異，使混凝土變形不協(xié)調(diào)。側(cè)壁混凝土澆搗時(shí)地板剛度大，受到地板的剛度約束，早期形成壓應(yīng)力，后期混凝土溫度下降，產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力大于鋼筋的抗拉強(qiáng)度時(shí)則出現(xiàn)裂縫?；炷磷冃闻c限制膨脹條件有關(guān)。當(dāng)氣溫上升時(shí)，地板和底板混凝土因?yàn)闇囟壬叨蛲馀蛎洠瑐?cè)壁和地板相互約束，在側(cè)壁的外側(cè)形成垂直裂縫，當(dāng)?shù)匕搴晚敯迨芾涫湛s時(shí)，側(cè)壁內(nèi)側(cè)形成垂直裂縫。由于側(cè)壁在邊角部分受到的變形量比中部大，同時(shí)縱橫側(cè)壁的相互約束，因而側(cè)壁兩端附近裂縫小，中部附近裂縫多。側(cè)壁內(nèi)有柱時(shí)，由于截面突變，剛度有差異，側(cè)壁的變形受到柱的約束，往往產(chǎn)生應(yīng)力集中，在離柱1-2m的墻體上易出現(xiàn)縱向收縮裂縫。
　　
　　三、控制裂縫的措施
　　
　　現(xiàn)澆鋼筋混凝土地下室墻壁最大間距為20m（室外）、30m（室內(nèi)或土中），對下列情況，如有充分依據(jù)和可靠措施，伸縮縫最大間距可適當(dāng)加大：混凝土澆筑采用后澆帶分段施工；采用專門的預(yù)應(yīng)力措施；采取能減少混凝土溫度變化或混凝土收縮的措施。當(dāng)增大伸縮縫間距時(shí)，尚應(yīng)考慮溫度變化和混凝土收縮對結(jié)構(gòu)的影響。
　　伸縮縫雖然是根本解決混凝土收縮裂縫的措施，也有許多缺點(diǎn)，主要是造價(jià)高，地下室不能連成整體，影響功能，伸縮縫的防水處理比較麻煩，防水效果并不理想，而近幾年來超長混凝土結(jié)構(gòu)的無縫設(shè)計(jì)與施工技術(shù)不斷實(shí)踐與發(fā)展，在工程應(yīng)用中，取得了良好的效益。
　　
　　四、采取的主要措施
　　
　　（一）補(bǔ)償收縮混凝土
　　即在混凝土中滲入U(xiǎn)EA、HEA膨脹劑，以10%-20%等量取代水泥，拌制成補(bǔ)償收縮混凝土，其限制膨脹率ζ2＝0.02%~0.05%，按公式a=μESζ2，可在混凝土中建立0.2-0.7MPa的預(yù)壓應(yīng)力，從而抵制混凝土在硬化過程中全部或大部分拉應(yīng)力，以混凝土的膨脹值減去混凝土的最終收縮值的差值大于或等于混凝土的極限拉伸即可控制裂縫：ζ2-Sm≥ζp，使混凝土結(jié)構(gòu)不裂。
　　（二）膨脹帶
　　由于混凝土中膨脹劑的膨脹變形不會與混凝土的早期收縮變形完全補(bǔ)償，為了實(shí)現(xiàn)混凝土連續(xù)澆注無縫施工而設(shè)置的補(bǔ)償收縮混凝土帶，根據(jù)一些工程實(shí)踐，一般超過60m設(shè)置膨脹加強(qiáng)帶。膨脹帶要求設(shè)置在混凝土收縮應(yīng)力發(fā)生最大部位，一般地板和側(cè)墻長度方向的中間位置。對于超過普通混凝土伸縮縫設(shè)置間距的超長混凝土結(jié)構(gòu)，要進(jìn)行連續(xù)無縫施工可設(shè)置多條膨脹加強(qiáng)帶。它的作用：
　　1、膨脹加強(qiáng)帶混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度常比相鄰的混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度提高5-10MPa，從而提高膨脹加強(qiáng)帶混凝土的抗拉強(qiáng)度，防止混凝土在此部位開裂。
　　2、膨脹帶內(nèi)混凝土的膨脹劑應(yīng)比帶外其他混凝土摻量高一點(diǎn)，產(chǎn)生較大膨脹，而兩側(cè)混凝土的膨脹率較小，形成中部大兩邊小的膨脹區(qū)，從而補(bǔ)償相應(yīng)的收縮曲線，使任意長度可以不設(shè)伸縮縫。
　　做法：膨脹加強(qiáng)帶寬2-3m，帶的兩側(cè)布置中5mm的密孔鋼絲網(wǎng)，將帶內(nèi)混凝土和帶外混凝土分開，目的是不讓混凝土中石子通過，鋼絲網(wǎng)垂直布置在上下層（或內(nèi)外層）鋼筋之間，網(wǎng)兩端分別綁扎在鋼筋上。膨脹帶內(nèi)增設(shè)10%，平溫度加強(qiáng)鋼筋。與膨脹帶方向垂直布置，兩端伸出膨脹帶2m各與上下層（內(nèi)外層）鋼筋固定，配筋直徑減小，間距加密。
　　由于設(shè)置膨脹帶主要是為了避免混凝上旱期收縮變形，故膨脹帶的保留時(shí)間可為10-15天，這比傳統(tǒng)后澆帶縮短30人的工期。滿足工程連續(xù)無縫設(shè)計(jì)施工的要求。
　　（三）后澆帶
　　后澆帶作為膨脹加強(qiáng)帶一樣作為混凝土早期短時(shí)期釋放約束力的一種技術(shù)措施，較長久性變形縫己有很大的改進(jìn)步并廣泛應(yīng)用。根據(jù)文獻(xiàn)，結(jié)構(gòu)長度是影響溫度應(yīng)力的因素之一，但只在一定范圍對溫度收縮應(yīng)力較為顯著，因此設(shè)置后澆帶是“先放后抗、以放為主”的主要技術(shù)措施。后澆帶的設(shè)計(jì)做法也各不相同。尤其是帶內(nèi)鋼筋是否斷開，有的不但鋼筋連續(xù)，還做加強(qiáng)筋連接。帶的寬度具體多少各不相同：
　　1、盡量減少穿越后澆帶鋼筋的總量，以盡可能釋放混凝土的收縮應(yīng)力。對于樓板內(nèi)鋼筋和側(cè)壁，由于焊接或搭接施工比較方便均應(yīng)作斷開處理。由于梁鋼筋連接焊接等施工比較困難，可以留一部分連續(xù)鋼筋，盡量切斷梁腹縱向鋼筋和梁頂縱筋截?cái)?，保留梁底鋼筋連續(xù)貫通。
　　2、后澆帶寬度內(nèi)鋼筋抗拉剛度隊(duì)遠(yuǎn)比后澆帶兩側(cè)混凝土的抗拉剛度隊(duì)小，拉伸變形將主要由后澆帶寬度范圍內(nèi)的鋼筋提供，對于鋼筋全部截?cái)嗟暮鬂矌В碚撋蠈挾葍H有100mm就可以了，為施工方便常取800-1000mm，但對于鋼筋連續(xù)的后澆帶，盡可能增大后澆帶的寬度。
　　3、后澆帶保留時(shí)間為42-60d，一般為60d，這時(shí)早期溫差和混凝上收縮完成30%-50%
　　4、材料：用高一等級的微膨脹混凝土封閉，并進(jìn)行不少于15d的混凝上養(yǎng)護(hù)。
　　5、位置：設(shè)在梁墻內(nèi)力較小位置，后澆帶間距為30-40m。后澆帶可做成企口式，在澆混凝土前，必須鑿毛清理干凈。
　　
　　五、超長無縫混凝土和間歇式施工及結(jié)構(gòu)自防水的理論依據(jù)
　　
　　所謂無縫施工是相對概念，結(jié)構(gòu)情況可無縫和少縫，但它不包括沉降縫，而是釋放收縮應(yīng)力的后澆縫。用HEA高效膨脹劑補(bǔ)償混凝土收縮，在混凝土硬化過程中產(chǎn)生膨脹作用，受鋼筋和鄰位約束，在結(jié)構(gòu)中建立少量預(yù)壓應(yīng)力σc?？紤]結(jié)構(gòu)安全，膨脹不能太大，且應(yīng)14d基本結(jié)束。HEA替代水泥量10%-12%。不影響強(qiáng)度，膨脹率EZ=2×10－4~3×10－4、μ=0.2%~0.8%下，可在結(jié)構(gòu)中建立0.2-0.7MPa預(yù)壓應(yīng)力。這一壓應(yīng)力大致可以補(bǔ)償混凝土硬化過程產(chǎn)生的溫差和干縮應(yīng)力，防止收縮裂縫，或把裂縫控制在一定范圍內(nèi)（小于0.1mm），基于這一原理，摻HEA的結(jié)構(gòu)自身可滿足防水要求并延長后澆縫的長度。HEA混凝土在硬化過程中產(chǎn)生膨脹作用，在鋼筋和鄰位約束下，鋼筋受拉，而混凝土受壓，當(dāng)鋼筋抗拉應(yīng)力與混凝土壓應(yīng)力平衡時(shí)：
　　
　　式中：σc——混凝土預(yù)壓應(yīng)力；AS——鋼筋的截面積；AC——混凝土截面積；μ——配筋率；ES——鋼筋彈性模量；EZ——混凝土的限制膨脹率即鋼筋的伸長率%。
　　上式表明，σc與EZ成正比，而EZ隨HEA摻量增加而增加，通過調(diào)整HEA的摻量，可使混凝土獲得不同的預(yù)壓應(yīng)力。根據(jù)σx分布曲線，設(shè)想在σmax地方給予較大的膨脹應(yīng)力σc，而在兩側(cè)給予較小的膨脹應(yīng)力，全面地補(bǔ)償結(jié)構(gòu)的收縮應(yīng)力，能控制有序裂紋的出現(xiàn)。
　　
　　參考文獻(xiàn)：
　　1、混凝土使用手冊(第二版)[M].上海交通大學(xué)