浅析地下混凝土结构的裂缝控制和抗渗设计

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摘要：随着建筑科学技术的进步，人们对建筑功能和质量的要求不断提高，对建筑物构件裂缝的控制和抗渗要求更为严格。本文结合工程实例及相关理论，对地下混凝土结构的裂缝控制和抗渗设计进行了探讨。

关键词 ： 混凝土， 结构， 裂缝 ，渗漏 ，设计，控制

Abstract: along with the progress of the construction science and technology, people on the building function and quality requirements of the improved, the building component of cracking control and anti-permeability more stringent requirements. Combining with the project examples and related theory, the underground artificial concrete crack control and anti-permeability design are also discussed.

Keywords: concrete, structure, cracks, leakage, design, control

中图分类号： TU37 文献标识码：A文章编号：

引言

某工程为工业厂房的给排水构筑物，总建筑面积为1209.1m2，地下部分为泵房结构，埋地深度19.5m，两层布置（包括水泵层和电机层）。泵房侧壁、隔墙、底板及顶板的混凝土设计采用防水混凝土，抗渗等级P8，水平施工缝设置在水泵层及电机层间四周墙体中（留于底板上500mm）。地下部分混凝土结构施工中抗裂和抗渗控制是施工控制难点，必须采取可靠的措施。

本文结合工程实例及相关理论，对地下混凝土结构的裂缝控制和抗渗设计进行了探讨。

1、混凝土裂缝、渗漏原因

1.1裂缝原因

普通混凝土是一种用途最广泛的建筑材料，混凝土的开裂主要是由于限制条件下的收缩。收缩分为干缩、冷缩、早期塑性收缩与自收缩四种。不同条件、部位、环境中四种收缩先后主次不同，当收缩变形超过混凝土的极限延伸率时，或收缩产生的应力超过当时混凝土的抗拉强度时就开始出现裂缝。在匀质较好的钢筋混凝土中，裂缝位置较有规格性。混凝土开裂导致渗漏、钢筋锈蚀，以至影响结构的使用功能，使混凝土的耐久性大大降低。

1.2渗漏原因

1.2.1防水设计不合理。

混凝土结构的防水等级设计不合理，与混凝土结构的抗渗要求不符；施工缝的设计不合理，致使抗渗性能达不到设计要求；设计选用的防水材料(包括防水板、遇水膨胀橡胶条)不合理等，均会造成混凝土结构的渗漏。

1.2.2混凝土开裂。

地下室建筑采用普通混凝土是无能为力的，因为，在混凝土中有20％或更多的水分会蒸发出来，而留下许多细小的贯通孔隙。在混凝土中，水泥硬化而引起的收缩也会出现一些细小裂缝。另外，在施工中由于浇灌，振捣不良也会引起施工缝隙，这些都会导致地下水分的渗漏。抗渗混凝土的防水抗渗机理就在于针对普通混凝土内部结构毛细管、缝隙引起的渗透水而采取相应的措施，根据国内外设计规范及有关试验资料，混凝土最大裂缝宽度控制标准如下：无侵蚀介质，无防渗要求：0.3mm～0.4mm；有轻微侵蚀介质，无防渗要求：0.2mm～0.3mm；有严重侵蚀介质，有防渗要求：0.1mm～0.2mm.

1.2.3地基基础不均匀沉降。

地基基础不均匀沉降会造成混凝土的断裂或微裂，从而导致渗漏。

1.2.4混凝土施工缝处理不当。

施工时对施工缝处理不规范，形成冷接缝，或表面没有打毛，凹槽清理不净，或施工缝做成直通缝，形成渗漏水通道等原因，均会导致混凝土结构的渗漏。

2、混凝土结构抗裂、抗渗的控制措施

2.1采用“抗、放”相结合的技术措施

“抗”：本工程所有墙板(内、外侧)均采用双层双向配筋，墙体交汇处（1/4计算长度范围内）配筋率满足构造要求，且钢筋间距须控制在100mm以内，以确保混凝土的抗裂效果。“放”：本工程设置两道水平施工缝，分段浇筑混凝土，给予混凝土伸放的时间和空间。同时，构筑物为水压较高的贮水构筑物，施工缝处加设企口，并在断面中部埋设止水钢板，及大提高了构筑物的抗渗效果。

2.2通过优选级配，控制好原材料质量来减少混凝土的收缩

本工程地下泵房混凝土强度等级为C30(P8)，选用收缩小的、水泥标号不低于42．5MPa的普通硅酸盐水泥，水泥用量不得少于300 kg/m3（底板因处于设计水位以下, 水泥用量可为260kg/m3）；混凝土中，氯离子含量不大于水泥用量的0.1%，碱含量不大于水泥用量的3kg/m3。混凝土内掺：水泥重量6%的Sy-G膨胀剂、掺量为0.8kg/m3混凝土的抗裂防渗微纤维(克列丝：KF-01)。

Sy-G膨胀剂是一种高性能混凝土膨胀抗裂剂，在潮湿状况下能够充分发挥其膨胀的作用，具备“同步补偿收缩”的性能，即在混凝土中掺入SY-G高性能膨胀抗裂剂，产生的膨胀与混凝土收缩同步发展，将持续补偿或削减混凝土的收缩，这样就有效达到了抗裂防渗的目的。

克列丝是一种以聚丙烯为原材料，以独特的工艺制造的高强聚丙烯单丝纤维，加入混凝土中的纤维有阻裂效应，能延缓裂缝的产生和扩展，减少及细化裂缝，它能填埋部分混凝土内部孔隙，减少孔隙大小和数量，极大地增加了混凝土基体的密实性，大大提高了混凝土的抗渗性、抗冻性及抵抗有害介质侵蚀能力，提高了纤维混凝土建筑物的耐久性。改善和易性：使混凝土不离析泌水，提高混凝土抗塑收缩的能力。纤维混凝土的质量要求：搅拌站必须严格计量投料，保证搅拌时间，使混凝土的配料分布均匀，防止成团结块，确保纤维分布均匀。为确保纤维的计量准确，事先将纤维按每拌用量分别过称，小袋包装，搅拌时按袋投放、充分搅拌均匀。

2.3优化施工工艺，加强混凝土浇筑过程控制，加强混凝土早期养护

(1)严格控制混凝土的配合比和坍落度，分层分区浇筑，以利于施工质量并减少温度裂缝。

(2)做好混凝土表面处理：

在混凝土浇捣后2小时左右进行混凝土表面处理，板面先按标高用刮尺刮平，在混凝土初凝前用滚筒来回碾压数遍，并在二次振捣后用木抹子粗抹，待混凝土收水后再二次用木抹子搓抹，以闭合收水裂缝，木抹子的纹路与结构的纵向一致，待混凝土终凝后马上采取养护措施。

(3)控制好模板的拆除时间：

混凝土在硬化过程中，早期混凝土内部水化热升温，混凝土内外温差会形成混凝土温度梯度，极易形成裂缝，因此采用延迟拆模时间的方法进行控制。在混凝上浇筑7天后才拆除侧墙模板，模板的保温作用可以减少混凝上表面的热扩散，降低混凝土内外温差，防止混凝土表面裂缝。同时可以延长散热时间，充分发挥混凝土强度的潜力和材料的松弛特性，使平均总温差对混凝土产生的拉应力小于混凝土抗拉强度，防止混凝土中产生贯穿性裂缝。

(4)做好混凝土的养护：

底板在混凝土浇注结束后8小时内用薄膜覆盖后盖一层草袋，定时浇水进行养护。侧墙采用带模板并浇水养护，侧墙养护7～14天后拆模，并始终保持侧墙混凝土表面湿润，可采用在墙顶敷设喷淋管道进行淋水养护。顶板表面采用蓄水养护不少于15天。

2.4通过温度测定，控制好混凝土的内外温差

本工程施工时泵房混凝土均进行温度监控，掌握混凝土内外的温差变化情况，及时采取措施(覆盖薄膜、麻袋等)将混凝土的温差控制在25℃以内。

3、施工技术要点及注意事项

3.1掌握气候情况，尽量避开雨天浇筑，在施工中做到了一次浇筑完成。

3.2在整个施工期间都做到了基坑的排给工作，用几台小水泵将基坑中的水抽到下水道中，以确保地下水位低于施工底面下，这样有利于混凝土的正常硬化，并可提高混凝土的强度和抗渗性。

3.3后浇部分的混凝土浇筑时，对于水平施工缝，应混凝土表面残留的水泥浆及细骨料，并漏出骨料，使表面保持粗糙而坚实。

3.4全部采用机械振捣。首先利用高频插入式振捣，严格控制振捣点，以防漏振。然后采用表面振捣器进行混援土的表面振捣处理。

结语

对于地下混凝土结构，采取有效的抗裂渗设计及良好的施工质量，才能保证混凝土的抗裂、抗渗性能，从而提高建筑的安全性，满足生产及使用需求。

参考文献

[1]冯乃谦．高性能混凝土[M]．中国建筑出版社，2007

[2]黄士元，蒋家奋，杨南如，等．近代混凝土技术[M] ．陕西科学出版社．2010．

[3]王铁梦．工程结构渗漏控制[M]．中国建筑出版社，2011

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