地下室混凝土超长墙体裂缝控制施工工法

地下室混凝土超长墙体裂缝控制施工工法

RJGF(闽)—34—2008 福建省闽南建筑工程有限公司 庄建文 庄建宗 庄奕谋 邱志祥 杨银枝

1 前言

地下室混凝土墙体在施工期间经常产生裂缝，该裂缝会对建筑使用功能、结构耐久性能、结构承载能力等造成影响。有时即使对建筑的使用功能、耐久性及承载能力的影响不大，也会对用户心理造成不良影响。目前采用预拌混凝土的地下室墙体产生施工期间裂缝已经成为较为普遍的现象。混凝土墙体产生施工期裂缝后，特别是某些较为复杂的裂缝问题或由诸多因素复合诱发的裂缝问题，往往难以发现其主要矛盾所在，不能确定裂缝原因，最终很难有好的处理效果。

福建省闽南建筑工程有限公司结合工程组织科技攻关，建立了地下室预拌混凝土墙体施工期裂缝防治控制体系，提出了基于全过程控制的地下室预拌混凝土超长墙体（长度超出规范要求一次浇筑的墙体）施工期裂缝控制技术，该技术在深圳市宝安香缤广场商住楼、厦门金门海景山庄工程等地下室混凝土墙体施工中得到应用，取得了良好的控制效果，经有关专门机构检测，“剪力墙中混凝土的收缩和膨胀都在允许的范围内，所监测墙体没有发现宽度大于0.05毫米以上裂缝”。通过工程应用形成了地下室混凝土超长墙体裂缝控制施工工法，由于在预拌混凝土地下室超长墙体裂缝防治上效果明显，技术先进，故有明显的社会效益和经济效益，且相关工程获得所在省市优质结构工程及优质工程奖。

2 工法特点

2.0.1 在传统混凝土配合比设计的基础上提出了专门的混凝土抗裂优化设计，且强调全过程综合控制。

2.0.2 将跳仓无缝施工技术运用到长墙混凝土浇筑中，可以更好地保证建筑功能使用要求，在质量、工期、造价等技术经济效能方面具有先进性和新颖性。

3 适用范围

该工法适用于地下室预拌混凝土超长墙体施工期裂缝防治。

4 工艺原理

预拌混凝土墙体施工期间开裂主要是由于混凝土主动收缩、温度变形等引起，裂缝主要分为三大类，包括初始微裂缝，塑性收缩、沉降收缩等引起的裂缝，以及混凝土墙体由于温度、收缩应力过大引起的开裂。各类裂缝的研究尺度、机理、防治措施有所不同。

现浇混凝土墙体在施工期间开裂，有些是由单一因素引起的，如环境温度、湿度变化等，但更多的是由多种因数的综合作用形成。诸如，原材料及配合比方面：混凝土配合比不合理，各种原因导致的混凝土过大收缩变形等；施工过程方面：浇筑时混凝土的工作性能、养护方案不合理等。预拌混凝土墙体施工期间裂缝可在事前、事中从原材料优选、施工配合比优化设计、结构及构造优化设计、施工过程控制及施工过程监测等多方面采取措施进行综合控制。

本工法强调全过程综合控制，在传统混凝土配合比设计的基础上进行专门的原材料优选及混凝土配合比优化设计；考虑预拌混凝土施工期裂缝防治的要求，进行结构设计及构造措施的优化；在混凝土浇筑中采用跳仓无缝施工技术，合理划分跳仓墙体长度及跳仓施工间隔；加强混凝土浇筑、养护等施工过程的有效控制，尤其是浇筑时混凝土内外温差及外表面与环境温差的限制、混凝土工作性能的要求及对模板、对拉螺栓等要求。

5 施工工艺流程及操作要点

5.1 工艺流程

建立全过程控制体系是预拌混凝土超长墙体施工期裂缝控制所必不可少的，该体系是在传统混凝土工艺流程的基础上，针对施工期裂缝防治完善而成。

主要工艺流程如图5.1所示。

5.2 操作要点

5.2.1 结构及构造措施优化设计

1 混凝土应具有足够的强度，较小的早期收缩变形及良好的抗裂能力，混凝土强度等级建议为C30～C40，应不大于C40；

2 墙体中的钢筋应有足够的配筋率，钢筋布置宜细而密。墙体中的钢筋除应满足强度要求外，还应充分考虑混凝土收缩而加强配筋。水平构造钢筋宜置于受力钢筋外侧，当置于内侧时，宜在混凝土保护层内加设防裂钢筋网片(图5.2.1)。

考虑混凝土收缩变形规律，结合结构计算和工程经验确定配筋率及间距。

建议：钢筋混凝土剪力墙的水平和竖向分布钢筋的配筋率布

为水平分

钢筋的间距)和部

为竖向分布钢筋的间距)不应小于0.2%。结构中重要

位的剪力墙，其水平和竖向分布钢筋的配筋率宜适当提高。

剪力墙中温度、收缩应力较大的部位，水平分布钢筋的配筋率宜适当提高。

3 墙中的预埋管线宜置于受力钢筋内侧，当置于保护层内时，宜在其外侧加置防裂钢筋网片。预留孔、预留洞周边应配有足够的加强钢筋并保证有足够的锚固长度。

5.2.2 原材料优选及混凝土配合比优化

1 水泥选用32.5、42.5，品种详见附录A.0.1。

2 当掺合料为粉煤灰时，掺合量应小于25%；当掺合料为矿渣时，掺合量应小于10%。

3 砂应选用天然中粗砂，石子级配良好，两者含泥量小于规范要求。 4 外加剂建议采用聚羧酸系列，不主张采用萘系列。 其它要求详见附录A混凝土原材料优选。

5 在优选原材料和常规配合比设计的基础上，进行体积稳定性配合比优化设计，从而满足那些严格要求施工期间不出现早期裂缝的结构(构件)或一般要求施工期间不出现早期裂缝的结构(构件)，使混凝土除具有符合设计和施工所要求的性能外，还具有抵抗收缩开裂所需要的性能。具体原则及要求详见附录B配合比体积稳定性优化设计。

6 预拌混凝土供应方应在优选原材料、优化配合比的基础上进行收缩、体积稳定性试验及评价，从而提供有良好抗裂性能的混凝土。具体要求详见附录C收缩、体积稳定性试验及评价。

5.2.3 混凝土拌制及运输

1 混凝土拌制应有详细的技术要求，从而有效的进行预拌混凝土施工期裂缝控制。应严格记录每车混凝土的搅拌时间、出站时刻、进场时刻、开始浇筑时刻、浇筑完成时刻，并分批汇总分析。

2 如果异常天气情况下输送混凝土，容器上应加盖，以防进水或水份蒸发。冬期施工应加以保温。

3 混凝土出厂时的坍落度建议在160mm～180mm之间，运输过程中的坍落度损失控制在20mm以内为宜。

5.2.4 跳仓无缝施工

1 混凝土跳仓段的划分应结合结构受力及墙体抗裂的理想长度确定，一般跳仓段墙体长度以30mm～40m为宜，不应小于25m，且不应大于45m。

2 跳仓段间墙体的施工间隔以7～4天为宜，不应小于7天。 3 跳仓混凝土墙体划分对混凝土底板无特殊要求。

4 跳仓段墙体用钢丝网封挂预留直线施工缝，后浇混凝土与施工缝相接时，无需填加膨胀剂，但应留设止水钢板，按常规施工缝要求施工。

5.2.5 混凝土浇筑

1 混凝土浇筑时，应保证振捣的时间和位置，防止漏振、欠振和过振。对已经初凝的混凝土不应再次进行振捣，避免破坏已形成的混凝土结构强度，应待其充分凝固、硬化后按施工缝进行处理。

2 混凝土的入模坍落度不宜过大，建议不大于160mm，混凝土扩展度以400mm以上为宜，严禁在搅拌机外二次加水搅拌。

3 对于墙与板等截面相差较大的构件或结构，应先浇筑较深的部分，根据气候条件静停0.5～1.5小时后再与较薄部分一起浇筑，以防止沉降裂缝的产生。

4 施工缝的留置应严格按设计要求和施工技术方案确定。超长的墙体宜采用无缝跳仓施工技术，以有效控制其收缩、温度裂缝。

5 混凝土浇筑时，其内外温差应不大于25℃，外表面与环境温差应不大于25℃，浇筑高度不超过2m。

6 模板建议采用保温保湿效果较好的木模板。对拉螺栓要求具有止水功能。

5.2.6 混凝土养护及拆模

1 混凝土初凝后应及时养护。当采用木模板时建议带模养护，或适当延缓拆模时间。

2 模板拆除除应符合强度及外观的限定要求外，还应考虑混凝土水化温升、温降变化规律及混凝土收缩变化规律、自然环境温度、湿度、风速、日照等情况，合理确定拆模时间。不宜在混凝土温度峰值时拆除模板及淋冷水养护。可以在混凝土浇筑3天后，采用模板上口开小缝隙的方法，小水慢淋进行墙体养护，养护用水以与墙体外表面温度相近为宜。有条件时建议混凝土浇筑7天后脱模。

3 混凝土施工应根据天气情况，尽量避免雨中混凝土浇筑施工，防止刚浇筑完的混凝土被雨水浇淋。

4 在干燥、高温、暴晒或风力较大的环境条件下浇筑的预拌混凝土或泵送混凝土，应加强覆盖或保湿养护。

6 材料与设备

6.1 材 料

6.1.1 混凝土用水泥、骨料、水应符合国家现行标准的规定，水泥应选用32.5、42.5，品种详见附录A。砂选用天然中粗砂，石子保证级配良好，两者含泥量应小于规范要求。

6.1.2 在混凝土中宜加入一定量的粉煤灰或磨细矿渣（部分替代水泥），掺量通过配合比设计、试验确定，以改善混凝土的抗裂性能。要求粉煤灰掺合量不大于

25%，矿渣掺合量不大于10%，粉煤灰或磨细矿渣应符合国家现行标准的规定，有关要求详见附录A。

6.1.3 掺加合适的外加剂有利于裂缝的防治。掺加的外加剂应符合国家现行标准的规定，并应注意外加剂之间的相容以及与水泥的相容性，建议掺加聚羧酸系列，不主张采用萘系列。有关要求详见附录A。

6.1.4 在混凝土中掺入一定量的纤维、有机聚合物，可提高混凝土的抗裂性能。掺加的纤维应符合国家现行标准的规定。当采用聚丙烯纤维丝时，建议长度12mm，直径0.032mm，密度910kg/m3，抗拉强度400Mpa，具体要求详见录A。 6.1.5 混凝土保护层内加设的钢板网建议采用￠4＠50双向钢筋网片。

6.2 设 备

6.2.1 混凝土搅拌运输车、混凝土泵、混凝土内部振动器、附着式振动器、洒水养护装置；钢卷尺、水平尺、轻便脚手架。

6.2.2 预拌混凝土收缩及体积稳定性评价设备见表6.2.2。

表6.2.2 混凝土收缩及体积稳定性评价设备

7 质量控制

7.1 有关标准、规范

除按上述施工工艺进行严格操作控制外，还应满足国家和地方的有关标准、规范，见表7.1。

表7.1 该工法应满足的有关标准、规范

7.2 施工期裂缝质量控制

7.2.1 新拌混凝土的坍落度不宜过大，建议出厂时为160 mm～180mm，入模时为140 mm～160mm；在控制混凝土坍落度的同时应控制有合适的坍落扩展度，建议大于400mm为宜，试验按《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》GB/T 50080—2002进行。

7.2.2 硬化混凝土的强度和外观应符合《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB 50204－2002的规定。墙体允许偏差见表7.2.2。

表7.2.2 墙体允许偏差

混凝土施工完毕不应出现宽度大于0.05毫米以上的裂缝。

7.2.3 跳仓段的墙体长度控制在30~40m左右，不应小于25m，且不应大于45m；跳仓段间墙体的施工间隔控制在7～14天之间，不应小于7天；后浇混凝土与跳仓段墙体施工缝相接时，无需填加膨胀剂，但应留设止水钢板，按常规施工缝要求施工。

7.2.4 混凝土浇筑时，其内外温差应控制在25℃以内，外表面与环境温差应控制在25℃以内。混凝土初凝后应及时养护。建议采用木模板带模养护，或在混凝土浇筑3天后，采用模板上口开小缝隙的方法，小水慢淋进行墙体养护，养护用水以与墙体外表面温度相近为宜。有条件时建议混凝土浇筑7天后脱模。

7.3 质量保证措施

7.3.1 在浇筑混凝土之前，应对模板工程进行验收。模板及其支架拆除的顺序及安全措施应按施工技术方案执行。

7.3.2 模板接缝不应漏浆；在浇筑混凝土前，木模板应浇水湿润，但模板内不应有积水；模板与混凝土的接触面应清理干净并涂刷隔离剂，但不得采用影响结构性能或妨碍装饰工程施工的隔离剂。

7.3.3 模板拆除时混凝土强度应满足规范要求，不应对楼层形成冲击荷载。拆除的模板和支架宜分散堆放并及时清运。

正式读数时，0～24小时龄期内，每4小时读数一次；24～72小时龄期内，每8小时读数一次；3～7天龄期内，每12小时读数一次；7天以后每24小时读数一次。读数时同时记录环境温度、湿度，注意保持试验室标准条件。

最后对收缩测试结果进行分析评价，取用收缩、抗裂性能优的配合比。 C.0.2 混凝土塑性抗裂性能试验(平板抗裂试验)

混凝土塑性抗裂性能试验(平板抗裂试验)主要测试、评价混凝土在低龄期(塑性)阶段抗裂性能。

平板试验的试模主要包括滑动特氟纶板、周边带钢筋约束的模框、热源、风扇等，模框内框尺寸，长×宽×高：600mm×600mm×60mm，如图C.0.2-1、图C.0.2-2所示。

试验时将特氟纶板铺在专用试验台上，安装好试验模具。

将混凝土拌合物均匀地铺放在模框内，在振动台上将混凝土振实抹平，使混凝土表面与模框平齐。

保证试验环境温度20℃±2℃，相对湿度(60±5)%，试件表面风速约5m/s。 0～24小时龄期内每30min观察一次，记录24小时内试件裂缝出现的条数、时间、部位以及每条裂缝的长度与宽度。若24小时没有出现裂缝，再延长观察时间，每隔2小时观察一次，但最长不超过72小时。超过72小时仍没有出现裂缝，则仔细分析原因，必要时重新做试验测试。

测试完毕综合用以下四个定量指标并用文字描述裂缝型式等情况进行分析评价。

1)首条裂缝发现时间(t)

t从混凝土加水搅拌后以小时/分计。时间越长塑性抗裂性能越好。 2)单位面积的裂缝条数(n)

式中：

单位面积的裂缝条数(条/m)；

2

裂缝总条数； 平板表面积(0.36 m2)。

3)每条裂缝的平均开裂面积

式中：

平板试验每条裂缝平均开裂面积(mm)； 裂缝总条数(K)；

第i条裂缝的最大宽度(mm)； 第i条裂缝的长度(mm)；

越小，塑性抗裂性能越好，反之越差。

2

同条件下，

4)单位面积的裂缝总面积

式中：

单位面积的裂缝总面积(mm2/m2)；

其余符号同上。

；用水量为

分别为

；外加剂用量为；粗骨料用量、表观密度

；细骨料用量、表观密度分别为

1 称量、计算原配比粗骨料堆积密度

将原骨料分三层装入10L容量同，在振动台上分层振实、刮平，测定其质量其堆积密度

；

，计算

2 试配确定粗骨料优化级配

将两种或两种以上的单粒级粗骨料分别组合若干组，按上述方法分别测定其堆积密度，取其中堆积密度最大的一组为优化级配，其堆积密度计算为

3 计算粗骨料的空隙率

；

1) 原级配骨料：

2) 优化级配骨料：

4 计算优化级配后粗骨料体积

5 确定优化后配合比

1) 优化后和优化前胶凝砂浆体积之比为：

2)式中：

混凝土中气体体积；

3) 优化后水泥用量为：

4) 优化后矿物掺合料用量为：

5) 优化后外加剂用量为：

6) 优化后用水量为：

7) 优化后粗骨料用量为：

8) 优化后细骨料用量为：

优化后选定的配合比尚应进行收缩、抗裂试验及评价。

附录C 收缩、体积稳定性试验及评价

C.0.1 混凝土早期收缩性能测试

测试用试模用有机玻璃粘接而成，试模内底衬有特氟纶，长方向的内侧衬有可抽式的侧板，端板留有安装预埋测头的孔。也可以测量自收缩，密封盖与试模之间设有密封垫，以保证测定自收缩时，试件与外界无介质交换。

可以认为混凝土早期收缩测试试件处于六方均无约束状态。 收缩测量采用精度为0.01mm的百分表。

测试过程：试件模具准备 → 试件成型 → 初凝后抽出长方向及端部侧板，同时安装百分表 → 读初始读数，开始正式测试。

混凝土试件成型前小心准备好模具，清理干净，安放好底衬特氟纶板、长方向及端部可抽式的侧板，安装好测头(图C.0.1-1，图C.0.1-2)。

图C.0.1-1 混凝土收缩测量装置构造

1——混凝土；2——密封盖；3——测头；4-——橡胶垫；5——特氟纶垫板；6——可抽式侧板

图C.0.1-2 混凝土收缩测量装置

试件成型时注意仔细插捣，保证混凝土密实。试件成型后立即放入标准条件试验室。

收缩试验在标准条件下进行：恒温恒湿室：20℃±2℃，（60±5）%。 试件放入标准条件试验室后保持随时观察，掌握好模具长方向及端部可抽式侧板的拔出时机。根据试验具体组别，混凝土在加水拌合约12小时初凝，此时应及时、小心地抽拔出模具侧板，并立即安装两端测头的百分表，同时读出百分表的初始读数。模具的长方向两侧及两端头可抽取式侧板和上述操作可以保证混凝土初凝后即可开始混凝土收缩的量测。

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