淺談復合剪力墻裂縫成因及治理措施

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一、 復合剪力墻混凝土現(xiàn)場施工工法及混凝土要求
        復合剪力墻中因鋼筋密集、混凝土截面很小，不能采用普通混凝土進行澆注，也不準采用振搗器進行插入式振搗。因此，采用設(shè)計強度等級的自密實高性能混凝土，該自密實混凝土應(yīng)達到以下工作性能：
塌落度：260~280mm；
擴展度：600~750mm；
和易性良好，無目視泌水、離析現(xiàn)象。
1、 自密性混凝土材料要求
無論采用商品混凝土還是現(xiàn)場攪拌混凝土，其材料應(yīng)滿足以下要求：
膠結(jié)材料：水泥
采用42.5的硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥。水泥的質(zhì)量應(yīng)符合現(xiàn)行的水泥國家標準。
粗骨料：石子
宜采用粒徑為5~10mm，連續(xù)級配的卵石或碎石，并符合《普通混凝土用卵石或碎石質(zhì)量標準及檢驗方法》（JGJ53—79）的標準。
細骨料：砂子
由于砂漿中砂子體積較大，宜選用細度模數(shù)較大的中砂（細度模數(shù)≥2.6），且符合《混凝土用砂質(zhì)量標準及檢驗方法》（JGJ52¬—79）。
水：采用潔凈的引用水
摻合料：自密性混凝土中應(yīng)摻加Ⅰ、Ⅱ粉煤灰或磨細礦渣及少量膨脹劑等摻合料。摻合料使用前應(yīng)做好適配，盡量使用需水比小的粉煤灰。
外加劑：通常的減水劑達不到高性能混凝土要求的減水程度及提高的工作性，一般需要加超塑化劑（或叫高效減水劑）。現(xiàn)在各生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品性能差異性較大，因此用量也各不相同，但有研究表明，將不同廠家的產(chǎn)品（萘系高效減水劑）按比例混合使用，摻合后的產(chǎn)品各組分間的作用相互調(diào)節(jié)，發(fā)揮其各自的優(yōu)勢，可取到“超疊加效應(yīng)”。除減水劑外，尚應(yīng)根據(jù)工程實際情況適量摻加引氣劑，早強劑（或緩凝劑），泵送劑。
2、 混凝土澆筑
復合剪力墻中的自密性混凝土宜按順序澆筑。自密性混凝土適合于泵送（如用吊斗澆筑時，應(yīng)使用料口和模板入口距離盡量小，必要時可加串筒或溜槽），及采用大開口漏斗澆筑以免較薄一側(cè)產(chǎn)生混凝土不飽滿狀況。澆筑時，應(yīng)及時觀測兩側(cè)混凝土漿面高差，混凝土較薄的一側(cè)應(yīng)高于后側(cè)上升，應(yīng)控制在300mm以內(nèi)，防止保溫層外側(cè)移位。
3、 混凝土的輔助振搗
澆筑自密性混凝土起作用是不需要振搗因其鋼筋密且有拉筋，為了達到墻體混凝土密實與表面光潔的目的，可以實行模板外的輔助振動。一般采用皮錘、小型平板震動器或振搗棒隨著混凝土的澆筑從下往上震動。在鋼筋構(gòu)造復雜的暗柱或復合剪力墻中部，可在澆筑時采用螺紋鋼筋進行適量插搗，插搗時不得觸及拉筋，不準采用振搗棒入模振搗混凝土。
4、 混凝土的養(yǎng)護
復合剪力墻中的混凝土截面較薄，通常室外側(cè)只有50mm。為了防止產(chǎn)生干縮裂縫，應(yīng)在模板拆除后立即涂刷養(yǎng)護劑或覆蓋澆水進行養(yǎng)護，且養(yǎng)護時間應(yīng)比普通混凝土延長24小時以上。
二、 問題的提出
xxxxxxxxxxxxx廠房于xxxx年x月開工至xxxx年x月x號完工同年x月投產(chǎn)，xxxx年x月外墻發(fā)現(xiàn)多處裂縫，進過觀察，裂縫形態(tài)表現(xiàn)以下幾種形式：一是水平裂縫，出現(xiàn)于復合剪力墻接搓處。二是垂直裂縫，出現(xiàn)于復合剪力墻伸縮裂縫處。三是復合剪力墻面不規(guī)則細龜紋，出現(xiàn)于部分墻面。
三、成因分析
1 裂縫的一般特征和性質(zhì)
　　根據(jù)在實際工程中的施工經(jīng)驗，綜合目前對裂縫的研究現(xiàn)狀。復合剪力墻裂縫一般可分為表面不規(guī)則裂縫、貫穿性裂縫。表面不規(guī)則裂縫一般出現(xiàn)在混凝土噴射后不久，分布于墻體表面，此種裂縫既寬又密，但深度一般不大，多因養(yǎng)護不足而產(chǎn)生，對結(jié)構(gòu)構(gòu)件影響一般不大，且易于治理。豎向貫穿性裂縫一般發(fā)生在混凝土澆注后若干天后，由下而上，走向與樓面接近垂直，有的通至樓面板底但不穿過樓層，縫寬一般為0.1～0.3mm，個別可達0.4～0.5mm甚至更深，縫深一般較大，最深者可貫穿墻體。因養(yǎng)護不好引起的表面不規(guī)則裂縫常不至于帶來多少影響，且易于處理。
　　2 裂縫產(chǎn)生的原因分析
　　一般情況下，工程中構(gòu)件裂縫產(chǎn)生的主要原因可分為兩大類：一是動、靜荷載和其他各種外荷載引起的裂縫；二是由混凝土內(nèi)外溫差、收縮或地基不均勻沉降等變形荷載引起的裂縫。此外，設(shè)計體型和結(jié)構(gòu)布置也是產(chǎn)生裂縫的一個重要原因。總之裂縫產(chǎn)生的原因很復雜，綜合考慮設(shè)計、材料、施工及環(huán)境等各方面的因素，CL結(jié)構(gòu)剪力墻裂縫主要由以下原因產(chǎn)生：
　　2.1 混凝土的收縮應(yīng)力過大
　　混凝土的收縮應(yīng)力過大收縮裂縫主要與水泥用量、骨料、構(gòu)件長度及外加劑等因素有關(guān)。
　　（1）水泥用量
　　目前，隨著我國高層建筑的不斷發(fā)展，各種高強度混凝土也得到了廣泛的應(yīng)用，C50、C60乃至C80混凝土設(shè)計標號已屢見不鮮，由此相應(yīng)的是水泥用量的增大、水灰比的減小。而水灰比是影響混凝土收縮的最主要因素。例如，當水灰比小于0.35時。體內(nèi)相對濕度很快降至80%以下，自收縮引起的體積減小在8%左右，收縮值相當可觀。
　?。?）骨料
　　預拌混凝土為了滿足運輸、泵送的要求。增加了細骨料用量，使得骨料的表面積增大，相應(yīng)包裹在骨料上的水泥等膠凝材料變少，減弱了混凝土之間的連接能力，增大了混凝土的塑性收縮。
　?。?）構(gòu)件長度
　　現(xiàn)代建筑的跨度、構(gòu)件長度均有較大提高，顯然對于相同的混凝土收縮率而言，收縮的絕對值增大。如未采取相應(yīng)措施，則極易產(chǎn)生裂縫。
　?。?）外加劑
　　外加劑在混凝土中摻量少，作用大。目前使用的混凝土中普遍摻有減水劑、緩凝劑、早強劑、防水劑等多種外加劑。近期研究表明，有近一半外加劑會造成混凝土收縮率大于基準混凝土，混凝土收縮率的增大自然增大了裂縫的出現(xiàn)概率。外加劑對混凝土性能影響極大，可能是導致混凝土開裂的重要原因。
　　2.2 混凝土的溫度應(yīng)力過大
　　溫度裂縫主要與水泥品種、養(yǎng)護條件、拆模時間及溫差等因素有關(guān)：
　?。?）水泥品種
　　目前預拌混凝土大多使用新法（主要為旋窯）燒制成的水泥，尤其為提高混凝土標號，大量使用硅酸鹽水泥，使得水泥水化熱高且集中。水泥水化過程中放出大量的熱量，且大部分水化熱都是在澆筑的前三天釋放，而混凝土是熱的不良導體，產(chǎn)生的熱量不易散發(fā)，內(nèi)部溫度不斷上升。而拆模后，表面散熱快，溫度較低，內(nèi)外形成溫度梯度。內(nèi)部混凝土熱脹產(chǎn)生壓應(yīng)力，外部混凝土產(chǎn)生拉應(yīng)力。當此拉應(yīng)力超過此時混凝土的抗拉強度時，便使混凝土產(chǎn)生裂縫開裂。
　?。?）養(yǎng)護條件
　　由于剪力墻養(yǎng)護不足，墻體表面積大水分散失快，體積收縮大，而內(nèi)部濕度變化相對較小，體積收縮較小，表面收縮變形受到內(nèi)部混凝土的約束而產(chǎn)生拉應(yīng)力，引起混凝土表面開裂。
　?。?）拆模時間
　　墻體澆注后未能及時養(yǎng)護采取保養(yǎng)措施，混凝土表面溫度急劇變化，產(chǎn)生較大的降溫收縮，表面受到內(nèi)部混凝土的約束，將產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力（內(nèi)部混凝土溫度變化相對較小，受自約束而產(chǎn)生壓應(yīng)力），而混凝土早期抗拉強度和彈性模量較低，因而出現(xiàn)墻體表面較淺范圍內(nèi)的裂縫。另外在室外溫差較大的嚴冬和盛夏，由于混凝土結(jié)構(gòu)不易導熱，在結(jié)構(gòu)的頂部和底部常產(chǎn)生溫度裂縫。
　　2.3 剪力墻所受的各種約束
　　出現(xiàn)了上述混凝土材料的溫度和收縮應(yīng)力，如果結(jié)構(gòu)或構(gòu)件不受約束影響，那么其將自由變形也不會產(chǎn)生裂縫。但實際工程中的剪力墻結(jié)構(gòu)構(gòu)件受到各種約束的影響，如樓板、剪力墻的暗柱（或明柱）及端墻的約束，地下室側(cè)墻受到地下室頂板和底板的約束。這些約束使得剪力墻結(jié)構(gòu)構(gòu)件不能自由變形或者跟約束構(gòu)件的變形不同步（或協(xié)調(diào)）而導致裂縫的產(chǎn)生。
　　3 裂縫的預防和治理措施
　　針對上述裂縫產(chǎn)生的原因，可相應(yīng)采取以下預防和治理措施。
　　（1）調(diào)整混凝土各組分。如采用高標號水泥，減小水泥用量；盡量使用低水化熱的水泥；嚴格控制外加劑的品種及用量；砂宜采用中砂，保證石子級配良好，并嚴格控制砂石含泥量。
　　（2）拆模及養(yǎng)護。適當延長剪力墻混凝土的拆模時間，并且拆模時不要馬上移走模板，而是先讓模板拆開一條縫隙作澆水養(yǎng)護用，從而改善混凝土的養(yǎng)護環(huán)境以達到控制墻體裂縫的目的。特別是預拌混凝土早期水化快，水化熱發(fā)展快，拌合物保水性強，泌水小，為此，施工過程中應(yīng)特別注意加強養(yǎng)護環(huán)節(jié)的管理及防護措施的應(yīng)用。施工中當混凝土密實后，應(yīng)盡可能早地覆蓋養(yǎng)護，及時噴水，適當延長養(yǎng)護時間，這樣，既可以減少內(nèi)外部溫差，又可以保證早期濕養(yǎng)護和后期養(yǎng)護的最佳效果。
　?。?）混凝土中摻加膨脹劑。微膨脹劑由于在一定程度上補償了收縮應(yīng)力，能有效減少混凝土收縮裂縫。
　?。?）剪力墻上增開"結(jié)構(gòu)小洞"。這可能是最有效的方法，通過開洞把長墻變成短墻，減少混凝土收縮變形的約束，使混凝土收縮應(yīng)力得到釋放，從而達到控制墻體裂縫的目的，但必需重新對結(jié)構(gòu)進行計算，確保結(jié)構(gòu)的安全及正常的使用功能。
　?。?）留置后澆帶。即先澆注后澆帶兩側(cè)混凝土，約兩個月后當混凝土收縮變形趨于穩(wěn)定時，再澆筑留縫部位，從而避免因收縮應(yīng)力而出現(xiàn)裂縫。
　　（6）在剪力墻中部設(shè)置暗梁（或設(shè)置頂部暗圈梁）。這樣貫穿性裂縫只能裂到梁底，而不至裂到樓面板底，可有效減小有害裂縫的長度。
　?。?）調(diào)整水平鋼筋配筋方案。將剪力墻水平鋼筋置于豎向鋼筋外側(cè)，有效減小了混凝土保護層厚度，增強了剪力墻表層混凝土的抗裂性。
　?。?）增加抗收縮鋼筋。遵循配筋細而密可抵抗收縮應(yīng)力的原則，適當增加水平鋼筋的配筋率、減小鋼筋直徑而縮小配筋間距。另外在對剪力墻造成約束的結(jié)構(gòu)構(gòu)件與其連接處增設(shè)鋼筋對裂縫亦能起到一定的抑制作用。
　?。?）裂縫補強治理措施。當裂縫不能自我愈合，且長期存在會給結(jié)構(gòu)構(gòu)件帶來耐久性、安全性和建筑使用功能等方面的影響而必須給予治理時，可待裂縫發(fā)展穩(wěn)定后，針對不同大小的裂縫采取相應(yīng)的有關(guān)治理措施。
　　4 結(jié)束語
　　 復合剪力墻結(jié)構(gòu)具有抗震性能良好、施工周期短、使用面積增加、經(jīng)濟指標相對偏低等特點。在施工中裂縫產(chǎn)生的原因比較復雜，不僅與復合剪力墻尺寸及其所受約束有關(guān)，而且與構(gòu)成墻體的各種材料及其形成環(huán)境等多種因素有關(guān)，本工程裂縫的處理也充分說明了這一點。實踐證明，只要從設(shè)計、材料、施工及環(huán)境等方面進行分析，并采取控制裂縫的各種措施，實施綜合治理，高層建筑混凝土剪力墻的裂縫是可以控制的。