地下室剪力墻混凝土的裂縫成因與防治措施

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摘 要:本文通過(guò)對(duì)高層建筑地下室剪力墻混凝土的裂縫成因進(jìn)行了內(nèi)外因素綜合分析,提出了防止大構(gòu)件混凝土裂縫的設(shè)計(jì)與施工的相關(guān)技術(shù)措施,并對(duì)混凝土裂縫的提出了修補(bǔ)處理方法,從而說(shuō)明了大構(gòu)件混凝土裂縫的缺陷是可以事前控制的。

　　關(guān)鍵詞:大構(gòu)件混凝土;裂縫缺陷;預(yù)防與修補(bǔ)

　　某工程建筑高度99.95米,該工程地上二十八層,地下一層,地下室面積為7145.8m2,地下室底板面標(biāo)高-5.2米,地下室頂板面標(biāo)高-0.6～-1.20米?；A(chǔ)采用錘擊預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)管樁基礎(chǔ),地下室地板厚400mm,由后澆帶劃分為三個(gè)區(qū)域。地下室承臺(tái)和底板于2009年12月上旬開(kāi)工,三月初頂板澆筑完成。地下室外墻設(shè)計(jì)厚度400mm,混凝土強(qiáng)度分別為C40和C50（承受上部主樓的地下室外墻為C50）。地下室從一月初至三月初按后澆帶的劃分區(qū)域Ⅲ、Ⅱ、Ⅰ的先后順序施工地下層的外墻、內(nèi)部剪力墻和頂板,分區(qū)的混凝土澆筑完畢后的第十天拆開(kāi)墻柱的側(cè)模,結(jié)果發(fā)現(xiàn)地下層的剪力墻體出現(xiàn)多條裂縫,特別是與地下層樓梯相交接處的剪力墻處,每一至二米就有一條細(xì)裂縫,但未發(fā)現(xiàn)貫穿性裂縫。裂縫的寬度一般在0.3mm以上,少部分在0.3mm以下,這些裂縫是有規(guī)則的:豎直的、兩端尖細(xì)中間寬的裂縫,是在模板拆除時(shí)發(fā)現(xiàn)裂縫的,可以肯定它不是外荷載引起的裂縫,也不是結(jié)構(gòu)的實(shí)際工作狀態(tài)與設(shè)計(jì)計(jì)算假設(shè)模型的差異引起的裂縫,它應(yīng)該是溫度收縮引起的結(jié)構(gòu)變形產(chǎn)生的裂縫,即干縮裂縫。這種裂縫是宏觀的,對(duì)結(jié)構(gòu)的耐久年限和建筑使用功能均受到影響。工程上出現(xiàn)這種有害裂縫,要花去不必要的財(cái)力進(jìn)行修復(fù),還要延誤工期。因此施工項(xiàng)目部應(yīng)在施工前,根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件、地下室的深淺、地下室墻體的厚度、混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)等因素做好地下室的防裂措施。

　　1 該工程地下室墻體裂縫淺析

　　1.1 材料分析

　　1.1.1 摻合料的總摻量過(guò)多。該工程地下室墻體設(shè)計(jì)厚度為400mm,屬大厚度混凝土墻體,為了降低水化熱,在買(mǎi)不到礦渣水泥的情況下,商品混凝土公司在普通硅酸鹽水泥中,摻合了水泥用量的14％的粉煤灰和9％的磨細(xì)礦渣。按建設(shè)廳關(guān)于《住宅工程鋼筋混凝土現(xiàn)澆面板裂縫控制技術(shù)導(dǎo)則》的通知規(guī)定,粉煤灰或礦粉摻量不得大于水泥用量的15％,兩者合摻時(shí)不得大于水泥用量的20％。從理論上講,粉煤灰取代部分水泥可以降低水泥的水化熱升溫,有助于減少混凝土的溫度收縮和干燥收縮。但本工程除了摻入粉煤灰之外,還摻入了磨細(xì)礦渣,摻合料的總摻量過(guò)多。摻合后的標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量較大,但保持水分的能力較差,泌水性較大,使混凝土的干縮性增大。

　　1.1.2 配置C40和C50混凝土的單方水泥用量過(guò)大。本工程的C40混凝土,在扣除取代摻合料后的水泥用量還需373d/m3。由于水泥用量多,導(dǎo)致混凝土多余水分增大。混凝土失水后,收縮也加大。

　　1.1.3 混凝土用水量多。該工程地下室混凝土采用泵送混凝土,坍落度較大為140mm。由于坍落度大,用水量多,其結(jié)果也增大了混凝土的收縮,增大了墻體開(kāi)裂的可能性。

　　2 設(shè)計(jì)方面的分析

　　2.1 鋼筋保護(hù)層厚度太厚。地下室外墻豎向鋼筋設(shè)計(jì)為Φ20@200,水平筋為Φ16,位置在豎筋的內(nèi)側(cè),地下室外墻外側(cè)豎向鋼筋保護(hù)層要求為40mm,內(nèi)側(cè)為20mm,這樣從墻體外表面到抗收縮的水平筋的尺寸分別為68mm和48mm,此尺寸為地下層外墻體表面素混凝土的厚度,特別是地下室水池的墻體,其豎向鋼筋保護(hù)層的厚度要求為50mm,即從墻體表面到抗開(kāi)裂的水平筋素混凝土厚度達(dá)到78mm。造成墻體表面存在著一層厚厚的素混凝土。當(dāng)混凝土澆注后,水化熱在墻體內(nèi)部和墻體表面由于散熱不一樣,溫度也不一樣,內(nèi)部溫度高,表面溫度低,形成溫度梯度,使混凝土墻體內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力,表面產(chǎn)生拉應(yīng)力,拉應(yīng)力超過(guò)混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí),即產(chǎn)生裂縫。裂縫一般是從表面向內(nèi)部發(fā)展,而本工程地下室墻體鋼筋保護(hù)層太厚,超出混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范表9.2.1的規(guī)定,又沒(méi)有對(duì)保護(hù)層采取有效的防裂構(gòu)造措施,客觀上助長(zhǎng)了表面收縮裂縫向墻體內(nèi)部發(fā)展,本工程地下剪力墻的裂縫應(yīng)該與鋼筋保護(hù)層厚度太厚分不開(kāi)。

　　2.2 墻體中水平筋直徑和間距大。在一般情況下,對(duì)有防裂要求的結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)上對(duì)鋼筋的選用是采用密和小的手法,本工程若采用Φ14@100～150,防裂效果可能更好。

　　2.3 用后澆帶代替伸縮縫。后澆帶代替伸縮縫,其間距應(yīng)符合混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范表9.1.1的要求。表中規(guī)定現(xiàn)澆式地下室墻類(lèi)結(jié)構(gòu),室內(nèi)或土中最大間距為30米,露天為20米。而本工程地下室后澆帶的劃分原則,只考慮設(shè)置在受力和變形最小的部位,即主樓與裙摟交接處。后澆帶的間距超過(guò)表中的規(guī)定距離。該工程地下室面積大,達(dá)到7145.8m2。需要等地下結(jié)構(gòu)全部施工完畢,結(jié)構(gòu)驗(yàn)收合格,外墻防水經(jīng)試水驗(yàn)收合格后,方可回填土方?？傊?地下室墻體暴露時(shí)間過(guò)長(zhǎng),更應(yīng)該注意伸縮縫的最大間距問(wèn)題。

　　3 其它方面的分析

　　3.1 養(yǎng)護(hù)不到位、不及時(shí)?，F(xiàn)場(chǎng)的施工順序是先綁扎外墻及內(nèi)部剪力墻、柱的鋼筋、立模板、安裝地下頂板、梁的模板、澆筑墻、柱的混凝土,再綁扎頂板、梁（包括外墻的暗梁）的鋼筋,驗(yàn)筋后澆筑,澆筑頂板、梁混凝土,待頂板梁的混凝土澆筑12小時(shí)后開(kāi)始進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。雖然在綁扎頂板及梁的鋼筋時(shí),對(duì)內(nèi)、外墻和柱進(jìn)行養(yǎng)護(hù),但往往只淋墻柱的頂面,有時(shí)也對(duì)外墻外側(cè)模板淋一下,但水分很快順模板流下,對(duì)外墻體的混凝土起不到養(yǎng)護(hù)作用。等到頂板、梁混凝土澆筑12小時(shí)后松開(kāi)外墻板的對(duì)拉螺栓,養(yǎng)護(hù)水可以從板頂流向外墻板外側(cè)面,這時(shí)最少離外墻體澆筑混凝土的時(shí)間已有四天以上,而外墻體的內(nèi)側(cè)面,由于頂板的立柱、支撐林立,無(wú)法養(yǎng)護(hù),該墻體工程施工時(shí)的幾天氣溫較高,氣溫近30℃;該外墻體澆筑混凝土后第十天拆模,對(duì)墻體來(lái)說(shuō),這十天的養(yǎng)護(hù)完全不到位,模板拆開(kāi)后,發(fā)現(xiàn)墻體1～2米之間就有一條收縮裂縫,這是側(cè)墻面無(wú)養(yǎng)護(hù)到位的例證。