某工程地下室剪力墻裂縫的原因分析及處理

崔淑梅 趙志新

隨著經(jīng)濟的發(fā)展,高層建筑發(fā)展迅速,高強混凝土在高層建筑的地下室中應(yīng)用越來越普遍。由于高強混凝土水泥用量大,水泥強度等級高,再加上有些地下室剪力墻長度比較大,約束較大,因此在地下室外墻鋼筋混凝土施工中裂縫較為多見。下面結(jié)合一個工程實例來談?wù)劯邚娀炷恋叵率壹袅α芽p的產(chǎn)生原因及控制措施。

1 工程概況

某酒店工程位于海邊,距離海灘300 m左右。酒店為地上12層,地下3層,總建筑面積為23 500 m2。該建筑結(jié)構(gòu)為框剪結(jié)構(gòu),筏板基礎(chǔ);位于海邊旅游區(qū)內(nèi),防護林邊上,施工場地狹小;為深基坑工程,深度為11 m;地下室的防水等級為Ⅱ級。

該建筑地下室剪力墻長度較長為60 m。使用的商品混凝土設(shè)計強度為C55,抗?jié)B等級為S8,坍落度為140 mm～160 mm。

2 施工情況

地下室外墻施工嚴格按照施工規(guī)范要求進行澆筑,支模完成后以后澆帶為界分三次澆筑完畢。施工日期為7月份,氣溫較高,最高溫度為30℃,最低溫度為18℃。因為靠近海邊,濕度較大,沒有采取特別措施進行養(yǎng)護。

3 拆模后裂縫情況

地下室外墻拆模后發(fā)現(xiàn)裂縫較多,裂縫位于兩柱距之間的墻上,分布較均勻,間距為0.5 m～1.5 m,裂縫方向基本上垂直分布,高度約為2 m～3.5 m,部分為貫通裂縫,橫向沒有裂縫。

由于剪力墻拆模時,上部結(jié)構(gòu)尚未建成,荷載不大,并且通過觀測地基尚未變形,因此斷定該裂縫屬于非結(jié)構(gòu)性裂縫,對結(jié)構(gòu)的安全性影響不大。但是因為本工程靠近海邊,地下水位很高,所以對防水造成很大的影響,嚴重影響地下室的使用。

4 混凝土早期裂縫的類型及其產(chǎn)生的原因[1]

4.1 溫度裂縫

1)水化熱產(chǎn)生的溫度裂縫。大量的水化熱聚集在混凝土內(nèi)部而不易散發(fā),導(dǎo)致內(nèi)部溫度急劇上升,而混凝土表面與外界環(huán)境接觸,散熱較快,這樣就形成內(nèi)外的較大溫差。由于熱脹冷縮的關(guān)系,較大的溫差造成內(nèi)部與外部熱脹冷縮的程度不同,內(nèi)部混凝土的膨脹受到外部混凝土的約束,從而使混凝土表面產(chǎn)生拉應(yīng)力。當(dāng)拉應(yīng)力超過混凝土的抗拉強度極限時,混凝土表面就會產(chǎn)生裂縫。2)外界溫度驟變引起的溫度裂縫。在混凝土的施工中當(dāng)環(huán)境溫差變化較大,或者是混凝土受到寒潮的侵襲時,會導(dǎo)致混凝土表面溫度急劇下降,而產(chǎn)生降溫收縮,表面收縮的混凝土受內(nèi)部混凝土的約束,將產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力而產(chǎn)生裂縫,這種裂縫通常只在混凝土表面較淺的范圍內(nèi)產(chǎn)生。

4.2 干燥收縮裂縫

混凝土的干燥收縮裂縫是硬化前的新拌混凝土在凝結(jié)過程中因表面水分蒸發(fā)而引起的裂縫?；炷潦艿酵獠織l件的影響,表面失水會產(chǎn)生收縮,當(dāng)收縮受到基礎(chǔ)或者內(nèi)部約束時將產(chǎn)生拉應(yīng)力,該拉應(yīng)力超過混凝土抗壓強度時便會產(chǎn)生干燥收縮裂縫。常見于澆筑后混凝土構(gòu)件的外露表面,在干熱或大風(fēng)天氣出現(xiàn)。裂縫多為表面性,呈中間寬、兩端細且長短不一的平行線狀或網(wǎng)狀形式,寬度多在0.05 mm～0.2 mm之間,互不連貫。大體積混凝土中平面部位多見,較薄的梁板中多沿其短向分布。

4.3 強約束引起裂縫

約束是對結(jié)構(gòu)構(gòu)件活動和變形的制約,約束分為內(nèi)部約束和外部約束。當(dāng)墻體混凝土收縮變形產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力,若外約束很強,產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力不能造成約束變形時,則墻體混凝土出現(xiàn)開裂。尤其是早期混凝土容易開裂,因為混凝土早期抗拉強度較低。墻體的最大外約束應(yīng)力一般都產(chǎn)生在外約束的邊緣,即墻體與柱、筒體、基礎(chǔ)、底板、梁等交接處。但實際裂縫并非在墻與約束體的交接處,而是離開0.3 m～0.5 m,其理由是裂縫由約束產(chǎn)生,反過來約束又能推遲裂縫的出現(xiàn)和限制裂縫的擴展,這就是人們常說的“模箍作用”。

4.4 建筑物的形體及結(jié)構(gòu)構(gòu)件斷面對墻體裂縫的影響

框架柱斷面大,墻板厚度小,柱墻連接斷面變化大,不利于防止墻體裂縫,其原因除了柱墻混凝土水化熱產(chǎn)生溫差收縮變化和大柱子給墻板增加約束造成墻體裂縫以外,還因框架柱是高層建筑主要傳力構(gòu)件。基礎(chǔ)以上的所有荷重全部由柱子、筒體傳給基礎(chǔ)、基巖,當(dāng)?shù)鼗霈F(xiàn)沉降或基礎(chǔ)壓縮下沉?xí)r,墻體在基礎(chǔ)邊緣部位產(chǎn)生剪力,導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)。

4.5 其他原因產(chǎn)生的裂縫

構(gòu)件在制作、脫模、運輸、堆放、吊裝過程中,由于各種原因而產(chǎn)生縱向、橫向、斜向、豎向、水平、表面或貫穿的各種裂縫。

5 本工程產(chǎn)生裂縫的原因分析

1)本工程地下室外墻采用C55 S8泵送商品混凝土,采用礦渣水泥,水灰比為 0.39,水泥用量為460 kg/m3,砂用量為607 kg/m3,石子用量為1 034 kg/m3,外加劑膨脹劑UEA-D為44 kg/m3。為追求可泵性,一般水灰比都偏大且骨料粒徑偏小。骨料粒徑偏小不利于制約混凝土的收縮。2)當(dāng)時施工期間正值夏季,氣溫較高,容易使混凝土失水收縮。3)本工程墻體較長,約為60 m,而高度只有3.5 m,長寬比較大,配筋率較高,所以在水平方向上受的約束作用很大?；炷恋氖湛s使混凝土處于受壓狀態(tài)。由于約束的作用,反而使混凝土處于受拉狀態(tài),當(dāng)對混凝土產(chǎn)生的拉應(yīng)力大于混凝土的抗拉強度時,就出現(xiàn)裂縫。而水平方向上因墻體高度不大(相對于水平長度而言),混凝土的收縮變形較小,且上部無約束作用(上面的梁板還沒有澆筑),僅為豎向配置的鋼筋對其有約束,所以不會在水平方向上出現(xiàn)裂縫。

6 裂縫處理措施

由于本工程地下室墻體出現(xiàn)不規(guī)則細小裂縫,部分為貫穿性裂縫,存在漏水隱患,故采用某品牌聚合物改性水泥基防水灰漿涂刷2.00 mm厚。

6.1 基層處理

1)基層表面要求平整、堅實,無尖銳角、浮塵和明水,對于基層上的油污、脫模劑、油漆等妨礙滲透的物質(zhì),必須清理干凈。2)基層的陰角部位應(yīng)用聚氨酯密封膠進行25 mm×25 mm倒角處理。3)凡和基層相連接的管/構(gòu)件必須牢固,接縫嚴密,不允許有松動現(xiàn)象。

6.2 施工工藝流程

1)基層清理→細部附加處理→第一遍涂膜→第二遍涂膜→…→面層涂膜→防水層第一次試水→保護飾面層施工→防水層第二次試水→工程質(zhì)量驗收。2)防水材料的操作工藝:首先對管根、陰陽角等易發(fā)生漏水的部位增加一層增強處理。細部節(jié)點處理完畢并且涂膜干燥后,進行第一道大面涂層的施工。涂刷時要均勻,不能有局部沉積,并要多次涂刷使涂料與基層之間不留氣泡。在第一道涂層充分固化后,進行第二道涂層的施工,涂刷的方向與第一道垂直,干燥后再涂刷下一道涂層,直到達到設(shè)計厚度。涂膜收頭時應(yīng)采用防水涂料多遍涂刷,以保證良好的防水效果。3)防水層的驗收:施工時應(yīng)邊涂刷邊檢查,發(fā)現(xiàn)缺陷及時修補,現(xiàn)場施工員、質(zhì)檢員必須跟班檢查。檢查合格后方可進行下一道工序的施工。

實踐證明,此種方法的防水效果良好。

高強混凝土的應(yīng)用越來越普遍,控制裂縫是一個關(guān)鍵問題。它受設(shè)計、施工、材料及環(huán)境等多方面因素的影響,只要我們從設(shè)計到施工每個環(huán)節(jié)都采取妥善措施,高強混凝土的裂縫問題就可以得到解決,從而保證混凝土的強度及耐久性。

[1] 陳肇元,崔京浩.鋼筋混凝土裂縫機理與控制[J].工程力學(xué),2006(23):86-107.

[2] Erika Holt.Early Age Autogenous Shrinkage of concrete[D].University of Washington,2001:2.

[3] 陳海英.混凝土裂縫的原因分析與防治措施[J].山西建筑,2008,34(2):157-158.