高層住宅樓地下室墻板裂縫原因分析及處理技術(shù)

劉家寬LIU Jia-kuan；陳芝標CHEN Zhi-biao

（十七冶集團房屋工程技術(shù)公司，馬鞍山 243000）

（Housing Engineering Company，MCC17 Group，Maanshan 243000，China）

1 工程概況

某高層住宅樓為地下1 層、地上18 層雙塔框架剪力墻結(jié)構(gòu)，總建筑面積32712m2，建筑總高度54m，基礎埋深5.5m，地下室外形尺寸長107.4m，寬20.9m。其中2#樓地下室底板2013 年3 月4 日開始澆筑混凝土，3 月5 日澆筑完。地下室外墻、柱、頂板2013 年4 月24 日開始澆筑混凝土，25 日凌晨混凝土澆筑完，27 日開始拆除外墻外模板，28 日發(fā)現(xiàn)2#樓地下室頂板出現(xiàn)裂縫，5 月3 日拆除墻、柱、頂板模板發(fā)現(xiàn)2#樓地下室外墻板出現(xiàn)裂縫。

2 裂縫原因分析

2.1 現(xiàn)場調(diào)查 據(jù)現(xiàn)場業(yè)主、監(jiān)理相關(guān)技術(shù)人員反應，在2#樓地下室墻板、頂板混凝土澆筑過程中，發(fā)現(xiàn)混凝土骨料中含有少量30mm～50mm 的碎石（目測含量1～2%），微風化碎石（表面呈黃色，目測含量1～3%）及瓜米碎石（目測含量20～30%），混凝土呈散狀，和易性差?；炷凉患皶r，24 日上午7 點開始澆注，在澆注過程中，罐與罐之間間隔最少有20～30min，其中在上午8：45～11：15、下午4：06～5：20 混凝土澆筑施工中出現(xiàn)停歇。墻板混凝土分三層澆注，每層澆注1m 高左右，最后澆注梁、頂板混凝土?；炷敛鹉：髠€別部位出現(xiàn)蜂窩、麻面。

2.2 現(xiàn)場裂縫檢測 2013 年6 月3 日，對2#樓地下室墻、頂板混凝土裂縫進行了現(xiàn)場檢測，2-K 軸混凝土墻發(fā)現(xiàn)裂縫共41 條，其中40 條垂直裂縫，1 條水平裂縫；2-A軸混凝土墻發(fā)現(xiàn)裂縫28 條，均為垂直裂縫；地下室混凝土頂板發(fā)現(xiàn)裂縫46 條，均垂直于外墻長邊方向，裂縫寬度在0.1mm 左右。檢測的裂縫主要有以下特點：

①裂縫均出現(xiàn)在外墻及頂板上，而柱、剪力墻上未出現(xiàn)。少數(shù)平行于外墻長方向的梁也發(fā)現(xiàn)裂縫，梁的裂縫與頂板上的裂縫連貫。②裂縫的方向基本與外墻長邊方向垂直，一處墻體靠近頂板處出現(xiàn)一條水平裂縫。③外墻板裂縫在中部較多，兩端較少。在柱梁兩側(cè)基本出現(xiàn)裂縫。④頂板裂縫在剪力墻處較集中，中部裂縫較多，逐漸向兩邊分散。⑤裂縫方向基本上垂直于外墻長邊方向。⑥裂縫的數(shù)量和長度隨時間的增長而增多、延伸，裂縫出現(xiàn)較早，在澆灌后4d 左右即出現(xiàn)裂縫。⑦裂縫基本為貫穿性，寬度一般在0.1mm，墻板裂縫兩端偏窄中間偏寬，呈棗核形。

2.3 產(chǎn)生裂縫的原因分析 混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的主要成因可分為由外荷載引起的和由變形變化引起的。因結(jié)構(gòu)變形變化引起的裂縫，主要是由不均勻沉降、溫度變化、膨脹和收縮等因素造成的。

2.3.1 外荷載因素：本工程裂縫出現(xiàn)時，結(jié)構(gòu)并未承受使用荷載。從墻、頂板、梁裂縫的分布和形狀等特點分析，如荷載引起的梁、頂板的受力裂縫，應在受拉區(qū)出現(xiàn)裂縫，而不是貫穿裂縫。本工程裂縫不符合外荷載引起的裂縫的特征。可以排除外荷載因素。

2.3.2 不均勻沉降因素：對地下室底板標高的檢測，地下室底板目前未出現(xiàn)不均勻沉降。從裂縫的形狀和分布特點分析，如由不均勻沉降造成的，墻板裂縫應出現(xiàn)斜裂縫，垂直裂縫也應上大下小。本工程裂縫不符合不均勻沉降引起的裂縫特征，可以排除不均勻沉降因素。

2.3.3 溫度因素：溫度引起裂縫的原因，無非是混凝土的水化熱及氣溫突降造成的。四至五月份本地區(qū)未出現(xiàn)大的氣溫突降天氣，不應引起混凝土出現(xiàn)因溫度變化而形成裂縫。分析混凝土水化熱因素，根據(jù)本工程結(jié)構(gòu)特點，依據(jù)ACI209R 可測算出混凝土的熱脹系數(shù)at為8.56×10-6/℃。依據(jù)ACI207.2R 測算出混凝土最大溫度高峰值出現(xiàn)在第一天，此時混凝土內(nèi)水化熱溫升幅度為10.3℃，假設混凝土表面采取強降溫措施，則混凝土受水化熱溫升的應變?yōu)?8×10-6，混凝土在早期的極限拉伸應變可達100×10-6，大于最大溫度梯度所造成的應變，此時應不致引發(fā)混凝土裂縫，且混凝土在澆筑后的2～5d，混凝土的彈性模量很低，基本處于塑性及彈塑性狀態(tài)，約束應力很低，則相應的應變值也低于上述計算的應變值。查相關(guān)文獻資料，混凝土在早期不致引發(fā)裂縫的溫差為8℃～14℃。所以本工程的裂縫不是由混凝土的水化熱溫差引起的。

2.3.4 混凝土膨脹因素：根據(jù)本工程混凝土外墻、頂板受基礎底板約束的條件，混凝土膨脹不應出現(xiàn)以上裂縫特征。外墻混凝土膨脹時，受基礎底板約束，應形成基礎底板拉應力，如膨脹造成的基礎底板拉應力超過抗變形能力，則造成基礎底板出現(xiàn)裂縫。因此本工程裂縫不是混凝土膨脹裂縫。

2.3.5 混凝土收縮因素：分析本工程裂縫分布及形狀特征，本工程的裂縫為收縮裂縫。裂縫大部分垂直于結(jié)構(gòu)長邊方向，混凝土收縮應變值一定時，此方向的變形最大。外墻板變形受基礎底板和頂板處梁鋼筋骨架的約束，在混凝土內(nèi)產(chǎn)生拉應力，拉應力大于混凝土抗變形能力時，則產(chǎn)生裂縫。由于墻板兩端基礎底板和梁的模箍作用，形成墻板裂縫中間大兩頭小形成棗核形。頂板變形受剪力墻和梁、柱鋼筋骨架的約束，產(chǎn)生裂縫。且裂縫出現(xiàn)時間在混凝土第一次干燥后，并隨著混凝土在空氣中暴露時間延長，裂縫增多增寬。

按混凝土設計配合比估算混凝土收縮應變，以ACI209 法估算（不考慮摻加膨脹劑）狀態(tài)下7d、14d 和28d 的混凝土收縮應變?nèi)绫? 所示。

表1 各因素中，構(gòu)件濕養(yǎng)時間長、空氣相對濕度大、構(gòu)件厚度大、混凝土坍落度小、混凝土細骨料率少、水泥含量低、混凝土含氣率小均可減小混凝土收縮應變。

從估算的設計配合比（不考慮摻加膨脹劑因素）混凝土干縮應變值可以看出，混凝土外墻在7d 和14d 時干縮應變值在100×10-6左右，混凝土早期的極限拉伸應變在100×10-6。混凝土在28d 時干縮應變值為183×10-6，此時混凝土的極限拉伸應變可達到150×10-6。從以上估算可以知道，如混凝土按設計配合比施工，且混凝土加強濕養(yǎng)，應不致在頂板和外墻上出現(xiàn)大量的裂縫。

2.3.6 本工程裂縫成因分析：核查本工程設計施工圖，鋼筋的配置及后澆帶的布置均符合設計規(guī)范的要求。設計要求用于地下室墻板、頂板的混凝土應為補償收縮混凝土。此種混凝土的特點是限制混凝土的收縮率，并減緩混凝土的收縮速率。此種混凝土應達到在水中濕養(yǎng)14d，空氣中28d 收縮應變小于300×10-6的性能要求。隨著混凝土期齡的增加，混凝土的抗拉強度也隨之提高，相應的混凝土與鋼筋的握裹力也增大，當混凝土抗拉強度提高到一定的水平可將混凝土出現(xiàn)的貫穿性干縮裂縫分散到不可見的微細程度。

綜合上述分析結(jié)果，結(jié)合本工程裂縫出現(xiàn)時間早，出現(xiàn)裂縫數(shù)量多的特點，本工程混凝土施工配合比在控制混凝土收縮方面存在缺陷。在混凝土后期養(yǎng)護上也存在不足，按規(guī)范要求，對墻體等不易保水的結(jié)構(gòu)，宜從頂部設水管噴淋，拆模后宜用濕麻袋緊貼墻體覆蓋，并澆水養(yǎng)護，保持混凝土表面潮濕，養(yǎng)護時間不宜少于14d。混凝土振搗不密實是造成混凝土頂板面層和墻板水平塑性裂縫的主要原因。

表1 各項調(diào)整系數(shù)

表2

3 裂縫對結(jié)構(gòu)的影響

現(xiàn)場檢測的裂縫均為收縮裂縫，當裂縫出現(xiàn)時，混凝土的拉應力也相應地釋放掉了，回彈檢測本工程28d 以后混凝土強度，均達到設計要求。出現(xiàn)裂縫的結(jié)構(gòu)在未承載前，恢復混凝土構(gòu)件的整體性，對結(jié)構(gòu)不會產(chǎn)生影響。

4 裂縫處理技術(shù)

在結(jié)構(gòu)承受荷載前，所有裂縫采用環(huán)氧類漿液進行壓力注漿，注入的漿液應充實裂縫，使裂縫處的抗壓強度、抗拉強度及粘結(jié)強度不低于基材強度值。

4.1 施工準備：①根據(jù)混凝土表面裂縫壓力注漿的工藝原理，做好人員、材料、設備等準備工作。②施工技術(shù)安全要求、壓力注漿方法、操作工藝、質(zhì)量控制的交底及勞動力的組織安排。③清除裂縫兩側(cè)各50mm 的浮漿、殘留砂漿、油漬及松散雜物，并將粉塵、浮灰清理干凈。用高純度洗滌劑（丙酮等有機溶液）沿裂縫開口兩邊清洗，使縫中粉塵揮發(fā)，保持干凈。

4.2 埋置注漿嘴：埋置時，先在注漿嘴角抹上一層約1mm 的環(huán)氧膠泥封閉膠，將注漿嘴的進漿孔騎縫粘貼在縫中心。根據(jù)裂縫的大小，其注漿嘴的間距一般為150mm～300mm。

4.3 封閉裂縫：封閉裂縫應根據(jù)不同裂縫情況及注漿要求確定。用環(huán)氧膠泥封閉膠在裂縫兩側(cè)寬20mm 涂抹一層厚約1mm 的封閉膠將裂縫封閉。

4.4 配制膠液：注漿漿液選用專業(yè)生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的環(huán)氧類專用高強注漿材料。

4.5 注漿施工：①將專用注漿材料漿液拌勻，裝入注漿的注漿器，擰緊壓力筒。②將壓力注漿器緊扣已粘結(jié)好的注漿嘴，由上向下（豎向裂縫）或由左向右（水平裂縫）一進一出逐一灌注，穩(wěn)壓3～5min，使裂縫內(nèi)漿液達到初凝而不外流時，可卸下注漿嘴，換上堵頭。③漿液一般在30min達到表面初凝后可拆下預埋的注漿嘴，再用速凝封閉膠，將注漿嘴處封堵平整，即為壓力注漿完畢。④用鋼砂紙打磨封口封閉膠，用高效洗滌劑（丙酮）清洗干凈。⑤注漿結(jié)束后，及時檢查注漿修補的效果和質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)缺陷應及時補救，確保注漿工程質(zhì)量。

5 結(jié)論

通過對該高層住宅樓地下室墻、頂板裂縫采用環(huán)氧類壓力注漿封閉施工技術(shù)，施工方便，工期短，質(zhì)量可靠。工程自2013 年6 月20 日施工完畢后至今，使用良好。

[1]建筑施工手冊[M].第五版.中國建筑工業(yè)出版社，2013.

[2]建筑業(yè)10 項新技術(shù)（2010）應用指南[M].中國建筑工業(yè)出版社，2011.

[3]GB50550-2010，建筑結(jié)構(gòu)加固工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范[S].

[4]GB50204-2002（2011 年版），混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范[S].