核電去污和熱檢修車間裂縫成因及處理措施

摘要：某核電去污和熱檢修車間為排架剪力墻結(jié)構(gòu)體系，墻體施工完成后部分墻體出現(xiàn)裂縫，通過對裂縫的成因進行專家會議分析，確定裂縫處理措施并進行實施，效果較好，相關(guān)的裂縫原因分析亦可作為后續(xù)類似項目的參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：排架剪力墻；核電去污；熱檢修車間；裂縫成因；墻體施工 文獻標識碼：A

中圖分類號：TL942 文章編號：1009-2374（2016）08-0049-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.08.026

1 概述

某核電去污和熱檢修車間剪力墻在施工過程中出現(xiàn)裂縫，對于涉核子項，裂縫的出現(xiàn)會對廠房的氣密性和防輻射性產(chǎn)生影響，通過一系列的統(tǒng)計分析，找出裂縫發(fā)生的成因，并針對性地提出了裂縫處理意見。

2 工程概況

2.1 項目簡介

去污和熱檢修車間長97.3m（1～18軸），寬36.7m（A～G軸），地下一層層高7.0m，地上一層1～14軸高22.3m、15～18軸高13.6m，抗震等級為三級；基礎(chǔ)為嵌巖灌注樁加筏板，地下部分為一層現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)，整個建筑的基礎(chǔ)和地下室結(jié)構(gòu)連為一體，未分縫，基礎(chǔ)底板、地下室墻體、0m層樓板在5～6軸和11～12軸之間設(shè)有后澆帶；地上部分為排架剪力墻結(jié)構(gòu)體系，在14軸和15軸之間設(shè)有100寬的變形縫，在7～8軸間設(shè)有通高的后澆帶。

2.2 施工工藝

地下室底板按照后澆帶分區(qū)分三次澆筑，養(yǎng)護60天以后澆筑后澆帶。地下室墻體分兩層澆筑，第一層層高為5.4m，第二層層高為1.7m；地上分為四層，每層高均為5.4m。墻體一次性澆筑長度基本控制在24m左右。采用大模板施工工藝，由于工期較緊，澆筑完成兩天后拆模。

3 裂縫統(tǒng)計記錄

在地下室墻體施工期間，拆模后發(fā)現(xiàn)局部墻體出現(xiàn)裂縫。經(jīng)過兩個月的觀察，之前出現(xiàn)的裂縫寬度和長度無明顯發(fā)展，后續(xù)澆筑的墻體部分出現(xiàn)裂縫。墻體裂縫在墻柱交接處附近分布較多，且多為豎向裂縫。對整個去污和熱檢修車間剪力墻墻體進行統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)共58條裂縫，其中地下部分共27條（外墻8條，內(nèi)墻19條），地上部分共31條（第一層23條，第二層6條，第三層2條，第四層無裂縫）。其中有5條裂縫寬度為0.25～0.3mm，其他裂縫寬度在0.15mm左右，裂縫長度一般為2～3.5m。通過酚酞試驗抽查了裂縫深度。通過對墻體兩側(cè)觀察，判斷是否為貫穿裂縫。

4 裂縫成因分析

為查明裂縫成因并確定處理方案，施工單位組織了專家會議，邀請了設(shè)計院及大學等機構(gòu)的專家共五名，經(jīng)過分析討論，形成結(jié)果如下：

4.1 裂縫類型

根據(jù)去污和熱檢修車間的裂縫特征，現(xiàn)場的裂縫基本上是等間距的豎向裂縫，推斷主要作用為收縮的軸向力，可以判定為典型的溫度收縮裂縫，裂縫對結(jié)構(gòu)承載力無影響。

4.2 裂縫成因

（1）施工時墻體分段較長，墻體受底板及附壁柱約束較大，混凝土收縮時拉裂；（2）剪力墻墻體過長，沒有設(shè)置變形縫；（3）墻體鋼筋保護層偏厚，在溫度作用下易產(chǎn)生裂縫；（4）墻體模板拆除時間偏短，基本上為2天左右，混凝土養(yǎng)護不足。

5 避免裂縫的改進建議

5.1 設(shè)計改進

5.1.1 后續(xù)類似項目建議增設(shè)變形縫（主要是指伸縮縫）。該項目在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，僅考慮了施工期間混凝土收縮及溫度應力影響，但是未考慮使用期間溫度應力的影響，故只留設(shè)了后澆帶，未設(shè)置變形縫。根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB50010-2010）第8.1.1條規(guī)定，現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)，室內(nèi)或土中部分設(shè)置伸縮縫的最大間距為45m，露天部分設(shè)置伸縮縫的最大間距為30m；同時在該規(guī)范條文說明第8.1.3中也指明“后澆帶是避免施工期收縮裂縫的有效措施”“設(shè)置后澆帶可適當增大伸縮縫間距，但不能代替伸縮縫”?？梢姾鬂矌е荒苁窃谑┕て陂g起到補償混凝土收縮或溫度變化帶來的影響，但在使用期間溫度應力引起的混凝土收縮變形無法消除，導致混凝土開裂。因此在后續(xù)項目中，建議按照規(guī)范要求增加變形縫。

5.1.2 適當減小混凝土保護層或在保護層內(nèi)增加抗裂鋼筋、適當加大墻體配筋或在配筋率一定的情況下減小鋼筋直徑。若混凝土保護層過大，混凝土墻體同樣容易開裂，可在滿足規(guī)范要求的情況下減小保護層厚度或者在保護層內(nèi)增加抗裂鋼筋；在配筋滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計的前提下，適當加大墻體配筋或者減小鋼筋直徑使鋼筋間距減小，同樣可以達到減小混凝土開裂的目的。

5.1.3 底板與墻、墻與柱交接處等位置增加構(gòu)造配筋。根據(jù)去污和熱檢修車間的情況來看，裂縫多集中在柱子邊，原因為該位置約束大且應力集中，易引發(fā)混凝土開裂，可以考慮在底板與墻、墻與柱交界處等應力較大的地方增加構(gòu)造配筋。

5.2 施工改進

5.2.1 延長拆模時間，不小于3天?，F(xiàn)場的墻體混凝土施工，為趕工期和模板倒用，不會利用模板進行混凝土帶模養(yǎng)護，一般2天左右就拆模，規(guī)范中對墻體的拆模時間或強度沒有明確規(guī)定，僅在《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》（GB50204-2002）第4.3.4條指出：“側(cè)模拆除時的混凝土強度應能保證其表面及棱角不受損傷?！痹谠擁椖孔鲞^一次實驗，12～14軸/A軸及14軸/A～D軸的5.4～10.8m層墻體澆筑時內(nèi)部布設(shè)了測溫點，澆筑時間為2014年12月30日，隨后記錄了養(yǎng)護期間的混凝土內(nèi)部溫度和大氣溫度。第三天時，同條件試塊強度達到63%，在此期間，混凝土內(nèi)部溫度從33.9℃下降至22.0℃，查施工日志知這三天大氣溫度分別為2℃～13℃、0℃～9℃、-3℃～10℃，至拆模時混凝土內(nèi)部溫差與大氣溫差小于20℃。拆模后發(fā)現(xiàn)此段墻體（24m）僅有一條裂縫（墻柱交界位置），可見帶模養(yǎng)護時間長對防止裂縫生成有一定的作用。

5.2.2 保證養(yǎng)護時間和養(yǎng)護效果，墻體需處于保水養(yǎng)護狀態(tài)。現(xiàn)場施工時，拆模之后采用灑水養(yǎng)護方式，不能保證墻體一直處于潤濕狀態(tài)且養(yǎng)護時間不足。規(guī)范《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》（GB50204-2002）第7.4.7條：“（1）應在澆筑完畢后的12h以內(nèi)對混凝土加以覆蓋并保濕養(yǎng)護；（2）混凝土澆水養(yǎng)護的時間：對采用硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥或礦渣硅酸鹽水泥拌制的混凝土不得少于7天，對摻用緩凝型外加劑或有抗?jié)B要求的混凝土不得少于14天；（3）澆水次數(shù)應能保持混凝土處于濕潤狀態(tài)，混凝土養(yǎng)護用水應與拌制用水相同；（4）采用塑料布覆蓋養(yǎng)護的混凝土，其敞露的全部表面應覆蓋嚴實，并應保持塑料布內(nèi)有凝結(jié)水?！爆F(xiàn)場混凝土一般采用的是普通硅酸鹽水泥，按照規(guī)范要求，需灑水或覆蓋養(yǎng)護不小于7天。對于剪力墻來說，墻體無法保水，澆水養(yǎng)護效果不佳，為保證養(yǎng)護效果，需要采用覆蓋薄膜或土工布/麻袋等養(yǎng)護，保持墻體濕潤，對防止混凝土干縮有積極作用。

5.2.3 混凝土澆筑分段不宜過長，控制在30m以內(nèi)為宜。規(guī)范中對剪力墻一次性澆筑長度沒有特殊說明，但是分段長，混凝土干縮大，易產(chǎn)生裂縫。起初暫存庫墻體一次性澆筑42m，裂縫較多，后來在去污和熱檢修車間施工時進行了改進，墻體一次性澆筑長度控制在30m以內(nèi)，基本上24m左右，單次裂縫出現(xiàn)的頻率低。

6 裂縫處理措施改進

在該核電其他類似結(jié)構(gòu)的廠房出現(xiàn)裂縫后，采用的是環(huán)氧樹脂灌縫、表面環(huán)氧砂漿抹面的處理方法。但裂縫處理后一段時間，在原有裂縫位置又重新出現(xiàn)了裂縫，調(diào)查分析為環(huán)氧砂漿抹面不能抵抗溫度應力，導致使用過程中裂縫在薄弱環(huán)節(jié)重復出現(xiàn)。結(jié)合上述經(jīng)驗和裂縫成因分析，提出環(huán)氧樹脂灌縫、表面外粘貼碳纖維布或者掛鐵絲網(wǎng)加環(huán)氧砂漿的方法，以此抵抗溫度應力的影響?？紤]到該廠房有屏蔽性、氣密性、防水等要求，將裂縫處理對象分為淺表裂縫、貫穿裂縫（非跨屏蔽區(qū)）、貫穿裂縫（跨屏蔽區(qū)）、地下室外墻裂縫。

6.1 淺表裂縫

直接用環(huán)氧砂漿將墻體裂紋抹面封閉。具體工序如下：（1）用鋼絲刷沿裂紋清理裂紋內(nèi)塵渣或進行墻面打磨清理；（2）用水沖洗并將裂紋兩側(cè)各100mm寬范圍內(nèi)墻面進行濕潤；（3）直接在裂紋處抹相應配合比的環(huán)氧樹脂抹面封閉。

6.2 貫穿裂縫（非跨屏蔽區(qū)）

對于非跨屏蔽區(qū)的貫穿性裂紋，將裂紋兩側(cè)各300mm寬的墻面打磨，沖洗清理，待墻面干燥后粘貼碳纖維布，然后裝飾層覆蓋；外側(cè)墻面采用環(huán)氧樹脂將墻體裂紋抹面封閉。具體工序如下：（1）將裂紋兩側(cè)各300mm寬的墻面打磨清除表面剝落、疏松混凝土，用水沖洗清理；（2）按廠家提供的底層樹脂按配比進行底層涂刷；（3）待樹脂表面指觸干燥后進行碳纖維布粘貼施工，裁剪600寬纖維布，涂刷廠家提供的浸漬樹脂于待粘部位，用專用的滾筒順纖維方向多次滾壓，排除氣泡，滾壓時不得操作纖維布，最后在纖維布表面均勻涂刷浸漬樹脂；（4）裝飾面層覆蓋。

6.3 貫穿裂縫（跨屏蔽區(qū)）

對于跨屏蔽要求且裂紋貫通的區(qū)域，先用環(huán)氧砂漿將房間內(nèi)側(cè)墻墻體裂紋注漿封閉，鑿毛內(nèi)側(cè)墻面8～10mm，用水清洗后掛5mm×5mm鐵絲網(wǎng)，然后用環(huán)氧砂漿抹面覆蓋鐵絲網(wǎng)；外側(cè)墻面采用環(huán)氧砂漿將墻體裂紋抹面封閉。具體工序參考6.2節(jié)所述。

6.4 地下室外墻裂縫

對于地下室外墻裂紋區(qū)域，先用環(huán)氧樹脂注漿，再取出針頭將裂紋兩側(cè)各300mm寬的墻面打磨，沖洗清理，待墻面干燥后粘貼碳纖維布，然后裝飾層覆蓋；外側(cè)墻面采用環(huán)氧樹脂將墻體裂紋抹面封閉。具體工序見6.2節(jié)所述。

7 結(jié)語

通過對裂縫一系列的原因分析，得出了剪力墻裂縫易發(fā)生的成因，為后續(xù)施工避免裂縫提供了借鑒，同時利用環(huán)氧樹脂和碳纖維布對裂縫修補的方法也得到了實際驗證，效果較好，值得推廣。

參考文獻

[1]混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（GB50010-2010）[S].

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

作者簡介：吳小祥，男，浙江寧波人，三門核電有限公司助理工程師，研究方向：土建施工管理。

（責任編輯：蔣建華）