高層地下室剪力墻裂縫的分析與處理

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貴州省六盤水市人民廣場附近某高層建筑，地下室為一層，地上21層，全框剪結構，建筑面積約42300平方米，其造型較復雜，高73.9米，混凝土墻東南兩面長度分別為46米和55米，地下室柱間距為6米至7.8米，層高4.5米，地下室混凝土墻厚300毫米，2003年10月開始施工，2005年5月主體完工，經(jīng)沉降觀測，未發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象。
　　混凝土結構裂縫原因分析及處理方法
　　該建物施工地下室西側剪力墻時，混凝土澆注后，為加快模板周轉，養(yǎng)護3天后，開始拆模，未發(fā)現(xiàn)裂縫產(chǎn)生，當結構上至二層時，發(fā)現(xiàn)東墻上有細小裂縫產(chǎn)生，裂縫產(chǎn)生的間距不盡相同，間距約3至5米，有6條垂直型小裂縫；當時請專業(yè)人員采用NW-4B型非金屬超聲波儀和裂縫讀數(shù)顯微鏡對裂縫進行測量，經(jīng)幾個月測讀，未發(fā)現(xiàn)裂縫增寬或增深，因此該裂縫不會對擬建物的結構產(chǎn)生影響，但可能影響建筑的使用和耐久性。
　　1.裂縫產(chǎn)生的原因
　　一般構筑物產(chǎn)生裂縫的原因有如下幾點：(1)由外部荷載引起的裂縫；(2)由結構次應力引起裂縫，一般由于設計階段的設計模型與實際應力的不同引起的；(3)變形應力引起的裂縫，由溫度、收縮、膨脹、不均勻沉降等因素引起的，施工中可采取措施避免。
　　施工該建筑物時，正值冬季，灌注混凝土時氣溫為16℃，當夜氣溫急劇下降，并降大雪，氣溫為-4℃，因此，根據(jù)施工情況和裂縫形狀，該建筑物東墻所形成的裂縫應為溫度、收縮、膨脹裂縫，為何呈垂直型發(fā)育，因當時氣溫劇降，模板與模板的連接處保溫稍差，所以結構上至第二層時，混凝土變形遭受剛度、強度較大的構件約束時，構件產(chǎn)生拉應力，建筑西墻裂縫由結構次應力引起裂縫；該裂縫經(jīng)處理后，不危及建筑物結構安全和使用壽命。
　　2.已形成裂縫的處理方法
　　沿裂縫切出15-20mm深的V形槽，槽中灌入材料根據(jù)裂縫寬度確定，裂縫寬度在0.2-0.3mm之間，的用灌入環(huán)氧樹脂補強；裂縫寬度在0.05-0.2mm之間，灌入甲凝；裂縫寬度在0.01-0.05mm之間，灌入環(huán)氧氨脂；裂縫寬度大于0.3mm，可直接采用水泥灌漿，嚴格限制養(yǎng)護期內施工荷載，處理至今已一年，使用檢查亦未發(fā)現(xiàn)滲漏及新裂縫。
　　裂縫控制的基本原理
　　只要不屬于不均勻沉降引起的裂縫，表面的龜裂，對建筑物的危害較小，但貫穿裂縫影響建筑物的整體性和耐久性，對有防水要求的建筑物影響更大，甚至會嚴重影響使用功能。為防止混凝土貫通裂縫的產(chǎn)生，有效控制表面裂縫的發(fā)展，可采取多種方式，如施工中溫差不宜過大，設置永久性伸縮縫、變形縫來釋放混凝土的應力變形。也可采用強混凝土中的配筋率及在混凝土中摻入微膨脹劑的方法，減少混凝土收縮，防止混凝土產(chǎn)生裂縫，經(jīng)工程實踐，以上方法行之有效，經(jīng)濟適用。
　　防止裂縫產(chǎn)生的綜合措施
　　1.合理選用原材料
　　水泥宜選用水化熱較低的水泥；強度較高的水泥能減少水泥用量，有利于防裂。外加劑選用減水率較高的高效減水劑以及性能優(yōu)越的膨脹劑，若為泵送混凝土還須摻入緩凝劑，最好選用復合型外加劑，既滿足多種性能要求，又方便施工。
　　砂、石骨料應選用中、粗砂，且砂含泥量嚴格控制在3%以內，根據(jù)泵送能力，盡量選用粒徑較大的碎石，有條件時選用5-40mm粒徑的級配石，若采用非泵送方法澆搗混凝土更有利于抗裂。
　　2.優(yōu)化工程設計
　　提高墻體的強度和剛度是防止墻體開裂的有效措施，可適當增加墻體厚度和配筋率，由于墻體裂縫是豎向產(chǎn)生，合理利用橫向分布筋；合理調整建筑物“重心”和“形心”的位置，盡量讓其重合，減少偏心傾斜?；A設計應與上部結構荷載相協(xié)調，確保建筑物均勻沉降；墻體筋設計應采用細徑密排，最好采用雙層雙向鋼筋，角部設置放射筋，預留洞口等薄弱部位應設置加強筋。水、電管線避免重疊交叉。
　　3.優(yōu)化配合比設計
　　選用高性能混凝土，如采用補償收縮混凝土，在混凝土中摻入適量的膨脹劑，使混凝土產(chǎn)生微量膨脹來補償其產(chǎn)生的收縮；嚴格控制水灰比，宜控制在0.5以下，水灰比的降低，將會提高混凝土的彈性模量，提高其抗裂性能；在保證混凝土質量的前提下，盡量降低水泥、砂含量，提高石子用量。
　　4.加強施工過程控制
　　爭對晝夜溫差大，在內外模板外覆蓋草簾，加強保溫和保濕；減小澆水養(yǎng)護間隔；設置碘鎢燈以備溫差較大或寒流來臨時夜間使用；延緩拆模時間，墻板內部與表面溫差小于150C以下時方可拆模。
　　施工總結
　　1.在一定范圍內，混凝土結構尺寸過大時，應注意水泥水化熱引起的溫度應力和溫度變形。
　　2.混凝土內部由于水泥水化熱中心溫度高，熱膨脹大，在中心產(chǎn)生壓應力，在表面產(chǎn)生拉應力，當拉應力超過混凝土的抗拉強度值和鋼筋的約束作用時，會產(chǎn)生變形。
　　3.混凝土在施工階段常受外界氣溫變化的影響，加大混凝土內外溫差和溫度應力。
　　4.混凝土收縮變形，由于澆筑中坍落度、外加劑、石子粒徑、振搗密實度等影響混凝土的均勻性，造成彈性模量不均勻，導致應力集中，引起裂縫。
　　5.設計造型較復雜的工程，也會造成應力集中，在薄弱部位形成裂縫。
　　因此在施工中應注意以上問題，當墻體出現(xiàn)裂縫后，應及時分析問題，做到有的放矢處理問題，杜絕建筑物混凝土墻體裂縫產(chǎn)生。