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高層地下室剪力墻裂縫的分析與處理
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。
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