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大樓地下室框架梁裂紋成因及對策
在大樓地下室施工中,由于各種原因,框架梁會出現(xiàn)裂紋。本文以某工程為例,簡析其形成原因及對策。
一、工程概況某行政大樓工程結(jié)構(gòu)采用現(xiàn)澆鋼筋框結(jié)構(gòu),高11層。結(jié)構(gòu)安全等級二級,抗震設(shè)防烈度為6度。該工程建筑面積為18792平方米,建筑主體高度為40米,基本采用人工挖孔灌注樁,樁端支撐于中等風(fēng)化的巖砂。巖石飽和單軸抗壓標(biāo)準(zhǔn)為fyc=39.435mpa,樁護(hù)壁砼強(qiáng)度等級為C20,縱向鋼筋用Ⅱ級鋼筋,地梁砼C30,外墻及水池砼為C35,抗?jié)B等級不小于0.6mpa,現(xiàn)澆梁、柱、樓梯均為C35。
已澆筑工程采用普通硅酸鹽425號水泥,砂為本地長江特細(xì)砂,細(xì)數(shù)模度為1.5~0.7,石子采用5~40毫米河床卵石,水為自來水公司供給的飲用水,設(shè)計(jì)C35配給比為1:0.47:3.27:0.34,坍落度為30~50毫米,C30配合比為1:1.12:3.17:0.38,坍落度為30~50毫米。配料嚴(yán)格過磅,采用機(jī)械攪拌,攪拌時(shí)間不少于60~120秒。采用插入振搗,每次澆灌厚度250~300毫米,砼搗完24天后拆模。
該樓地下室頂板框架梁在施工后第7天左右出現(xiàn)裂縫,裂縫大多產(chǎn)生在距柱三分之一跨度范圍內(nèi),均為縱向裂縫,裂縫寬度最大處達(dá)0.5毫米,一般在0.3毫米之內(nèi)。
二、裂紋原因分析框架梁澆灌到三分之一時(shí),拆模4天后即發(fā)現(xiàn)豎向裂紋,當(dāng)即由施工、監(jiān)理、設(shè)計(jì)、質(zhì)監(jiān)等單位組織專家班子,對裂縫進(jìn)行觀察、分析、研究,并從設(shè)計(jì)、材料、施工三個方面認(rèn)真查找原因。
從設(shè)計(jì)圖紙、取用材料、施工程序和操作程序上看,均沒有明顯問題。但根據(jù)我國混凝土施工有關(guān)規(guī)定,溫差必須控制在設(shè)計(jì)要求以內(nèi)。當(dāng)設(shè)計(jì)無要求時(shí),溫度以不超過25℃為宜。從國外一些施工規(guī)范來看,對混凝土澆筑溫度也作了規(guī)定。我國水工混凝土規(guī)范中規(guī)定:高溫季節(jié)施工時(shí),混凝土最高溫度不得超過28℃。大樓地下室框架梁施工時(shí)間為8月,此期間三峽庫區(qū)正是天旱高溫,中旬一周平均氣溫達(dá)33℃以上。
從施工現(xiàn)場觀測、分析,專家認(rèn)為裂縫的主要成因是夏季氣溫較高,砼成形后早期膨脹最大,導(dǎo)致后期砼收縮應(yīng)變大造成。由于長期高溫,長江邊氣候變化異常,晝夜溫差較大,白天最高可達(dá)42℃,混凝土表面可達(dá)54℃,夜間室外最低氣溫28℃。該建筑物所處位置相對較高,四周空曠,受高溫氣候影響,半地下室四周設(shè)置600柱與300厚剪刀墻相連,突出地面3.5~4米高,對梁形成附加約束較大,加之通風(fēng)不良對砼的收縮影響,結(jié)構(gòu)溫度不均。因此,在砼的變形受到約束的情況下,膨脹不能自由進(jìn)行,砼的拉應(yīng)力超過了砼的抗拉強(qiáng)度,這是梁產(chǎn)生有規(guī)律裂紋的根本原因。另外,采用特細(xì)砂,水泥用量偏大,拆模過早,結(jié)構(gòu)限制約束力較大,用單層麻袋覆蓋,水管澆水不均等,也是間接原因。
三、技術(shù)措施根據(jù)工程實(shí)際情況,有關(guān)單位采取了以下綜合措施,有效地控制了裂縫。
1.設(shè)計(jì):①構(gòu)件內(nèi)鋼筋設(shè)置:梁高大于或等于600毫米,增設(shè)腰筋一道,大于或等于900毫米的梁,增設(shè)腰筋兩道,以減少收縮對結(jié)構(gòu)的影響;②在后澆帶處應(yīng)有可靠支撐,并在后澆帶處上下各增加縱徑。
2.建筑材料:①減少砼拌合物的水灰比。在拌合物中摻高效緩凝減水劑,降低熱峰值及推遲熱峰值出現(xiàn)時(shí)間以保證砼強(qiáng)度,滿足砼拌合物的工作性能。②改用525號水泥,減少水泥用量。水泥用量減少,骨料含量相對增加。③在已選用的5~40毫米的卵石中摻入15%~20%的5~15毫米的碎石。改善骨料結(jié)構(gòu),增加砼的骨架鋼度。④降低砼用水溫度。供水管埋入土中,避免太陽直接暴曬。
3.攪拌設(shè)備:①攪拌機(jī)為避免直接暴曬,設(shè)遮蔭棚;②采用兩臺攪拌機(jī)同時(shí)拌制砼,多利用夜間進(jìn)行施工;③嚴(yán)格砼拌制工藝,適當(dāng)延長拌制時(shí)間,增加砼拌制物的均質(zhì)性。
4.模板:①做到幾何尺寸正確,嚴(yán)密不漏漿,強(qiáng)度、鋼度穩(wěn)定性滿足要求,支撐牢固;②澆筑前充分將模板淋濕,盡量延緩拆除側(cè)模時(shí)間。
5.澆筑:①進(jìn)一步強(qiáng)化工藝過程控制。避免直接曝曬。安排夜間施工,計(jì)算好當(dāng)班澆筑量,按規(guī)范定施工縫位置。②澆筑前用冷水將模板和鋼筋降溫,澆筑時(shí)提高振搗砼的振搗質(zhì)量。
6.養(yǎng)護(hù):①在澆筑完畢后,立即用雙層濕麻袋將砼覆蓋,防止因高溫使水份蒸發(fā),并保持濕潤狀態(tài)。待砼終凝后,再直接澆水保持濕潤,實(shí)施專人負(fù)責(zé),多人日夜值班養(yǎng)護(hù)。②砼的養(yǎng)護(hù)時(shí)間一般不少于14天,對澆筑的砼和試塊應(yīng)同樣對待。
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