崔淑梅 趙志新

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,高層建筑發(fā)展迅速,高強(qiáng)混凝土在高層建筑的地下室中應(yīng)用越來(lái)越普遍。由于高強(qiáng)混凝土水泥用量大,水泥強(qiáng)度等級(jí)高,再加上有些地下室剪力墻長(zhǎng)度比較大,約束較大,因此在地下室外墻鋼筋混凝土施工中裂縫較為多見(jiàn)。下面結(jié)合一個(gè)工程實(shí)例來(lái)談?wù)劯邚?qiáng)混凝土地下室剪力墻裂縫的產(chǎn)生原因及控制措施。

1 工程概況

某酒店工程位于海邊,距離海灘300 m左右。酒店為地上12層,地下3層,總建筑面積為23 500 m2。該建筑結(jié)構(gòu)為框剪結(jié)構(gòu),筏板基礎(chǔ);位于海邊旅游區(qū)內(nèi),防護(hù)林邊上,施工場(chǎng)地狹小;為深基坑工程,深度為11 m;地下室的防水等級(jí)為Ⅱ級(jí)。

該建筑地下室剪力墻長(zhǎng)度較長(zhǎng)為60 m。使用的商品混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度為C55,抗?jié)B等級(jí)為S8,坍落度為140 mm～160 mm。

2 施工情況

地下室外墻施工嚴(yán)格按照施工規(guī)范要求進(jìn)行澆筑,支模完成后以后澆帶為界分三次澆筑完畢。施工日期為7月份,氣溫較高,最高溫度為30℃,最低溫度為18℃。因?yàn)榭拷＿?濕度較大,沒(méi)有采取特別措施進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

3 拆模后裂縫情況

地下室外墻拆模后發(fā)現(xiàn)裂縫較多,裂縫位于兩柱距之間的墻上,分布較均勻,間距為0.5 m～1.5 m,裂縫方向基本上垂直分布,高度約為2 m～3.5 m,部分為貫通裂縫,橫向沒(méi)有裂縫。

由于剪力墻拆模時(shí),上部結(jié)構(gòu)尚未建成,荷載不大,并且通過(guò)觀測(cè)地基尚未變形,因此斷定該裂縫屬于非結(jié)構(gòu)性裂縫,對(duì)結(jié)構(gòu)的安全性影響不大。但是因?yàn)楸竟こ炭拷＿?地下水位很高,所以對(duì)防水造成很大的影響,嚴(yán)重影響地下室的使用。

4 混凝土早期裂縫的類型及其產(chǎn)生的原因[1]

4.1 溫度裂縫

1)水化熱產(chǎn)生的溫度裂縫。大量的水化熱聚集在混凝土內(nèi)部而不易散發(fā),導(dǎo)致內(nèi)部溫度急劇上升,而混凝土表面與外界環(huán)境接觸,散熱較快,這樣就形成內(nèi)外的較大溫差。由于熱脹冷縮的關(guān)系,較大的溫差造成內(nèi)部與外部熱脹冷縮的程度不同,內(nèi)部混凝土的膨脹受到外部混凝土的約束,從而使混凝土表面產(chǎn)生拉應(yīng)力。當(dāng)拉應(yīng)力超過(guò)混凝土的抗拉強(qiáng)度極限時(shí),混凝土表面就會(huì)產(chǎn)生裂縫。2)外界溫度驟變引起的溫度裂縫。在混凝土的施工中當(dāng)環(huán)境溫差變化較大,或者是混凝土受到寒潮的侵襲時(shí),會(huì)導(dǎo)致混凝土表面溫度急劇下降,而產(chǎn)生降溫收縮,表面收縮的混凝土受內(nèi)部混凝土的約束,將產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力而產(chǎn)生裂縫,這種裂縫通常只在混凝土表面較淺的范圍內(nèi)產(chǎn)生。

4.2 干燥收縮裂縫

混凝土的干燥收縮裂縫是硬化前的新拌混凝土在凝結(jié)過(guò)程中因表面水分蒸發(fā)而引起的裂縫?；炷潦艿酵獠織l件的影響,表面失水會(huì)產(chǎn)生收縮,當(dāng)收縮受到基礎(chǔ)或者內(nèi)部約束時(shí)將產(chǎn)生拉應(yīng)力,該拉應(yīng)力超過(guò)混凝土抗壓強(qiáng)度時(shí)便會(huì)產(chǎn)生干燥收縮裂縫。常見(jiàn)于澆筑后混凝土構(gòu)件的外露表面,在干熱或大風(fēng)天氣出現(xiàn)。裂縫多為表面性,呈中間寬、兩端細(xì)且長(zhǎng)短不一的平行線狀或網(wǎng)狀形式,寬度多在0.05 mm～0.2 mm之間,互不連貫。大體積混凝土中平面部位多見(jiàn),較薄的梁板中多沿其短向分布。

4.3 強(qiáng)約束引起裂縫

約束是對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件活動(dòng)和變形的制約,約束分為內(nèi)部約束和外部約束。當(dāng)墻體混凝土收縮變形產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力,若外約束很強(qiáng),產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力不能造成約束變形時(shí),則墻體混凝土出現(xiàn)開(kāi)裂。尤其是早期混凝土容易開(kāi)裂,因?yàn)榛炷猎缙诳估瓘?qiáng)度較低。墻體的最大外約束應(yīng)力一般都產(chǎn)生在外約束的邊緣,即墻體與柱、筒體、基礎(chǔ)、底板、梁等交接處。但實(shí)際裂縫并非在墻與約束體的交接處,而是離開(kāi)0.3 m～0.5 m,其理由是裂縫由約束產(chǎn)生,反過(guò)來(lái)約束又能推遲裂縫的出現(xiàn)和限制裂縫的擴(kuò)展,這就是人們常說(shuō)的“模箍作用”。

4.4 建筑物的形體及結(jié)構(gòu)構(gòu)件斷面對(duì)墻體裂縫的影響

框架柱斷面大,墻板厚度小,柱墻連接斷面變化大,不利于防止墻體裂縫,其原因除了柱墻混凝土水化熱產(chǎn)生溫差收縮變化和大柱子給墻板增加約束造成墻體裂縫以外,還因框架柱是高層建筑主要傳力構(gòu)件。基礎(chǔ)以上的所有荷重全部由柱子、筒體傳給基礎(chǔ)、基巖,當(dāng)?shù)鼗霈F(xiàn)沉降或基礎(chǔ)壓縮下沉?xí)r,墻體在基礎(chǔ)邊緣部位產(chǎn)生剪力,導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)。

4.5 其他原因產(chǎn)生的裂縫

構(gòu)件在制作、脫模、運(yùn)輸、堆放、吊裝過(guò)程中,由于各種原因而產(chǎn)生縱向、橫向、斜向、豎向、水平、表面或貫穿的各種裂縫。

5 本工程產(chǎn)生裂縫的原因分析

1)本工程地下室外墻采用C55 S8泵送商品混凝土,采用礦渣水泥,水灰比為 0.39,水泥用量為460 kg/m3,砂用量為607 kg/m3,石子用量為1 034 kg/m3,外加劑膨脹劑UEA-D為44 kg/m3。為追求可泵性,一般水灰比都偏大且骨料粒徑偏小。骨料粒徑偏小不利于制約混凝土的收縮。2)當(dāng)時(shí)施工期間正值夏季,氣溫較高,容易使混凝土失水收縮。3)本工程墻體較長(zhǎng),約為60 m,而高度只有3.5 m,長(zhǎng)寬比較大,配筋率較高,所以在水平方向上受的約束作用很大?；炷恋氖湛s使混凝土處于受壓狀態(tài)。由于約束的作用,反而使混凝土處于受拉狀態(tài),當(dāng)對(duì)混凝土產(chǎn)生的拉應(yīng)力大于混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí),就出現(xiàn)裂縫。而水平方向上因墻體高度不大(相對(duì)于水平長(zhǎng)度而言),混凝土的收縮變形較小,且上部無(wú)約束作用(上面的梁板還沒(méi)有澆筑),僅為豎向配置的鋼筋對(duì)其有約束,所以不會(huì)在水平方向上出現(xiàn)裂縫。

6 裂縫處理措施

由于本工程地下室墻體出現(xiàn)不規(guī)則細(xì)小裂縫,部分為貫穿性裂縫,存在漏水隱患,故采用某品牌聚合物改性水泥基防水灰漿涂刷2.00 mm厚。

6.1 基層處理

1)基層表面要求平整、堅(jiān)實(shí),無(wú)尖銳角、浮塵和明水,對(duì)于基層上的油污、脫模劑、油漆等妨礙滲透的物質(zhì),必須清理干凈。2)基層的陰角部位應(yīng)用聚氨酯密封膠進(jìn)行25 mm×25 mm倒角處理。3)凡和基層相連接的管/構(gòu)件必須牢固,接縫嚴(yán)密,不允許有松動(dòng)現(xiàn)象。

6.2 施工工藝流程

1)基層清理→細(xì)部附加處理→第一遍涂膜→第二遍涂膜→…→面層涂膜→防水層第一次試水→保護(hù)飾面層施工→防水層第二次試水→工程質(zhì)量驗(yàn)收。2)防水材料的操作工藝:首先對(duì)管根、陰陽(yáng)角等易發(fā)生漏水的部位增加一層增強(qiáng)處理。細(xì)部節(jié)點(diǎn)處理完畢并且涂膜干燥后,進(jìn)行第一道大面涂層的施工。涂刷時(shí)要均勻,不能有局部沉積,并要多次涂刷使涂料與基層之間不留氣泡。在第一道涂層充分固化后,進(jìn)行第二道涂層的施工,涂刷的方向與第一道垂直,干燥后再涂刷下一道涂層,直到達(dá)到設(shè)計(jì)厚度。涂膜收頭時(shí)應(yīng)采用防水涂料多遍涂刷,以保證良好的防水效果。3)防水層的驗(yàn)收:施工時(shí)應(yīng)邊涂刷邊檢查,發(fā)現(xiàn)缺陷及時(shí)修補(bǔ),現(xiàn)場(chǎng)施工員、質(zhì)檢員必須跟班檢查。檢查合格后方可進(jìn)行下一道工序的施工。

實(shí)踐證明,此種方法的防水效果良好。

高強(qiáng)混凝土的應(yīng)用越來(lái)越普遍,控制裂縫是一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。它受設(shè)計(jì)、施工、材料及環(huán)境等多方面因素的影響,只要我們從設(shè)計(jì)到施工每個(gè)環(huán)節(jié)都采取妥善措施,高強(qiáng)混凝土的裂縫問(wèn)題就可以得到解決,從而保證混凝土的強(qiáng)度及耐久性。

[1] 陳肇元,崔京浩.鋼筋混凝土裂縫機(jī)理與控制[J].工程力學(xué),2006(23):86-107.

[2] Erika Holt.Early Age Autogenous Shrinkage of concrete[D].University of Washington,2001:2.

[3] 陳海英.混凝土裂縫的原因分析與防治措施[J].山西建筑,2008,34(2):157-158.