甘昌成，關(guān)志文，李建庭，呂偉強(qiáng)，何昌斌

(1.鶴山市建力混凝土有限公司，廣東 鶴山 529721；2.鶴山市建筑工程質(zhì)量安全監(jiān)督站，廣東 鶴山 529700）

混凝土剪力墻的裂縫控制

甘昌成1，關(guān)志文2，李建庭1，呂偉強(qiáng)1，何昌斌1

(1.鶴山市建力混凝土有限公司，廣東 鶴山 529721；2.鶴山市建筑工程質(zhì)量安全監(jiān)督站，廣東 鶴山 529700）

泵送混凝土現(xiàn)澆樓面板的早期開裂得到有效控制之后，剪力墻仍然是開裂較多的建筑構(gòu)件。控制剪力墻開裂的原理與樓面板是一樣的，都必須控制混凝土的早期失水。但剪力墻早期失水的方式比樓面板復(fù)雜，除了蒸發(fā)失水之外，還有模板吸水和重力失水，并且在施工過(guò)程中，以及混凝土硬化之前，其失水的主要方式為后二者。針對(duì)剪力墻混凝土硬化早期不同的失水特點(diǎn)，采取有效措施，防止拌合水損失，才能有效防止或減少混凝土剪力墻的開裂。

混凝土剪力墻；直立薄壁結(jié)構(gòu)；早期失水方式；收縮開裂；混凝土缺陷；內(nèi)應(yīng)力

0 前言

混凝土剪力墻的裂縫控制，包括了墻體一類混凝土的直立薄壁結(jié)構(gòu)，如水池池壁等的裂縫控制。剪力墻是最容易開裂的混凝土構(gòu)筑物，控制開裂的難度很大。一些施工單位反映，有些剪力墻一拆模就發(fā)現(xiàn)大量縱向裂縫，有些兩三天后就接二連三地出現(xiàn)裂縫。有些似乎好一些，但一兩個(gè)星期后，或一兩個(gè)月后，也會(huì)連續(xù)地出現(xiàn)裂縫。有些工程變換防裂措施，仍然開裂；后來(lái)增加配筋與增加膨脹劑雙管齊下，拆模后仍然出現(xiàn)裂縫[1]。

泵送混凝土現(xiàn)澆樓面板的早期開裂一度十分嚴(yán)重，工程實(shí)踐逐漸探索出一套有效的防裂方法[2]。只要比較嚴(yán)格地按照這一工藝方法施工養(yǎng)護(hù)，混凝土的早期開裂就會(huì)得到有效的控制。剪力墻防裂的難度比樓面板大，是由其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定的，但防裂的原理是一樣的。作者對(duì)剪力墻的防裂施工有過(guò)闡述[3]，本文對(duì)此作進(jìn)一步的探討和分析。

1 混凝土剪力墻為什么容易開裂

根據(jù)工程實(shí)踐，作者認(rèn)為，混凝土的收縮開裂，源于混凝土失水形成的毛細(xì)孔隙缺陷?？刂苹炷潦涂梢杂行Э刂苹炷恋拈_裂；減少混凝土失水，就可以減少混凝土的開裂。因此，我們必須樹立“混凝土配合比的拌合用水在混凝土澆筑成型后不可以損失”的觀念?；炷良袅χ匀菀组_裂，因?yàn)樗侵绷⒈”诮Y(jié)構(gòu)。直立薄壁結(jié)構(gòu)很容易失水，養(yǎng)護(hù)的難度加大。不少的施工單位為了趕工期，降低成本，加快模板周轉(zhuǎn)，剪力墻澆筑后的第二天即拆模，拆模后只按常規(guī)派人澆水養(yǎng)護(hù)。澆到剪力墻的水當(dāng)即流走，剪力墻只能潤(rùn)濕很短時(shí)間，絕大部分時(shí)間都處于失水狀態(tài)，故其容易開裂。

厚大結(jié)構(gòu)的混凝土與薄壁結(jié)構(gòu)的混凝土失水后的狀態(tài)是不同的?；炷恋氖际菑谋砻骈_始，表面水蒸發(fā)或流失后，內(nèi)部接近表面的水來(lái)補(bǔ)充。如果混凝土一直處于失水狀態(tài)，向表面遷移補(bǔ)充的內(nèi)部水，逐漸退縮至混凝土深處。這種遷移的速度與混凝土充水空間的大小及氣候環(huán)境有關(guān)。對(duì)于足夠厚大的混凝土，根據(jù)不同的失水程度，如圖1所示，混凝土內(nèi)部大致可以劃分為三大區(qū)域：第Ⅰ區(qū)域，是混凝土拌合水基本能保持原始位置的狀態(tài)，不造成損失，不發(fā)生遷移的區(qū)域。這一區(qū)域距離混凝土的外表面較遠(yuǎn)。由于拌合水不損失、不遷移，混凝土的充水空間被水化產(chǎn)物完全填充，混凝土實(shí)現(xiàn)高抗?jié)B。由于沒(méi)有形成連通的毛細(xì)孔隙缺陷，這一區(qū)域混凝土的內(nèi)應(yīng)力很小，成為高抗?jié)B防裂區(qū)。第Ⅱ區(qū)域，是混凝土部分失水的區(qū)域。這一區(qū)域接近混凝土外表層。外表層失水后，這一區(qū)域的水向外遷移補(bǔ)充，從而造成這一區(qū)域的混凝土部分失水，抗?jié)B性能開始降低。由于存在連通的毛細(xì)孔隙缺陷，這一區(qū)域混凝土的內(nèi)應(yīng)力增加，開裂傾向增加。第Ⅲ區(qū)域，是混凝土嚴(yán)重失水區(qū)域。這一區(qū)域就是混凝土的外層?；炷翝仓尚秃?，如果濕養(yǎng)護(hù)不及時(shí)不充分，在不利氣候環(huán)境下，外層混凝土大量蒸發(fā)失水，失水通道形成連通的毛細(xì)孔隙缺陷，產(chǎn)生毛細(xì)作用力，宏觀上形成混凝土面層很大的收縮力。于是，收縮開裂就從混凝土的面層開始。

圖1 不同厚度的混凝土構(gòu)件失水后內(nèi)部性能區(qū)域的劃分

從圖1也可以看出，對(duì)于厚大結(jié)構(gòu)的混凝土，表面失水后，由于內(nèi)部仍然存在高抗?jié)B防裂區(qū)，盡管外層混凝土已經(jīng)開裂，其整體結(jié)構(gòu)還是具有較好的抗?jié)B防漏功能。因此，對(duì)于較厚的地下室底板，只要認(rèn)真做好接縫防水，即使存在表面裂縫，仍然可以保障其防水能力，但必須采取有效措施防止混凝土表面繼續(xù)失水。至于地下室底板由于裂縫直接貫穿而出現(xiàn)的滲漏，表明混凝土失水已經(jīng)十分嚴(yán)重，貫穿的裂縫周圍存在大量連通的毛細(xì)孔隙缺陷，已經(jīng)不存在高抗?jié)B防裂區(qū)了。

混凝土現(xiàn)澆樓面板也是暴露面大的薄壁構(gòu)件，也容易開裂。但現(xiàn)澆樓面板的暴露面只有一面，且是向上的，容易蓄水和覆蓋保濕，容易控制混凝土失水。即使?jié)菜B(yǎng)護(hù)，只要增加澆水次數(shù)（這并不表明作者贊成澆水養(yǎng)護(hù)，因?yàn)闈菜B(yǎng)護(hù)總是不能有效防止拌合水的損失），并且采取措施防止?jié)擦艿乃魇?，增加養(yǎng)護(hù)水在板面滯留的時(shí)間，也可以減少拌合水的損失。因此，樓面板的防裂控制相對(duì)容易。剪力墻是直立的薄壁結(jié)構(gòu)，澆水養(yǎng)護(hù)，因?yàn)轲B(yǎng)護(hù)水不能在混凝土表面滯留，混凝土兩面失水，失水面積是同面積樓面板的兩倍，剪力墻中心的拌合水很快向兩側(cè)面遷移，使剪力墻的Ⅰ區(qū)、Ⅱ區(qū)水分很快消失，只剩下Ⅲ區(qū)了（圖1b）。這時(shí)剪力墻從外到內(nèi)形成了連通的毛細(xì)孔隙缺陷，在剪力墻內(nèi)積蓄著內(nèi)應(yīng)力。相對(duì)于同樣是直立結(jié)構(gòu)的柱子而言，剪力墻都是“超長(zhǎng)”的。如果同條件下單位長(zhǎng)度剪力墻積蓄的內(nèi)應(yīng)力是相等的，剪力墻越長(zhǎng)，其宏觀收縮力越大。在約束條件下，剪力墻的開裂也就很難避免了。

2 剪力墻防裂的新思路

隨著商品混凝土的推廣，流態(tài)混凝土和泵送混凝土得到廣泛應(yīng)用。隨著混凝土配制技術(shù)的進(jìn)步，混凝土構(gòu)筑物的裂縫也增多，裂縫控制的難度加大[4]。為此，美國(guó)混凝土協(xié)會(huì)重新定義了大體積混凝土：“任意體量的混凝土，其尺寸大到足以必須采取措施減小由于體積變形引起的裂縫，統(tǒng)稱為大體積混凝土”[4]。根據(jù)這一新的定義，混凝土現(xiàn)澆樓面板及剪力墻等大面積薄壁構(gòu)件被列入大體積混凝土的范疇。也可能因?yàn)檫@一定義，學(xué)術(shù)界有這樣的觀點(diǎn)，認(rèn)為溫度變形已成為包括薄壁構(gòu)件在內(nèi)的混凝土構(gòu)筑物開裂的主因。

“尺寸大到足以必須采取措施減小由于體積變形引起的裂縫”，定義要求人們對(duì)大尺寸混凝土的裂縫控制必須重視，必須采取措施。但如果把薄壁一類構(gòu)件開裂的主因看作是溫度變形的作用，作者則認(rèn)為值得商榷。剪力墻一類的薄壁構(gòu)件，水化熱很低，內(nèi)外溫差一般不會(huì)超過(guò)25℃，沒(méi)有達(dá)到可能引起溫度變形開裂的理論溫差，實(shí)際工程中也缺乏有力的事實(shí)支持。控制泵送混凝土現(xiàn)澆樓面板早期開裂的成功經(jīng)驗(yàn)表明，對(duì)這類薄壁構(gòu)件，控制失水是主要的，保溫是次要的。冬天氣候干燥，南方地區(qū)澆筑的混凝土路面板，冷空氣到來(lái)時(shí)，很容易開裂，人們很自然認(rèn)為是溫差開裂。如果預(yù)先覆蓋保濕，則可以防裂。覆蓋保濕的關(guān)鍵作用是防止了混凝土失水。當(dāng)然,覆蓋也有保溫作用，但不是主要作用。有時(shí)冷空氣攜雨造訪，沒(méi)有覆蓋，也不開裂，表明保溫不是主要作用。曾有樓面板覆蓋后出現(xiàn)了裂縫，作者接到反映后到現(xiàn)場(chǎng)觀察，發(fā)現(xiàn)覆蓋物是干的，掀開覆蓋物，板面也是干的。覆蓋物也沒(méi)有銜接。覆蓋而不保濕，不能有效防止混凝土失水，雖有一定的保溫作用，但不能防裂。

混凝土保溫在一定場(chǎng)合下則顯得十分重要。當(dāng)混凝土內(nèi)外溫差太大，成為溫度突變時(shí)，這時(shí)溫差引起的溫度應(yīng)力則不容忽視。例如厚大結(jié)構(gòu)的混凝土，內(nèi)部水化熱峰值高，在采取有效措施降低水化熱峰值的同時(shí)，也要保溫，減小內(nèi)外溫差。當(dāng)氣溫較低（≤5℃或≤10℃）時(shí)，對(duì)薄壁構(gòu)件等混凝土構(gòu)筑物保溫養(yǎng)護(hù)也是必要的。這時(shí)的保溫作用主要是為了使混凝土獲得正常硬化的溫度環(huán)境。在保溫養(yǎng)護(hù)環(huán)境下，防止拌合水損失，仍然是混凝土防裂的關(guān)鍵措施。南方地區(qū)氣溫一般在10℃以上，一般不需要采取特別的保溫措施。

以往觀念認(rèn)為，是混凝土的收縮造成了混凝土的收縮開裂。“大部分結(jié)構(gòu)構(gòu)件（板墻梁等構(gòu)件）均屬薄壁結(jié)構(gòu)，泵送混凝土澆筑的構(gòu)件收縮量很大，因此經(jīng)常出現(xiàn)收縮裂縫”[4]?！碍h(huán)境溫度越高，風(fēng)速越大，收縮越大，高空澆灌容易引起開裂”[4]。實(shí)際上，這些容易引起收縮開裂的氣候環(huán)境或地域環(huán)境，是因?yàn)榛炷猎谶@樣的環(huán)境下失水加快，失水量加大，故開裂性增大。如果有效控制拌合水的損失，這樣的環(huán)境下一樣可以有效控制混凝土的收縮開裂。

近年有專家學(xué)者提倡對(duì)剪力墻采用“水幕”養(yǎng)護(hù)。在拆模后的剪力墻頂部布管，沿管開孔。通水后，水均勻從管道孔中滲流出來(lái)，從剪力墻的頂部慢慢滲流至底部，在剪力墻兩側(cè)形成“水幕墻”，從而達(dá)到防裂目的。這是一種很好的防裂方法，客觀地說(shuō)，水幕墻的防裂作用主要還是防止了混凝土拌合水的損失。

有施工單位反映，我們對(duì)剪力墻的養(yǎng)護(hù)是很充分的，工作是很到位的，但拆模后還是發(fā)現(xiàn)裂縫，或數(shù)天后陸續(xù)出現(xiàn)裂縫，為什么呢？

養(yǎng)護(hù)工作是否真的很到位，應(yīng)以完美濕養(yǎng)護(hù)的三個(gè)原則[2]來(lái)判別。實(shí)際工程中確實(shí)也存在較多對(duì)養(yǎng)護(hù)比較重視而仍然開裂的實(shí)例。對(duì)這一現(xiàn)象，如果僅從養(yǎng)護(hù)保濕的角度來(lái)分析，有時(shí)確實(shí)很難解釋清楚。但如果從不允許拌合水損失的角度來(lái)分析，就比較好解釋了。剪力墻的失水方式比樓面板復(fù)雜。樓面板的失水方式主要為蒸發(fā)失水，控制其失水也比較容易。剪力墻的失水方式除了蒸發(fā)失水外，還有模板吸水和重力失水等失水方式。并且與樓面板不同，在模板拆除前其失水的主要方式是模板吸水和重力失水，蒸發(fā)失水是次要的。這并不是說(shuō)這一階段防止蒸發(fā)失水不重要，同樣要做好防蒸發(fā)失水的工作。只是此時(shí)混凝土的蒸發(fā)面很小，模板吸水的面則很大。如果采用吸水性模板，潤(rùn)濕不充分，吸水量是很大的。重力失水是作者針對(duì)剪力墻可能嚴(yán)重存在的一種失水方式提出來(lái)的。重力失水就是混凝土在振動(dòng)成型后，由于重力作用，拌合水不能保持在原來(lái)位置，從混凝土中析出，順著模板縫隙滲流損失的一種失水方式。模板吸水和重力失水造成混凝土開裂的原理和蒸發(fā)失水造成開裂的原理是一樣的。表面水損失后，內(nèi)部水遷移過(guò)來(lái)補(bǔ)充，如此連續(xù)下去，就會(huì)形成失水通道，形成連通的毛細(xì)孔隙缺陷，首先使混凝土的抗?jié)B性能降低，同時(shí)產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，內(nèi)應(yīng)力積蓄到一定程度就會(huì)造成混凝土的開裂。對(duì)剪力墻來(lái)說(shuō)，這三種失水方式都是重要的，都不能忽視?；炷翝仓尚秃?，至硬化前，其失水方式以模板吸水和重力失水為主；拆除模板后，則主要為蒸發(fā)失水。此時(shí)剪力墻完全暴露在大氣中，雙面失水。如果由于模板吸水和重力失水，在拆模之前剪力墻就已經(jīng)存在可見與不可見裂縫，那么拆模之時(shí)發(fā)現(xiàn)裂縫，或拆模之后繼續(xù)失水，數(shù)天后連續(xù)出現(xiàn)裂縫，就是很自然的事了。

混凝土配合比的拌合用水是混凝土的重要組成部分，澆筑成型后不可以損失[2]。分析混凝土在不同的構(gòu)件、不同的使用場(chǎng)合和不同的環(huán)境條件，可能存在不同的失水方式，針對(duì)不同的失水方式采取相應(yīng)的防失水措施，是我們?cè)诨炷练懒咽┕ぶ械目偹悸泛头懒芽傇瓌t。

3 混凝土剪力墻的防裂施工

表1 用于剪力墻混凝土的推薦配合比（C20～C40）

上兩節(jié)我們分析了剪力墻容易開裂的原因，拓展了防裂的思路，給出了防裂的總原則。混凝土在正常硬化溫度和不失水的條件下，水化產(chǎn)物得以完全填充其充水空間，使混凝土實(shí)現(xiàn)高抗?jié)B。高抗?jié)B的混凝土，其不可見裂縫和不可見孔隙缺陷都得到了有效的控制，最大限度地減小了由這些缺陷生成的內(nèi)應(yīng)力，從而最大限度地控制了混凝土的收縮開裂。所以，防止失水的防裂方法，就是高抗?jié)B的防裂方法[3]。

以高抗?jié)B防裂對(duì)剪力墻進(jìn)行裂縫控制，首先配合比要合理。能夠?qū)崿F(xiàn)高抗?jié)B的混凝土，其充水空間足夠小，有利于防止重力失水。減小水膠比，有利于減小混凝土的充水空間。各地原材料不同，環(huán)境條件不同，配合比也可能不同。但合理配合比應(yīng)遵循的設(shè)計(jì)原則是，完美濕養(yǎng)護(hù)條件下混凝土3d～7d應(yīng)能實(shí)現(xiàn)高抗?jié)B（表1）。

對(duì)于C20～C40的剪力墻混凝土，膠凝材料用量建議330～450kg/m3為宜。膠凝材料用量偏低，對(duì)砂率和坍落度控制應(yīng)嚴(yán)格。膠凝材料用量也不宜太高。用量太高，由于失水形成的毛細(xì)孔數(shù)量大，剪力墻一般為長(zhǎng)墻結(jié)構(gòu)，則內(nèi)應(yīng)力積蓄的宏觀收縮力大，同樣失水條件下的開裂傾向性可能會(huì)增加。摻合料摻量建議不低于25%，是為了混凝土拌合物有良好的和易性，減小坍落度的經(jīng)時(shí)損失，保證良好的可泵性和施工性能，也是為了使混凝土后期有足夠的反應(yīng)能力，提高混凝土的耐久性。要控制混凝土拌合物的泌水離析。水膠比太大，或減水劑用量過(guò)高，即使坍落度不是很大，也容易產(chǎn)生泌水離析。泌水離析明顯的混凝土，重力失水嚴(yán)重。膠凝材料用量適宜，坍落度以≤120mm為好，可減小混凝土的充水空間，防止或減少重力失水，也使混凝土容易實(shí)現(xiàn)高抗?jié)B，減小由于缺陷生成的內(nèi)應(yīng)力，提高混凝土的防裂能力。如果坍落度較大，特別是超過(guò)160mm時(shí)，施工過(guò)程中應(yīng)特別注意重力失水，并采取有效措施防止重力失水。減小用水量，減小水膠比，是減小較大坍落度混凝土重力失水的有效措施?；炷辽a(chǎn)應(yīng)選擇需水性小、性能良好的優(yōu)質(zhì)原材料。當(dāng)原材料的選擇受到限制，難以實(shí)現(xiàn)推薦配合比建議用量的范圍時(shí)，或由于具體原因，實(shí)際配合比不在推薦配合比范圍時(shí)，仍以高抗?jié)B作為配合比合理性的判定原則。

選擇光滑平整、接縫性好的鋼制模板，有利于避免模板吸水和減小重力失水。對(duì)于坍落度較大，防裂要求嚴(yán)格的重要工程，模板接縫最好采取封閉措施。對(duì)于一般工程，如果接縫較大，不管坍落度大小，都應(yīng)有封閉措施，尤其在很不利的氣候環(huán)境下施工。這時(shí)的封閉作用不僅是防止重力失水，也是為了防止蒸發(fā)失水。接縫的蒸發(fā)面積雖然不大，但接縫較長(zhǎng)，而剪力墻又很薄，在不利氣候環(huán)境下，由于連續(xù)失水容易形成以接縫線為中心的貫穿剪力墻的連通孔隙缺陷，使剪力墻易于開裂。

對(duì)吸水模板，混凝土澆筑前一天以及當(dāng)天要派專人澆水，讓模板吸足水分。澆筑前對(duì)模板再次噴霧加濕，保持潤(rùn)濕。水流至模板底部地面，要能及時(shí)排走，不能有積水。

加強(qiáng)施工管理?，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)整坍落度只能在攪拌運(yùn)輸車內(nèi)進(jìn)行，并充分?jǐn)嚢杈鶆?。?yán)禁泵送過(guò)程中和施工過(guò)程中加水。加水后拌合物不均勻，不但影響混凝土質(zhì)量，也極容易造成重力失水。由于剪力墻是很容易開裂的混凝土構(gòu)件，建議施工中采用二次振動(dòng)工藝（圖2）或滯后振動(dòng)工藝（圖3）。滯后振動(dòng)工藝，就是混凝土澆筑后，暫時(shí)不振動(dòng)，待混凝土初凝前，或澆筑上一層之前，再振動(dòng)密實(shí)。二次振動(dòng)工藝，就是混凝土澆筑后，先進(jìn)行一次振動(dòng)，待混凝土初凝前，或澆筑上一層之前，對(duì)混凝土再振動(dòng)一次。二次振動(dòng)或滯后振動(dòng)有如下好處：①由于模板面積大，高度高，寬度窄，要做到澆筑前充分潤(rùn)濕是不大容易的。對(duì)潤(rùn)濕不充分的模板，從混凝土澆筑進(jìn)模至二振前，有一定時(shí)間讓模板從混凝土中吸水，可減少模板在混凝土最終振動(dòng)密實(shí)后的吸水量。②從一振至二振時(shí)間內(nèi)，由于模板吸水和重力失水，混凝土內(nèi)已形成很多的失水缺陷，通過(guò)二振能比較徹底地消除這些缺陷，從而比較徹底地消除由這些缺陷帶來(lái)的內(nèi)應(yīng)力。③由于模板吸水和重力失水，混凝土內(nèi)水膠比降低，滯后振動(dòng)或二次振動(dòng)使混凝土更密實(shí)，充水空間更小，充水空間更容易被水化產(chǎn)物完全填充，混凝土更容易實(shí)現(xiàn)高抗?jié)B。這樣就可以把混凝土缺陷產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力減到最小，提高了剪力墻的抗裂能力。

圖2 剪力墻混凝土施工二振工藝示意圖

圖3 剪力墻混凝土施工滯后振動(dòng)工藝示意圖

一振與二振間隔時(shí)間不宜太短。間隔時(shí)間太短，將會(huì)降低二振的作用。二振最好在初凝前進(jìn)行，一般也應(yīng)相隔2～4h。

混凝土澆筑完成，面層混凝土經(jīng)過(guò)二振或二抹之后，可在表面（剪力墻的頂面）蓄一薄層水養(yǎng)護(hù)。此時(shí)應(yīng)防止養(yǎng)護(hù)水順著垂直板縫流下，帶走水泥漿。安裝模板時(shí)，模板的頂端應(yīng)高出剪力墻50mm左右。待混凝土硬化后，頂面蓄滿水養(yǎng)護(hù)。最好在剪力墻附近備一小水池，用小水泵抽水至剪力墻頂部，水滿后溢出，從兩側(cè)模板頂部滲流至底部，保持模板潤(rùn)濕。流至地面的水回流至小水池，循環(huán)利用。如果剪力墻較長(zhǎng)，應(yīng)分段供水，盡量使供水均勻。

混凝土要養(yǎng)護(hù)足7d。這7d混凝土不能失水。這7d混凝土能否發(fā)育完全，對(duì)混凝土的抗?jié)B抗裂能力，以及后期性能，都起著關(guān)鍵性的作用。尤其要做好前3d不失水。施工過(guò)程中，混凝土振動(dòng)密實(shí)后要有防止拌合水損失的措施和消除失水缺陷的措施；養(yǎng)護(hù)過(guò)程中，不管采用什么方式養(yǎng)護(hù)，都要達(dá)到不失水的目的。如此，剪力墻的防裂才能取得明顯效果。

4 剪力墻防裂施工的工程實(shí)例及結(jié)果分析

作者在文獻(xiàn)3中已列舉了兩個(gè)地下室剪力墻防裂施工的對(duì)比實(shí)例，以下再舉幾例。

（1）某污水廠污水處理池池壁，2000年9月15日施工，天氣晴。工程設(shè)計(jì)對(duì)混凝土的要求為C25P6，實(shí)際抗?jié)B等級(jí)>P35。采用拖泵泵送施工。原木模板，沿池壁內(nèi)側(cè)搭建寬1.2m左右的平臺(tái)，平臺(tái)上布置泵送管，管路末端接軟管。由于管道長(zhǎng)，彎管多，混凝土入泵坍落度要求180～200mm。混凝土用量313m3。1d拆模，澆水養(yǎng)護(hù)。拆模時(shí)發(fā)現(xiàn)微小裂縫，其后數(shù)天裂縫增多，拓展擴(kuò)大。

分析評(píng)述：原木模板吸水性較強(qiáng)，雖然混凝土澆注前已派專人對(duì)模板澆水，但遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到吸水飽和的程度。混凝土澆注后，模板吸水較多，已造成混凝土部分失水?；炷撂涠却?，其充水空間也大，直立薄壁結(jié)構(gòu)高度大，重力失水明顯。即使沒(méi)有蒸發(fā)失水，這雙重失水已使混凝土內(nèi)部充滿毛細(xì)孔隙缺陷，產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。失水越多，內(nèi)應(yīng)力越大。故1d拆模時(shí)剪力墻已存在可見與不可見裂縫。如果拆模時(shí)立即在剪力墻兩面掛貼濕麻袋澆水保養(yǎng)，防止池壁繼續(xù)失水，可防止裂縫擴(kuò)展。為了方便，實(shí)際只澆水養(yǎng)護(hù)。澆水養(yǎng)護(hù)不能有效防止混凝土失水，故池壁脫模之后的數(shù)天內(nèi)，裂縫不斷增多和擴(kuò)展。

（2）某住宅開發(fā)區(qū)生活污水處理池池壁，2008年10月27日施工。天氣晴，氣溫25～31℃，東北風(fēng)2～3級(jí)，相對(duì)濕度50～85%。工程設(shè)計(jì)對(duì)混凝土的要求為C25P6，實(shí)際抗?jié)B等級(jí)>P30。采用兩臺(tái)車泵泵送施工。膠合木模板?；炷脸鰪S坍落度控制為180mm，入泵坍落度為140～160mm?；炷劣昧繛?00.8m3。帶模養(yǎng)護(hù)7d。拆模時(shí)及其后均未發(fā)現(xiàn)可見裂縫，表面作防水處理后立即用黃土回填，至今良好。

分析評(píng)述：該池壁模板為新的膠合木模板，吸水性比原木模板小。模板邊沿直線性好，兩模板間縫隙小，加之入泵坍落度較小，因此本例的模板吸水與重力失水都比上例小很多。帶模養(yǎng)護(hù)時(shí)間較長(zhǎng)，養(yǎng)護(hù)期間專人對(duì)池壁兩側(cè)模板及池壁頂面澆水。池壁模板頂端高于池壁頂面，澆淋的養(yǎng)護(hù)水滯留于池壁頂面，對(duì)減少模板失水和混凝土失水都起到了好的作用，故拆模時(shí)及其后都沒(méi)有發(fā)現(xiàn)可見裂縫。但本例只是減少了混凝土拌合水的損失，還沒(méi)有嚴(yán)格意義上的防止混凝土拌合水的損失，因此池壁兩側(cè)的混凝土表面仍有可能存在不可見的孔隙缺陷和不可見的裂縫。如果不及時(shí)進(jìn)行表面防水處理和黃土回填，池壁剪力墻長(zhǎng)時(shí)間暴露在大氣中，混凝土繼續(xù)失水，孔隙缺陷加深，剪力墻的內(nèi)應(yīng)力增加，不可見裂縫擴(kuò)展，仍將造成混凝土開裂。

（3）某綜合大樓地下室剪力墻，2000年9月20日和23日施工。工程設(shè)計(jì)對(duì)混凝土的要求為C25P8，實(shí)際抗?jié)B等級(jí)>P30。膠合木模板，車泵泵送施工?；炷脸鰪S坍落度180mm，入泵坍落度140～160mm。地下室距平面-4.5m，最深處-7.5m，剪力墻厚0.3m。竣工后都沒(méi)有發(fā)現(xiàn)可見裂縫。此工程地下水位較高，曾因?yàn)槌两悼p止水帶處理不好，滲水猛烈。但地下室混凝土底板和剪力墻均沒(méi)有發(fā)生滲漏。

分析評(píng)述：2000年處于高抗?jié)B防裂抗裂理念形成的初始階段。泵送混凝土現(xiàn)澆樓面板、地下室底板的早期裂縫控制已經(jīng)取得成功的經(jīng)驗(yàn)，但剪力墻的裂縫控制還沒(méi)有比較系統(tǒng)的思路和相對(duì)完整的方法。除了建議施工單位加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，減少拌合水的蒸發(fā)損失外，還沒(méi)有更具體的建議措施。但是站在現(xiàn)在防裂思維的角度來(lái)回顧分析本工程剪力墻的施工，恰恰是因?yàn)槠溥^(guò)程比較符合高抗?jié)B防裂的要求，所以取得了較好的防裂效果。當(dāng)時(shí)該工程采用的模板大部分是杉木模板，只一部分膠合模板。杉木模板用于樓面板施工，面上鋪上鐵皮，膠合模板用于剪力墻施工。這樣安排有利減少模板吸水。剪力墻高度高，超過(guò)4m，壁又薄，很容易發(fā)生重力失水。高度越高，單位面積平均失水量相同的情況下剪力墻積蓄的內(nèi)應(yīng)力越大，剪力墻的宏觀收縮力越大，剪力墻越容易開裂。用于剪力墻混凝土的配合比（見表2序號(hào)3），膠凝材料用量為415kg/m3，屬泵送混凝土適宜膠凝材料用量范圍[6]。混凝土膠凝材料用量適宜，其保水能力、抗離析能力較強(qiáng)。雖然剪力墻高度高，混凝土坍落度較大，也能夠有效抑制重力失水，減少重力失水。負(fù)責(zé)該剪力墻施工的技術(shù)人員對(duì)工作比較認(rèn)真，為了防止混凝土落差太大產(chǎn)生漿石分離，保持混凝土的勻質(zhì)性，嚴(yán)格遵守每層澆注高度為0.5～0.7m的環(huán)形分層澆注方案。在振動(dòng)上一層的混凝土?xí)r，必須插至下一層，這樣對(duì)下一層的混凝土實(shí)際起到了二次振動(dòng)的作用，有利于消除一振后失水形成的缺陷，消除因失水產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。因?yàn)槟０逦椭亓κ嫉玫接行Э刂?，澆注完成后帶模養(yǎng)護(hù)3d，混凝土實(shí)現(xiàn)了高抗?jié)B，由此取得了較好的防裂效果。

（4）某住宅樓地下室剪力墻。剪力墻與地下室頂板連續(xù)澆注，對(duì)混凝土的要求相同，皆為C40P8，泵送施工。分兩次澆注，一次為2008年9月7日，供應(yīng)混凝土量350m3；一次為2008年9月9日，供應(yīng)混凝土量550m3。分別于9d和8d齡期送檢同條件養(yǎng)護(hù)試件，強(qiáng)度合格，于9月19日和9月20日對(duì)頂板進(jìn)行預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉。9月30日拆除模板，發(fā)現(xiàn)剪力墻及頂板出現(xiàn)不規(guī)則裂縫。剪力墻的裂縫共15條，總長(zhǎng)度28.51m，豎向，其中2.4～2.95m長(zhǎng)的有8條，1.23～1.76m長(zhǎng)的有4條，0.25～0.92m長(zhǎng)的有3條。頂板裂縫共5條，總長(zhǎng)度35.91m。最長(zhǎng)一條12.46m，接近9月9日澆筑頂板的中部，位于剪力墻直角變向處（此處頂板寬度加大）；另兩條較長(zhǎng)的為8.5m和9.75m，也都分別接近兩塊頂板的中部；其余兩條較短，為2.8m和2.4m，位于頂板同一端的兩個(gè)角，與頂板的直角呈約45°。10月10日，質(zhì)安部門及甲方召集了有關(guān)各方參加的現(xiàn)場(chǎng)工作會(huì)，分析裂縫產(chǎn)生的原因。

施工單位稱，我們已按混凝土公司技術(shù)交底要求對(duì)頂板進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，混凝土初凝后及時(shí)采用濕麻袋覆蓋淋水養(yǎng)護(hù)（作者注：正確說(shuō)法應(yīng)是混凝土初凝前進(jìn)行二次抹壓，緊接著用濕麻袋覆蓋淋水養(yǎng)護(hù)），終凝后蓄水養(yǎng)護(hù)7晝夜。作者到頂板面上觀察，可看到抹壓痕跡，板面尚有未取走的麻袋，認(rèn)為養(yǎng)護(hù)還是比較認(rèn)真的。但在板面上只能觀察到最長(zhǎng)的一條裂縫，而且裂縫很細(xì)微，有些段不仔細(xì)幾乎看不到。其他的裂縫在板面上反復(fù)尋找卻怎么也找不到?；氐降叵率?，抬頭看頂板的底面時(shí)，所有裂縫都十分清晰，最長(zhǎng)一條寬度最大，明顯看到該裂縫將頂板橫向拉斷。

表2 剪力墻混凝土生產(chǎn)基本情況匯總表

分析評(píng)述：地下室頂板出現(xiàn)的裂縫不是混凝土收縮裂縫。因?yàn)榛炷恋氖湛s裂縫是混凝土失水造成的?；炷涟韬纤恼舭l(fā)從面上開始，收縮開裂也從面上開始。表面開裂之后，如果繼續(xù)失水，裂縫向下和兩端擴(kuò)展。因此收縮裂縫的特點(diǎn)總是從上往下裂，未貫穿時(shí)，裂縫上大下小，板面裂，板底不裂。而本例則反之，板底裂，板面不裂。很明顯，頂板開裂從底面開始，從下往上裂，因此裂縫下大上小。為什么會(huì)出現(xiàn)這種開裂現(xiàn)象呢？

頂板的這種現(xiàn)象是由于剪力墻的開裂造成的。剪力墻開裂比較嚴(yán)重，2m以上的裂縫寬度較大，基本上都從剪力墻的頂部裂至底部，表明開裂時(shí)，剪力墻釋放巨大的內(nèi)應(yīng)力，將頂板拉裂。頂板底面與剪力墻相連，因此開裂就從底面開始，從下往上裂。要防止地下室頂板出現(xiàn)這種形式的開裂，施工過(guò)程中就要做好剪力墻的防裂工作，盡量減小其積蓄的內(nèi)應(yīng)力。

該工程剪力墻被模板“密封”的時(shí)間長(zhǎng)，人們對(duì)它的開裂普遍解釋為混凝土的收縮和自收縮大的結(jié)果。但作者認(rèn)為從混凝土失水產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力的角度來(lái)解釋更符合工程的廣泛性?！懊芊狻庇谀０鍍?nèi)的剪力墻混凝土，盡管減少了蒸發(fā)失水，但必定存在著其他形式的失水，而且成為剪力墻澆筑后的主要失水方式，在混凝土中形成了嚴(yán)重的缺陷，積蓄了很高的內(nèi)應(yīng)力，造成了混凝土的開裂。據(jù)泵送人員反映，剪力墻混凝土泵送施工過(guò)程中，混凝土工為了加快施工速度，追求大流動(dòng)度，不恰當(dāng)?shù)丶哟筇涠?，派人往攪拌運(yùn)輸車中加水，卸料時(shí)未能攪拌均勻。卸完一部分料后，混凝土工繼續(xù)往運(yùn)輸車中加水?；炷撂涠燃哟螅z比加大，容易產(chǎn)生重力失水，加水后攪拌不均勻，將使重力失水加重，又沒(méi)有二振等消除失水缺陷的補(bǔ)救措施。失水后的剪力墻，內(nèi)部積蓄了過(guò)高的應(yīng)力，是造成剪力墻開裂的主因。因?yàn)轫敯迮c剪力墻是連體的，剪力墻開裂的過(guò)程中，亦將頂板拉裂。剪力墻與頂板的裂縫，實(shí)際上在預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉之前就已經(jīng)存在。

作者認(rèn)為本工程是由于剪力墻的開裂而拉裂頂板的典型案例。

（5）某大廈地下室剪力墻。該大廈由某新入駐單位施工。據(jù)說(shuō)該單位長(zhǎng)期為部隊(duì)營(yíng)房施工，對(duì)建筑質(zhì)量很重視。該大廈由于工程的特殊性，對(duì)地下室底板和剪力墻的抗裂防滲要求較高。按照技術(shù)交底，完成地下室底板大體積混凝土的澆筑后，甲方和施工單位對(duì)底板的質(zhì)量很滿意。負(fù)責(zé)該工程施工的經(jīng)理與作者探討了剪力墻的防裂施工。作者闡述了本文的防裂思路，強(qiáng)調(diào)要達(dá)到較好的防裂效果，最好采用二次振動(dòng)。二次振動(dòng)是作者根據(jù)高抗?jié)B防裂的原理而倡導(dǎo)的[5，2]，特別對(duì)于容易開裂的剪力墻，認(rèn)為更必要。這一方法已提出好幾年，對(duì)一些重要工程也寫進(jìn)了技術(shù)交底中。但由于一些具體的原因，始終未有施工單位完全按照技術(shù)交底的要求做。因此作者與該經(jīng)理討論之后，對(duì)其是否按此實(shí)施，也就沒(méi)有很在意。

最近該經(jīng)理特別向作者表述了剪力墻的施工過(guò)程，認(rèn)為防裂很成功。剪力墻施工時(shí)基本上按作者提出的方法程序進(jìn)行。剪力墻總長(zhǎng)度160m，高2.7m，厚0.3m?；炷寥氡锰涠?40～160mm，泵送過(guò)程和施工過(guò)程嚴(yán)禁加水增加坍落度，也不允許利用減水劑提高流動(dòng)性。分層澆筑，環(huán)形推進(jìn)，實(shí)實(shí)在在地采用了二振工藝。帶模養(yǎng)護(hù)3d，保持模板潤(rùn)濕，剪力墻頂面蓄留養(yǎng)護(hù)水。3d后拆模，仔細(xì)觀察沒(méi)有發(fā)現(xiàn)任何可見裂縫，至今也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)裂縫。

分析評(píng)述：剪力墻的幾種失水方式都得到了較好的控制。膠合模板在混凝土澆筑前有專人澆水潤(rùn)濕，減小了吸水性；一振后模板向混凝土拌合物繼續(xù)吸水，提高了模板的飽水度，使二振后模板的吸水性進(jìn)一步減小?；炷涟韬衔锏谋Ｋ阅茌^好，一振后重力失水少；二振時(shí)拌合物坍落度已降低，混凝土料變稠，二振后重力失水更少。通過(guò)二振，消除了一振后混凝土各種形式失水所形成的缺陷，使混凝土的充水空間變得足夠小，水化產(chǎn)物就可以將充水空間完全填充密實(shí)，混凝土由表及里剪力墻的整體都實(shí)現(xiàn)了高抗?jié)B，從而最大限度地消除或減小了混凝土的內(nèi)應(yīng)力，剪力墻的抗裂能力因此明顯提高。

現(xiàn)將上述5例剪力墻混凝土生產(chǎn)的基本情況匯集于表2。

5 結(jié)語(yǔ)

剪力墻由于其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，仍是目前開裂較多的混凝土建筑構(gòu)件，施工單位普遍反映剪力墻的裂縫難以控制。傳統(tǒng)的防裂方法，一般是優(yōu)先考慮使用膨脹劑，再者是施工過(guò)程中如何加強(qiáng)對(duì)剪力墻的養(yǎng)護(hù)。作者認(rèn)為，不管是否使用膨脹劑，都必須防止混凝土拌合水的損失。對(duì)剪力墻加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)是防止拌合水蒸發(fā)損失的必要措施，但一般施工單位是在混凝土硬化之后才開始加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)的。且不說(shuō)養(yǎng)護(hù)過(guò)程中能否有效防止拌合水損失，單說(shuō)混凝土振動(dòng)密實(shí)之后，如果沒(méi)有防失水的有效措施，那么混凝土在濕養(yǎng)護(hù)開始之前其內(nèi)部實(shí)際上已經(jīng)存在著大量的孔隙缺陷，積蓄了內(nèi)應(yīng)力。這就是有些施工單位認(rèn)為養(yǎng)護(hù)很到位剪力墻還是要開裂的重要原因。一些技術(shù)人員對(duì)模板吸水和重力失水引起的開裂可能還不甚理解，但它不但存在，而且還是混凝土硬化之前剪力墻的主要失水方式。采取有效措施防止混凝土密實(shí)成型后各種形式的失水，是混凝土剪力墻裂縫控制的關(guān)鍵?？故湛s開裂是硬化混凝土技術(shù)、建筑質(zhì)量技術(shù)中的難點(diǎn)[3]，而剪力墻的裂縫控制又是混凝土收縮裂縫控制中的難點(diǎn)。實(shí)現(xiàn)對(duì)混凝土剪力墻收縮裂縫的全面控制，對(duì)于全面提高混凝土抗裂技術(shù)的水平、全面提高建筑質(zhì)量、推動(dòng)現(xiàn)代混凝土技術(shù)向前發(fā)展有重要意義。

[1]董士文.自防水混凝土外加劑使用限制條件的探討[J].混凝土，2005（4）：12-16.

[2]甘昌成，李建庭，呂偉強(qiáng)等.論商品混凝土的濕養(yǎng)護(hù)[J].商品混凝土，2006（3）：5-11.

[3]甘昌成，關(guān)志文，張子庚.混凝土抗裂與抗?jié)B的辯證關(guān)系[A].//崔源聲，孫繼成主編.中國(guó)與世界混凝土進(jìn)展2008[C].中國(guó)新聞聯(lián)合出版社，2008：139-145.

[4]王鐵夢(mèng).鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫控制[J].混凝土，2000（ 5）：3-6.

[5]甘昌成，李建庭，呂偉強(qiáng)，等.混凝土高抗?jié)B防裂[J].混凝土，2007（9）：16-20.

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甘昌成（1950-），男，建材專業(yè)，高級(jí)工程師。

[單位地址]廣東省鶴山市沙坪鎮(zhèn)杰洲工業(yè)區(qū)港口路168號(hào)（529721）