【摘 要】本文就目前高層建筑大量使用泵送混凝土,導(dǎo)致地下室墻產(chǎn)生新的裂縫進(jìn)行原因分析,并提出防治措施。
【關(guān)鍵詞】泵送混凝土;地下室;混凝土墻;裂縫;處理
一、前言
隨著社會發(fā)展,城市化水平的不斷推進(jìn),高層及超高層建(構(gòu))筑物越來越多。目前高層建筑混凝土地下室墻裂縫現(xiàn)象普遍,不僅因滲漏而影響使用,而且嚴(yán)重降低其耐久性,影響其使用壽命。外墻裂縫控制的難度很大,在國內(nèi)外的工程實(shí)踐中都沒有成熟有效的技術(shù)措施。隨著混凝土后澆帶的設(shè)置和混凝土膨脹劑(UEA、HEA)的廣泛應(yīng)用,這種狀況有所改善;但泵送混凝土的推廣應(yīng)用,又使得地下室外墻裂縫控制的難度加大,分析、防止和避免裂縫的出現(xiàn)就顯得尤為重要。為了保證建構(gòu)筑物的正常使用壽命和建(構(gòu))筑物的安全性,分析裂縫的原因及防治措施的必要性和重要性愈加明顯。
二、裂縫產(chǎn)生的特征與原因
1、地下室混凝土墻裂縫的主要特征
(1) 絕大多數(shù)裂縫為豎向裂縫,多數(shù)縫長接近墻高,兩端逐漸變細(xì)而消失。
(2) 裂縫數(shù)量較多,寬度一般不大,超過0.3mm寬的裂縫很少見,大多數(shù)縫寬度≤0.2mm。
(3) 沿地下室墻長兩端附近裂縫較少,墻長中部附近較多。在轉(zhuǎn)角處及平面形狀不規(guī)則處,應(yīng)力突變處裂縫較多。
(4) 裂縫出現(xiàn)時間多在拆模后不久,有的還與氣溫驟降有關(guān)。
(5) 隨著時間裂縫發(fā)展,數(shù)量增多,但縫寬加大不多,發(fā)展情況與混凝土是否暴露在大氣中和暴露時間的長短有關(guān)。
(6) 地下室回填土完成后,??梢娏芽p處滲漏水,但一般水量不大。
2、裂縫主要原因
2.1 混凝土收縮
從裂縫特征可見大多數(shù)均屬收縮裂縫。由于采用商品泵送混凝土,由于商品泵送混凝土坍落度大,砂率大,粗骨料少,導(dǎo)致收縮增加,裂縫可能性加大。此外,地下室混凝土墻收縮較大的主要原因混凝土標(biāo)號高,水泥用量過多,養(yǎng)護(hù)不良以及外墻柱達(dá)到了大體積混凝土收縮量,應(yīng)力加大而拉裂柱間墻等。
2.2 設(shè)計問題
《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GB50010-2010)第8.1.1條規(guī)定:地下室墻壁等類結(jié)構(gòu)現(xiàn)澆鋼筋混凝土墻伸縮縫的最大間距為20(露天),但實(shí)際工程中墻長均超過此規(guī)定。需要指出的是,一些工程設(shè)計突破了規(guī)范規(guī)定后,地下室墻的水平鋼筋未采取加強(qiáng)措施,仍按構(gòu)造配置,這是墻較易裂縫的又一因素。
2.3 溫差過大
由于有些混凝土體量大,導(dǎo)致水化熱也大,混凝土內(nèi)部與表面包溫差大,超過規(guī)范允許的25度限值。加上晝夜溫差、日照下混凝土陰陽面的溫差、拆模過早及氣候突變等因素的影響,導(dǎo)致溫差過大,變形不協(xié)調(diào)。
2.4 地下室墻長期暴露
這類薄而長的結(jié)構(gòu)對溫度、濕度變化較敏感,常因附加的溫度收縮應(yīng)力導(dǎo)致墻體開裂。同時還應(yīng)注意,設(shè)計時地下室墻均按埋入土中或室內(nèi)結(jié)構(gòu)考慮,即伸縮縫最大間距為30m。實(shí)際施工中很難做到墻完成后立即回填土和完成頂板,因此實(shí)際工程應(yīng)取最大伸縮縫間距20m。這也是地下室墻裂縫普遍的一個因素。
2.5 混凝土施工質(zhì)量差
原材料質(zhì)量不良、配合比不當(dāng)、使用過期的UEA微膨脹劑、坍落度控制差,施工中任意加水以及混凝土養(yǎng)護(hù)不良等因素,均會導(dǎo)致混凝土收縮加大而裂縫。
此外,目前地下室普遍采用泵送混凝土,由于泵送混凝土坍落度大,也導(dǎo)致收縮增加,裂縫可能性加大。
三、處理方法與工程實(shí)例
目前常用的地下室混凝土墻裂縫的處理方法有以下四類。有的工程采用兩種方法同時使用,效果良好。
1、表面涂抹法
常用材料有環(huán)氧樹脂類、氰凝、聚氨酯類等。混凝土表面應(yīng)堅實(shí)、清潔,有的表面根據(jù)材料要求還要求干燥。以涂抹環(huán)氧樹脂類為例,其處理要點(diǎn)是先清潔需處理的表面,然后用丙酮或二甲苯或酒精擦洗,待干燥后用毛刷反復(fù)涂刷環(huán)氧漿液,每隔3~5min涂一次,至涂層厚度達(dá)到1mm左右為止。國外曾報道用這種處理方法的環(huán)氧漿液滲入深度可達(dá)16~84mm,能有效防止?jié)B漏。
2、表面涂刷加玻璃絲布法
目前常用的有聚氨酯涂膜或環(huán)氧樹脂膠料加玻璃絲布。以前者為例,其施工要點(diǎn)如下。將聚氨酯按甲乙組分和二甲苯按1:1.5:2的重量配合比攪拌均勻后,涂布在基層表面上,要求涂層厚薄均勻,涂完第一遍后一般需要固化5h以上,基本不粘手時,再涂以后幾層。一般涂4~5層,總厚度不小于1.5mm。若加玻璃絲布,一般加在第2至第3層間。例如,某高校地下室墻裂縫,經(jīng)設(shè)計院確認(rèn)不影響結(jié)構(gòu)安全,采用表面粘貼環(huán)氧玻璃絲布法處理,效果較好。處理時應(yīng)注意玻璃絲布宜用非石蠟型,否則應(yīng)做脫蠟處理。環(huán)氧樹脂膠結(jié)料應(yīng)經(jīng)試配合格后方可使用。被處理表面應(yīng)堅實(shí)、清潔、干燥均勻涂刷環(huán)氧打底料,凹陷不平處用膩?zhàn)恿闲扪a(bǔ)填平,自然固化后粘貼玻璃絲布1~3層。
3、充填法
用風(fēng)鎬、鋼釬或高速旋轉(zhuǎn)的切割圓盤將裂縫擴(kuò)大,形成V形或梯形槽,清洗干凈后分層壓抹環(huán)氧砂漿或水泥砂漿、瀝青油膏、高分子密封材料或各種成品堵漏劑等材料封閉裂縫。當(dāng)修補(bǔ)的裂縫有結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求時,宜用環(huán)氧砂漿填充。
4、灌漿法
灌漿材料常用的有環(huán)氧樹脂類、甲基丙烯酸甲酯、丙凝、氰凝和水溶性聚氨酯等。其中環(huán)氧類材料來源廣,施工較方便,建筑工程中應(yīng)用較廣;甲基丙烯酸甲酯粘度低,可灌性好,擴(kuò)散能力強(qiáng),不少工程用來修補(bǔ)縫寬≥0.05mm的裂縫,補(bǔ)強(qiáng)和防滲效果良好。環(huán)氧樹脂漿液和甲基丙烯酸酯類漿液配方可參考《混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)規(guī)范》(CECS25:90)。灌漿方法常用以下兩類:一類是用低壓灌入器具向裂縫中注入環(huán)氧樹脂漿液,便裂縫封閉,修補(bǔ)后無明顯的痕跡;另一類是壓力灌漿,壓力常用0.2~0.4MPa。例如:某工程用水溶性聚胺酯處理地下室混凝土裂縫,雖然裂縫較寬,滲水較嚴(yán)重,經(jīng)用聚胺酯灌漿處理后,再無滲漏。某工程項(xiàng)目有二層地下室,面積3萬多平方米,混凝土墻長達(dá)200多米,由于事先采取預(yù)控措施,對泵送混凝土進(jìn)行控制,對配合比及外加劑進(jìn)行反復(fù)試驗(yàn),對設(shè)計圖紙進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整,取得較好的效果,地下室混凝土墻幾乎沒有發(fā)現(xiàn)細(xì)微裂縫。
四、預(yù)防泵送地下室混凝土墻裂縫的技術(shù)措施
1、嚴(yán)格控制商品混凝土原材料質(zhì)量:
(1)水泥:宜用低水化熱、鋁酸三鈣含量較低、細(xì)度不過細(xì),礦渣含量不過多的水泥。
(2)砂、石:宜用中、粗砂,含泥量不大于2%;石子宜用粒徑較大的連續(xù)級配、級配良好、含泥量不大于1%的碎石或卵石。
(3)摻減水劑,以減少混凝土用水量。
(4)摻入微膨脹劑,配制成補(bǔ)償收縮混凝土,國內(nèi)常用摻10%-15%UEA或l0%左右的AEA。
(5)摻用粉煤灰替代部分水泥,以降低水泥水化熱溫升。
2、設(shè)計方面
(1) 沒有充分依據(jù)時,不得任意突破設(shè)計規(guī)范關(guān)于伸縮縫最大間距的規(guī)定。應(yīng)注意滿足《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GB50010-2010)第8.1.1條的要求。
(2)設(shè)置一定數(shù)量的后澆帶,以減小混凝土收縮應(yīng)力。
(3)加強(qiáng)水平鋼筋的配置。應(yīng)注意三個問題:第一,水平鋼筋保護(hù)層應(yīng)盡可能小些;第二,防裂鋼筋的間距不宜太大,可采用小直徑鋼筋小間距的配筋方式;第三,考慮溫度收縮應(yīng)力的變化加強(qiáng)配筋。
3、施工方面
(1)模板選用:對外露面積較大的混凝土墻體、氣溫變化劇烈的季節(jié)以及冬季不宜使用鋼模板。選用木模時,應(yīng)充分濕潤,以利保濕和散熱。
(2)嚴(yán)格控制混凝土施工質(zhì)量,盡量降低不均勻性。除控制混凝土制備和運(yùn)輸中的質(zhì)量外,還要注意混凝土澆筑時防止離析,振搗密實(shí)以免墻內(nèi)出現(xiàn)薄弱面而產(chǎn)生裂縫。
(3)根據(jù)測溫記錄和氣象預(yù)報確定拆模時間,保證混凝土內(nèi)外溫差不超過25℃,溫度陡降不超過10℃拆模后應(yīng)注意覆蓋和及時養(yǎng)護(hù)。
(4)澆水養(yǎng)護(hù)。應(yīng)保持混凝土表面持續(xù)濕潤,養(yǎng)護(hù)時間不少于施工規(guī)范規(guī)定的14天的要求。