丁劍華

（中鐵十四局集團有限公司市政工程分公司，山東 青島 266700）

0 引言

隨著人口的增長和施工技術的發(fā)展，建筑的高度越來越高，高層和超高層建筑成為了當今建筑發(fā)展的主流。從20世紀60年代開始，剪力墻結構被逐步應用在高層建筑中[1-2]。在高層建筑中應用剪力墻結構，能較好地抵抗地震作用和風荷載帶來的水平作用，為高層建筑的安全和穩(wěn)定提供保障[3]。目前，剪力墻結構的發(fā)展更加多元化，其結構性能得到了較大的提升[4]。但是，剪力墻裂縫的防治問題仍然困擾相關人員，成為剪力墻結構應用中亟需解決的重要問題。剪力墻裂縫會影響建筑結構的安全性能和使用期限，為高層和超高層建筑的長期安全使用埋下隱患，因而有必要解決好剪力墻裂縫的問題[5-6]。本文在介紹剪力墻裂縫類型及成因的基礎上，分析了其處治及預防措施。

1 剪力墻裂縫的分類及成因分析

剪力墻裂縫主要有溫度裂縫、約束裂縫、沉降裂縫和收縮裂縫等。實際工程中常見裂縫形態(tài)如圖1所示。

圖1 不同種類的剪力墻裂縫形態(tài)

1.1 溫度裂縫

溫度裂縫是混凝土結構內外溫差過大時，溫度應力超過混凝土的抗拉強度所導致的。通常在大體積混凝土工程中，膠凝材料過多或者養(yǎng)護不當等情況下都有可能產生溫度裂縫。對于不同材料的剪力墻，其影響也不同。

對于鋼筋混凝土剪力墻，其主要材料為混凝土，混凝土由膠凝材料、水、骨料和外加劑構成，膠凝材料以水泥為主，其水化反應放出的水化熱會導致混凝土內部溫度升高，施工中降溫及養(yǎng)護措施不到位都會導致混凝土內外溫差過大，當形成的溫度應力大于混凝土的抗拉強度時，混凝土就會產生裂縫。

鋼板混凝土剪力墻在溫度作用下的應力比較復雜，鋼板和混凝土的導熱系數不同，變形不協調，混凝土中鋼板或者栓釘產生約束，導致應力集中，從而出現溫度裂縫。在升溫過程中，由于混凝土內外溫差的原因產生溫度裂縫，在降溫過程中，由于變形不協調產生的約束會，導致混凝土開裂[7]。

砌塊剪力墻容易在干縮作用和溫度的共同作用下產生裂縫，砌塊剪力墻減少了混凝土的用量，不容易產生溫度裂縫，但是如果混凝土和砌塊溫差較大，則容易產生約束導致墻體產生裂縫。

1.2 約束裂縫

約束分為內部約束和外部約束。當墻體混凝土收縮變形時產生內部應力，若外部約束很強，其內部應力不能限制外部約束變形時就會開裂，尤其在早齡期混凝土墻體中容易產生開裂。因為混凝土早齡期抗拉強度較低，混凝土易開裂[8]。裂縫雖然是由約束產生，但是約束又能反作用于裂縫，抑制裂縫的產生和發(fā)展。鋼板混凝土剪力墻由于鋼板和混凝土收縮模數的不同較易產生約束。鋼筋混凝土剪力墻一般由溫度應力產生約束，包括鋼筋銹蝕產生的應力，受到其應力影響產生裂縫。砌塊混凝土剪力墻一般是由荷載外力影響產生約束。

1.3 沉降裂縫

沉降裂縫是由于建筑結構在外部荷載作用下產生附加應力，由于建筑物局部地基承載力或局部荷載差異較大，建筑結構發(fā)生不均勻沉降，從而導致裂縫產生。附加應力的大小與混凝土強度、結構剛度、構件截面尺寸有關?；炷翉姸群徒Y構剛度越大，受到的強迫位移作用越大，導致產生較多的沉降裂縫[9]。

1.4 收縮裂縫

混凝土澆筑完成以后，會發(fā)生化學收縮、碳化收縮、塑形收縮和干縮，這些收縮現象，都會導致混凝土裂縫的產生。

（1）化學收縮：化學收縮通常是由于水和水泥等摻合料發(fā)生化學反應后，水化前的體積與水化后產生的物質的體積之差造成的收縮。

（2）碳化收縮：碳化收縮指的是空氣中二氧化碳與表面水泥的水化產物發(fā)生反應并釋放出水分子而造成的體積收縮。一般發(fā)生在混凝土表面，與干縮疊加后有可能引起嚴重的收縮裂縫。

（3）塑性收縮：混凝土澆筑完以后，在初凝期間，水泥水化反應導致出現泌水和水分大量蒸發(fā)的現象，引起混凝土失水收縮，此時骨料與水化產物也產生不均勻塑性變形。這些現象均發(fā)生在塑性變形階段，被稱之為塑性收縮[10-11]。

（4）干縮：由于表面失水而產生的裂縫，影響較小，裂縫一般只發(fā)生在混凝土的表面，裂縫形式淺而密，分布互不連貫[12]。此類裂縫的寬度大約在0.05~0.2mm 之間。表面水分散失快，體積收縮大，混凝土內部溫度小，表面受到混凝土內部的約束力而產生收縮裂縫。雖然對墻體影響小，不影響安全和正常使用，但也要及時進行處理[9]。

2 剪力墻裂縫的處理方法

2.1 注射法

環(huán)氧樹脂注射法可以修復裂縫和孔隙，是目前處理裂縫最好的方法之一。該方法的實施步驟如下：

（1）判斷裂縫形式。此過程要判斷裂縫的成因及大小。

（2）清理裂縫。要把裂縫附近的油污、粉塵及其他雜物處理掉，對裸漏面進行沖洗，此過程關系到填充材料與混凝土的粘結。

（3）鉆注射口，選擇注射口。建議鉆孔間距等于修復表面的厚度，一般選擇有多孔徑可選擇的銅管作為注射孔口。

（4）對裂縫進行封閉。在裂縫修補前，應注射密封膠對裂縫進行封閉，一般采用環(huán)氧樹脂膠或者水硬水泥。

（5）注入環(huán)氧樹脂。一般使用有較長導管的手提式或移動式注射機，直至注滿沒有空隙。一般如果上面的注射口流出來環(huán)氧樹脂，表明此口已經注滿[14]。

環(huán)氧樹脂并不是唯一的填充料，如今有一種更環(huán)保綠色的新型填充材料，超陶環(huán)氧樹脂防腐材料，該材料的成分及相關物理和化學性能較為穩(wěn)定。

2.2 表面封閉法

混凝土剪力墻出現裂縫很容易造成潛在的危險，一定要采取及時補救措施。當裂縫小于0.3mm 時，其中部分裂縫可能被水浸泡，裂縫的內部會產生碳酸鈣結晶體將裂縫封堵，很難通過灌注手段進行修補，所以要使用專門的修復材料將裂縫封閉住，避免繼續(xù)開裂。對于細小裂縫，可以使用防水膠帶進行封閉。對于超過0.3mm 的裂縫，需要用環(huán)氧樹脂膠或者水泥砂漿等材料進行封閉。

2.3 壓力注漿法

對于漏水或滲水的裂縫一般使用壓力注漿法處治，具體步驟如下：

（1）開槽。應沿著裂縫走向開一個“V”字型槽。

（2）埋入漿嘴。漿嘴一般放置于裂縫的最寬處。

（3）封閉裂縫。使用膨脹型水泥砂漿對裂縫表面進行封閉。

（4）檢查封閉性。對封閉的裂縫需進行一段時間的養(yǎng)護，通過用水對裂縫加壓，來判斷漿嘴是否與裂縫連通。

（5）進行灌漿。使用已配置好的漿料對裂縫進行灌漿，對水平裂縫應該從頭至尾進行灌漿，對豎直裂縫應自上而下進行灌漿。

（6）封層處理。在水泥砂漿凝固后，對灌漿口封水封層處理[15]。

3 剪力墻裂縫的預防措施

3.1 材料方面

混凝土是由水泥、砂、石、水拌和而成，有的混凝土會添加摻合料及外加劑[16]，混凝土的各項原材料質量必須滿足相應的質量標準要求，施工現場有必要加強混凝土原材料的質量控制。

（1）高強混凝土多采用低水灰比，故膠凝材料多、水化熱大，溫度應力容易過高，從而導致混凝土開裂?？梢酝ㄟ^添加摻合料和外加劑并優(yōu)先使用低熱水泥來降低水化熱。

（2）水泥在投入使用前，需做強度、凝結時間、安定性、氧化鎂、三氧化硫、燒失量、堿含量等項目的檢驗，必須檢驗合格后才能投入使用；鋼筋混凝土禁止使用帶有氯化物的水泥，以免造成鋼筋銹蝕，危害結構安全。

（3）普通混凝土優(yōu)先選用細度模數在2.4~2.6 的中砂，石子進場后應做強度壓碎值試驗、篩分試驗、針片狀含量試驗、含泥量試驗等。對于高標號混凝土，應嚴格控制骨料中的泥沙含量[16]。

（4）采用緩凝型高效減水劑以減少水膠比，延長初凝時間，延緩水化峰值。采用膨脹劑補償收縮，加纖維材料增強抗裂性能。還可以采用塑化劑或者緩凝減水劑，使混凝土早期放熱較多，減少溫度裂縫的產生。

（5）在設計方面可以采用間距較小的鋼筋，或者錨固鋼釘來增加墻體的抗外荷載能力，減少收縮變形[19]。鋼筋可以選取抗腐蝕的類型，防止鋼筋銹蝕導致的墻體內部應力集中而開裂。

3.2 施工方面

（1）混凝土養(yǎng)護。適度增加剪力墻混凝土拆模板的時間，在混凝土終凝后，其水化熱仍較大，故應該在終凝后一段時間拆模，進而改進混凝土的養(yǎng)護環(huán)境以控制墻體裂縫的目的[18-19]，同時應注意提升養(yǎng)護階段的管理方法及防護措施。施工現場當混凝土振搗密實后，應盡早地遮蓋養(yǎng)護，在混凝土上蓋上麻布并進行灑水濕潤，避免表面水分蒸發(fā)。適度增加養(yǎng)護時間，既能夠降低外部環(huán)境溫度差，又可以確保初期濕養(yǎng)護和后期養(yǎng)護的最好效果[19-21]。

（2）剪力墻上加開“結構小孔”，把大跨度混凝土墻體分成小跨度墻體，可以減少對混凝土收縮變形的約束，使混凝土收縮應力得到有效釋放，進而控制墻體裂紋的出現，但需重新對結構的強度加以估算，以保證結構的安全性及正常使用。采用混凝土后澆帶法，即先將混凝土灌注后再澆筑后澆帶的二側混凝土，當混凝土收縮形變保持穩(wěn)定后，再澆筑留縫位置，從而避免由于收縮應力而產生的裂紋。

（3）可以在不破壞混凝土強度的情況下，在大體積混凝土內部留置注水管道，通過注水冷卻，以此降低混凝土內部溫度，平衡內外溫差，防止混凝土由于溫度應力而導致裂縫產生。

（4）預制剪力墻有較好的承載力，剛性較強，防震能力較好，采用裝配式模式施工。預制剪力墻在工廠完成制作加工后，再運到現場進行裝配，可避免現場施工的一些弊端，并且能夠更好地進行養(yǎng)護。預制剪力墻會成為未來的一個主要發(fā)展方向。

（5）加強施工現場管理，嚴格控制施工程序。做好對工人的技術交底，嚴格按照規(guī)范和設計進行施工；提高工人的施工水平，做好監(jiān)督和檢驗工作，把好質量關。這樣能最大限度地保證混凝土的質量，從根本上減少裂縫的產生[22]。

4 結束語

剪力墻結構應用在高層建筑中，能較好地抵抗地震作用和風荷載帶來的水平作用，為高層建筑的安全和穩(wěn)定提供保障。但剪力墻裂縫會影響建筑結構的安全性能和使用期限，為高層和超高層建筑的長期安全使用埋下隱患。剪力墻裂縫主要有溫度裂縫、約束裂縫、沉降裂縫和收縮裂縫等類型，可采用注射法、表面封閉法和壓力注漿法等方法進行修復處治，此外還可以從材料方面和施工方面采取措施預防，減少并盡力避免裂縫的產生。