淺析混凝土剪力墻裂縫原因及控制

　　隨著建筑技術(shù)的發(fā)展，建筑物的高度越來越高，對于一般的高層建筑，在設(shè)計中普遍采用現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計，并使用大流動度的泵送混凝土澆注施工。預(yù)拌混凝土快速發(fā)展的同時也帶來一個問題—結(jié)構(gòu)裂縫，如果發(fā)生裂縫，會導(dǎo)致建筑物發(fā)生滲漏或影響結(jié)構(gòu)物的整體性能及抗震性能，所以對于墻板結(jié)構(gòu)的裂縫也應(yīng)引起足夠的重視。

 

 

　　剪力墻裂縫原因主要有：砼收縮裂縫；強(qiáng)約束裂縫，建筑體形引起裂縫；外力作用的裂縫。

 

　　2.1砼收縮的三種情況

 

　　2.1.1干縮。

 

　　砼在制備過程中，水泥和摻合料與水拌合后體積膨脹，但在入模成型后，隨著砼水化作用的發(fā)生，砼中的部分水份被吸收部分水份被蒸發(fā)，體積有一定的縮小。砼體積收縮，使砼產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，當(dāng)收縮快和收縮大時砼就會產(chǎn)生裂縫。

 

　　2.1.2 砼內(nèi)部溫度變化產(chǎn)生收縮裂縫。

 

與墻連體的部分框架柱，斷面邊長都大于1m，屬大體積砼，水化熱高，若采取措施不當(dāng)，表面砼就會產(chǎn)生裂縫。對于框架柱與外墻連體的節(jié)間來講，大體積砼的框架柱可視為一個較大的熱源體，而與之連體的墻體薄，且與外界空氣接觸面較大，散熱快。當(dāng)框架柱砼內(nèi)大量發(fā)熱膨脹時，墻體已開始降溫收縮，由于連結(jié)在一起的兩個構(gòu)件之間產(chǎn)生溫差，變形不同步協(xié)調(diào)，在柱子附近和墻中間出現(xiàn)裂縫是符合規(guī)律的。

 

　　2.2強(qiáng)約束引起裂縫

 

　　約束是對結(jié)構(gòu)構(gòu)件活動和變形的制約，約束分為內(nèi)部約束和外部約束。內(nèi)部約束主要有：砼墻內(nèi)配筋對砼收縮變形的約束；墻體內(nèi)收縮變形小的部分對收縮變形大的部分的約束；墻體內(nèi)暗柱、暗梁對墻板收縮變形的約束；長度大的砼墻，墻端與墻中收縮變形的相互約束。外部約束主要是超靜定結(jié)構(gòu)的多余聯(lián)系，如墻體以下的基礎(chǔ)和底板，墻體頂上的樓板或梁，墻體兩端的附墻柱或電梯井筒等。當(dāng)墻體砼收縮變形產(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，則墻體砼出現(xiàn)開裂，尤其是早期砼容易開裂，因為砼早期抗拉強(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。但實際裂縫并非在墻與約束體的交接處，而是離開0.3～0.5m，其理由是裂縫由約束產(chǎn)生，反過來約束又能推遲裂縫的出現(xiàn)和限制裂縫的擴(kuò)展，這就是人們常說的“模箍作用”。

 

　　2.3建筑物的形體及結(jié)構(gòu)構(gòu)件斷面對墻體裂縫的影響。

 

　　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，其原因除了柱墻砼水化熱產(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)邊級部位產(chǎn)生剪力，導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)。

 

　　經(jīng)觀察，凡矩形、方形、梯形等直線段比較的平面形狀，墻體產(chǎn)生裂縫的較多，而曲線、弧線和折線較多的建筑物墻體裂縫卻極少。因為直線是兩點的最短距離，直線墻收縮變形的內(nèi)約束較大，直線方向無伸展的余地。而曲線、弧線、折線有一定的伸展余地，內(nèi)約束力比直線墻小。

 

　　2.4外力作用引起墻體裂縫。

 

　　墻兩側(cè)模板未同時拆除，選拆一邊，未拆的一邊模板支撐給新澆砼墻一個側(cè)向壓力，若模板支撐較緊，則砼墻產(chǎn)生裂縫。

 

 

　　3.1 原材料的控制

 

　　由于在剪力墻中配筋很多、很密，為了保證混凝土在結(jié)構(gòu)中的最緊密填充，應(yīng)當(dāng)控制石子的最大粒徑和粗細(xì)集料級配。如石子粒徑較大，石子容易卡在鋼筋中間，或鋼筋與模板之間。由于砂漿的收縮比混凝土的收縮大 ，從而導(dǎo)致在拆模后一段時間在鋼筋的下方會產(chǎn)生裂縫。

 

　　砂石料的含泥量必須嚴(yán)格控制，當(dāng)砂石料含泥量超過規(guī)定，不僅增加了混凝土的收縮，同時又降低了混凝土的抗拉強(qiáng)度，容易引起裂縫。由于墻板結(jié)構(gòu)施工中的水化熱及收縮很可觀，所以應(yīng)盡可能選用低水化熱、低收縮的水泥。一些施工單位為了追求較快的施工進(jìn)度，盲目使用高早強(qiáng)水泥，但是高早強(qiáng)，必然導(dǎo)致高收縮及水化熱峰的提前出現(xiàn)，這對控制墻板裂縫是很不利的。

 

　　3.2 從施工組織來來控制

 

　　對于±0.000m以上的墻體，出現(xiàn)裂縫的可能是較小的，容易出現(xiàn)的裂縫是冷縫和分層縫。這些都是由于施工組織不合理造成的。在施工中應(yīng)防止側(cè)模的偏移，開始澆注時應(yīng)加強(qiáng)對墻根部的振搗，以防止產(chǎn)生爛根現(xiàn)象。混凝土的運(yùn)輸應(yīng)均勻連續(xù)，防止產(chǎn)生冷縫或施工縫。

 

　　采用科學(xué)合理的施工組織設(shè)計，根據(jù)混凝土的凝結(jié)時間對混凝土的澆注施工及混凝土攪拌站的混凝土供應(yīng)做合理的協(xié)調(diào)，使上層混凝土在下層混凝土澆注后3-5h 內(nèi)澆筑（不是控制在下層混凝土的初凝之前）?；炷恋某跄龝r間并不是混凝土不致出現(xiàn)冷縫的終凝時間，實際上在此時澆注混凝土，上下層混凝土的結(jié)合已經(jīng)很弱，如在混凝土接近初凝之時，對混凝土進(jìn)行振動，同樣也會在新舊混凝土之間形成一層薄弱層，影響結(jié)構(gòu)的整體性，形成冷縫。

 

　　為防止產(chǎn)生分層縫，在澆筑上層混凝土?xí)r，搗棒應(yīng)插入下層混凝土5-10cm，以利于兩層混凝土充分結(jié)合。同樣，分層縫的出現(xiàn)也將使混凝土的整體性能降低。

 

　　對于箱型基礎(chǔ)中底板上長墻的裂縫往往是難以避免的，這種裂縫可通過設(shè)置溫度鋼筋來克服，通過配置一定數(shù)量的溫度鋼筋，并采用細(xì)而密的構(gòu)造鋼筋，使構(gòu)造鋼筋起溫度鋼筋的作用。同時在底板上外墻混凝土澆筑時，應(yīng)注意分段施工，合理分段，避免長度過長，應(yīng)設(shè)置溫度伸縮縫或后澆縫。

 

　　對墻體的養(yǎng)護(hù)效果往往不很理想，在拆除模板后刷上一層養(yǎng)護(hù)劑，可防止混凝土內(nèi)部水分的過度揮發(fā)，并應(yīng)進(jìn)行充分的澆水養(yǎng)護(hù)，以保證水泥的充分水化。

 

　　3.3 從結(jié)構(gòu)設(shè)計來控制

 

　　為防止墻板結(jié)構(gòu)的裂縫，在結(jié)構(gòu)設(shè)計方面主要應(yīng)考慮好溫度鋼筋的設(shè)計（水平筋），充分利用構(gòu)造鋼筋的作用以減小墻板結(jié)構(gòu)的溫度應(yīng)力和收縮應(yīng)力。

 

　　由于引起墻板裂縫的主要因素是水化熱及降溫引起的拉應(yīng)力，所以必須盡可能減少入模溫度，應(yīng)分層散熱澆灌，預(yù)防激烈的溫、濕度變化，為混凝土創(chuàng)造充分應(yīng)力松弛的條件。

 

　　應(yīng)避免結(jié)構(gòu)突變，（或斷面突變），產(chǎn)生應(yīng)力集中，導(dǎo)致應(yīng)力集中裂縫。當(dāng)不能避免斷面突變時，如在孔洞和變斷面的轉(zhuǎn)角部位，由于溫度收縮作用，也會引起應(yīng)力集中，此時應(yīng)作局部處理，做成逐漸變化的過度形式，同時加配鋼筋。

 

　　3.4 配筋對控制裂縫的作用

 

　　鋼筋會約束收縮，但不能阻止收縮，它對鋼筋混凝土收縮的約束作用會在混凝土中產(chǎn)生拉應(yīng)力，在鋼筋內(nèi)引起壓應(yīng)力。增加鋼筋數(shù)量會減少收縮，但會增加混凝土的拉應(yīng)力，如果鋼筋很多，約束可能會很大，也足以引起混凝土開裂。

 

　　鋼筋混凝土中配筋率對混凝土中自約束有很大的影響。 “適當(dāng)”的構(gòu)造配筋能夠提高混凝土的極限拉伸，對控制混凝土的溫度收縮裂縫及收縮裂縫有積極的作用。在墻板結(jié)構(gòu)中，采取增配構(gòu)造鋼筋的措施，使構(gòu)造鋼筋起到溫度筋的作用，能有效地提高混凝土的抗裂性能。

 

　　構(gòu)造筋的配筋原則應(yīng)做到“細(xì)一點、密一點”。即配筋應(yīng)盡可能采用小直徑，小間距設(shè)計。提高混凝土結(jié)構(gòu)的含鋼率或減小鋼筋直徑都可提高材料的抗裂性能，但減小鋼筋直徑、加密間距要比提高含鋼率效果明顯一些。采用直徑8-14mm的鋼筋和100-150mm間距是比較合理的，結(jié)構(gòu)全截面的配筋率不宜小于 0.3%，應(yīng)在0.3-0.5%之間。受力筋如能滿足變形的構(gòu)造要求則不再增加溫度筋；構(gòu)造筋不能起到抗約束作用的，應(yīng)適當(dāng)增加溫度筋。