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淺析混凝土剪力墻裂縫原因及控制

2006-11-25 00:47    【  【打印】【我要糾錯(cuò)】

  1. 引言

  隨著建筑技術(shù)的發(fā)展,建筑物的高度越來(lái)越高,對(duì)于一般的高層建筑,在設(shè)計(jì)中普遍采用現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),并使用大流動(dòng)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(shí)也帶來(lái)一個(gè)問(wèn)題—結(jié)構(gòu)裂縫,如果發(fā)生裂縫,會(huì)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(duì)于墻板結(jié)構(gòu)的裂縫也應(yīng)引起足夠的重視。

  2.  墻板裂縫的產(chǎn)生原因

  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(guò)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(shí)砼就會(huì)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(zhǎng)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(huì)產(chǎn)生裂縫。對(duì)于框架柱與外墻連體的節(jié)間來(lái)講,大體積砼的框架柱可視為一個(gè)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(shí),墻體已開(kāi)始降溫收縮,由于連結(jié)在一起的兩個(gè)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(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。內(nèi)部約束主要有:砼墻內(nèi)配筋對(duì)砼收縮變形的約束;墻體內(nèi)收縮變形小的部分對(duì)收縮變形大的部分的約束;墻體內(nèi)暗柱、暗梁對(duì)墻板收縮變形的約束;長(zhǎng)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(shí),則墻體砼出現(xiàn)開(kāi)裂,尤其是早期砼容易開(kāi)裂,因?yàn)轫旁缙诳估瓘?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)0.3~0.5m,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”。

  2.3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(jí)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(xiàn)段比較的平面形狀,墻體產(chǎn)生裂縫的較多,而曲線(xiàn)、弧線(xiàn)和折線(xiàn)較多的建筑物墻體裂縫卻極少。因?yàn)橹本(xiàn)是兩點(diǎn)的最短距離,直線(xiàn)墻收縮變形的內(nèi)約束較大,直線(xiàn)方向無(wú)伸展的余地。而曲線(xiàn)、弧線(xiàn)、折線(xiàn)有一定的伸展余地,內(nèi)約束力比直線(xiàn)墻小。

  2.4外力作用引起墻體裂縫。

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

  3.  控制措施

  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(jí)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(shí)間在鋼筋的下方會(huì)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(guò)規(guī)定,不僅增加了混凝土的收縮,同時(shí)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(duì)控制墻板裂縫是很不利的。

  3.2  從施工組織來(lái)來(lái)控制

  對(duì)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(kāi)始澆注時(shí)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)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(jì),根據(jù)混凝土的凝結(jié)時(shí)間對(duì)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)。混凝土的初凝時(shí)間并不是混凝土不致出現(xiàn)冷縫的終凝時(shí)間,實(shí)際上在此時(shí)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(shí),對(duì)混凝土進(jìn)行振動(dòng),同樣也會(huì)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(duì)于箱型基礎(chǔ)中底板上長(zhǎng)墻的裂縫往往是難以避免的,這種裂縫可通過(guò)設(shè)置溫度鋼筋來(lái)克服,通過(guò)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(shí)在底板上外墻混凝土澆筑時(shí),應(yīng)注意分段施工,合理分段,避免長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng),應(yīng)設(shè)置溫度伸縮縫或后澆縫。

  對(duì)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(guò)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(jì)來(lái)控制

  為防止墻板結(jié)構(gòu)的裂縫,在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面主要應(yīng)考慮好溫度鋼筋的設(shè)計(jì)(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(shí),如在孔洞和變斷面的轉(zhuǎn)角部位,由于溫度收縮作用,也會(huì)引起應(yīng)力集中,此時(shí)應(yīng)作局部處理,做成逐漸變化的過(guò)度形式,同時(shí)加配鋼筋。

  3.4  配筋對(duì)控制裂縫的作用

  鋼筋會(huì)約束收縮,但不能阻止收縮,它對(duì)鋼筋混凝土收縮的約束作用會(huì)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(huì)減少收縮,但會(huì)增加混凝土的拉應(yīng)力,如果鋼筋很多,約束可能會(huì)很大,也足以引起混凝土開(kāi)裂。

  鋼筋混凝土中配筋率對(duì)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(duì)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(diǎn)、密一點(diǎn)”。即配筋應(yīng)盡可能采用小直徑,小間距設(shè)計(jì)。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(mǎn)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。

 。ê幽狭ńㄖ瘓F(tuán)有限公司    陳紅茹 鄭朝林)

延伸閱讀:剪力墻 裂縫
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