剪力墻墻體豎向微小裂縫的預(yù)防與控制措施探討

1、剪力墻墻體豎向微小裂縫的預(yù)防與控制措施探討摘 要：目前許多高層建筑的筒體部分采用鋼板混凝 土組合剪力墻，即在高強(qiáng)、高性能混凝土中加入鋼板或者在 鋼框架隔板之間澆筑高強(qiáng)、高性能混凝土，然而工程中混凝 土的開裂可謂是“多發(fā)病” ，當(dāng)混凝土開裂嚴(yán)重時(shí)，其對(duì)結(jié) 構(gòu)的整體受力性能和耐久性能都會(huì)造成致命影響。文章從現(xiàn) 場實(shí)際情況出發(fā)，研究剪力墻的豎向微小裂縫產(chǎn)生的原因及 預(yù)防與控制措施，對(duì)提高剪力墻結(jié)構(gòu)的質(zhì)量有借鑒性意義。關(guān)鍵詞：剪力墻結(jié)構(gòu)；質(zhì)量通??；豎向微小裂縫二、工程概況某工程 1#-4# 住宅樓均為剪力墻結(jié)構(gòu)，平面造型相似， 基礎(chǔ)均為板式筏形基礎(chǔ)；地上 28 層高層部分附帶 8 層多層 部分，地下二

2、層；其中 1#、2#、 4#樓混凝土由同一家商混公 司A提供，3#樓混凝土由另一家商混公司B提供；但在1#-3#樓主體施工中均發(fā)現(xiàn)，相同部位剪力墻均出現(xiàn)局部墻體豎向 微小裂縫，主要集中在地下部分及地上 1 層。地下部分此位 置豎向鋼筋與水平鋼筋均為三級(jí) 12200 的鋼筋，墻厚 250mm ;墻長 5500mm。三、剪力墻豎向微裂縫產(chǎn)生原因 剪力墻結(jié)構(gòu)中墻體產(chǎn)生豎向微小裂縫的原因較多，情況 也較為復(fù)雜，但近年來剪力墻微小裂縫發(fā)生的幾率明顯上 升，其中主要有以下幾點(diǎn)：水泥水化熱，環(huán)境溫度的變化， 混凝土的收縮變形，約束失衡，混凝土養(yǎng)護(hù)不足，墻體保護(hù) 層過大。3.1、水泥水化熱 水泥水化的過程中會(huì)

3、產(chǎn)生大量水化熱，而城市混凝土剪 力墻一般斷面較厚，并且由于混凝土導(dǎo)熱性能較差，聚集在 結(jié)構(gòu)物內(nèi)部的水化熱不易散失，混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度急劇上 升。相關(guān)工程實(shí)踐表明，水泥水化溫升約為15C30C，有時(shí)甚至可達(dá)到40 C。因水泥水化熱引起的混凝土絕熱溫升與 水泥品種和水泥用量有關(guān)，并與混凝土齡期呈指數(shù)增長關(guān) 系，混凝土澆筑 2 4d 絕熱溫升最高。由于澆筑初期混凝土 彈性模量和強(qiáng)度較低，對(duì)因水化熱引起的溫升影響不大，相 應(yīng)齡期的結(jié)構(gòu)溫度應(yīng)力也比較小。隨著混凝土齡期的增長， 混凝土彈性模量增大，因混凝土內(nèi)部的降溫收縮而受到的約 束也越來越大，結(jié)構(gòu)將產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力，這種拉應(yīng)力大于 相應(yīng)齡期混凝土的抗拉

4、強(qiáng)度時(shí)，結(jié)構(gòu)開裂。3.2、環(huán)境溫度的變化 在混凝土結(jié)構(gòu)的施工養(yǎng)護(hù)階段，環(huán)境溫度的變化對(duì)混凝 土內(nèi)外溫差有很大影響。外界氣溫越高，混凝土的入模溫度 也越高，混凝土內(nèi)部溫度越高。施工養(yǎng)護(hù)期間環(huán)境溫度急劇 變化特別是當(dāng)寒潮到來時(shí)，混凝土表面溫度迅速降低，而若 此時(shí)混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部仍處升溫階段，將會(huì)在結(jié)構(gòu)表面形成較 大的溫度梯度，限制混凝土急劇收縮，從而引起較大的溫度 應(yīng)力，在混凝土結(jié)構(gòu)表面產(chǎn)生裂縫?；炷两Y(jié)構(gòu)的內(nèi)外溫差 =混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部中心點(diǎn)的溫度 -相應(yīng)齡期混凝土表面溫度， 其中混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部中心點(diǎn)的溫度是澆筑溫度、水化熱的絕 熱溫升、結(jié)構(gòu)物散熱降溫等因素的疊加；混凝土表面溫度可近似取 為環(huán)境溫度。

5、可見環(huán)境溫度的變化直接影響結(jié)構(gòu)內(nèi)外溫差， 進(jìn)而影響溫度應(yīng)力，所以在施工、養(yǎng)護(hù)過程中充分考慮環(huán)境 溫度的變化、做好保溫措施對(duì)于減小內(nèi)外溫差、控制溫度裂 縫具有重要意義。3.3、混凝土的收縮變形 混凝土的收縮變形包含兩個(gè)階段：硬化初期水泥是凝結(jié) 固化過程所產(chǎn)生的體積收縮和后期混凝土內(nèi)部自由水分的 蒸發(fā)所引起的干縮。影響混凝土結(jié)構(gòu)收縮變形的因素如下：（1）混凝土的配合比。水灰比越大、水泥用量越多，混凝 土收縮越大，而良好的骨料級(jí)配對(duì)混凝土的收縮有限制作 用；（2）干燥失水。 干燥失水是導(dǎo)致混凝土收縮的重要原因， 所以結(jié)構(gòu)養(yǎng)護(hù)溫度、濕度是影響其水分保持的重要因素。工 程實(shí)踐表明，高溫濕養(yǎng)可加快水化作用

6、，從而減少混凝土中 自由水分的含量，減小收縮； （ 3）體表比（構(gòu)件體積與其表 面積的比值）。試驗(yàn)表明體表比決定了混凝土中水分的蒸發(fā) 速度，體表比越小構(gòu)件的收縮量越大。3.4、約束失衡 在剪力墻結(jié)構(gòu)中約束分為內(nèi)部約束和外部約束。其中內(nèi) 部約束包括： （ 1）混凝土墻體內(nèi)配筋對(duì)混凝土收縮變形的約 束；當(dāng)設(shè)計(jì)的剪力墻水平分布筋與豎向配筋配筋率過小時(shí)， 就會(huì)使墻體鋼筋骨架的內(nèi)力無法平衡混凝土的溫度應(yīng)力產(chǎn) 生的收縮，就會(huì)在剪力墻體表面產(chǎn)生豎向裂縫。這是較為常 見的內(nèi)外約束失衡； （ 2）墻體內(nèi)收縮較小的部位對(duì)收縮較大 的部位的約束；當(dāng)現(xiàn)場墻體豎向鋼筋或水平鋼筋間距綁扎不 均勻時(shí)就會(huì)使墻體不同部位約束不

7、同； （ 3）墻體內(nèi)暗柱、暗 梁對(duì)墻板收縮變形的約束； （ 4）長度大的砼墻，墻端與墻中 收縮變形的相互約束。外部約束包括： （ 1）墻體以下的基礎(chǔ) 對(duì)墻體的約束；（2）墻體頂上的樓板或梁對(duì)墻體的約束； （ 3） 混凝土收縮產(chǎn)生的約束。3.5、混凝土養(yǎng)護(hù)不足 混凝土養(yǎng)護(hù)對(duì)于控制混凝土裂縫相當(dāng)重要，當(dāng)混凝土墻 體模板過早拆除時(shí)，此時(shí)墻體的抗裂強(qiáng)度較小，由于剪力墻 墻體表面的水分蒸發(fā)時(shí)需要吸熱，使剪力墻表面急劇降溫， 墻體內(nèi)部溫度較高，形成內(nèi)外溫差較大，此時(shí)墻體表面混凝 土發(fā)生收縮， 由于混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)間較短， 表面抗裂強(qiáng)度較低， 從而形成墻體表面豎向微裂縫。3.6、墻體保護(hù)層過大設(shè)計(jì)保護(hù)層不當(dāng)或施

8、工中保護(hù)層控制不到位都會(huì)產(chǎn)生墻體豎向微小裂縫。剪力墻墻體內(nèi)鋼筋骨架對(duì)混凝土有約束 作用，此約束力距離鋼筋越近約束力越強(qiáng)，當(dāng)墻體保護(hù)層過 大時(shí)，混凝土產(chǎn)生收縮，在剪力墻墻體表面產(chǎn)生溫度應(yīng)力， 此應(yīng)力大于鋼筋的約束力，即在混凝土表面產(chǎn)生豎向微小裂 縫。四、預(yù)防與控制措施為了更好的控制剪力墻墻體微小豎向裂縫， 在 4#樓施工 時(shí)，提出了兩種控制裂縫發(fā)生的措施，具體見下表1。通過觀察發(fā)現(xiàn)，控制約束對(duì)于控制墻體豎向微裂縫較為 明顯，由此可以判斷 1#-3#樓墻體微小裂縫產(chǎn)生的主要原因 是墻體配筋不合理導(dǎo)致。因此筆者認(rèn)為控制墻體豎向微小裂 縫應(yīng)從以下兩點(diǎn)出發(fā)： （1）加強(qiáng)約束；（ 2）確保標(biāo)準(zhǔn)化施工。4.

9、1、加強(qiáng)約束 在設(shè)計(jì)過程中，對(duì)于墻體較長的剪力墻一定要控制好墻 體內(nèi)部配筋，對(duì)于較長墻體應(yīng)加強(qiáng)水平鋼筋與豎向鋼筋的配 筋，通過改變墻體鋼筋間距或直徑來提高墻體的約束力，這 樣可以降低裂縫產(chǎn)生的概率。此外，如果較長墻體通過調(diào)整水平鋼筋與豎向鋼筋配筋 后對(duì)控制裂縫影響較低時(shí)，應(yīng)該考慮在其中部考慮加暗柱來 平衡端部邊緣構(gòu)件與墻體之間的受力平衡，通過調(diào)整暗柱的 位置與尺寸數(shù)量來控制裂縫產(chǎn)生的概率。4.2、確保標(biāo)準(zhǔn)化施工目前， 國內(nèi)鋼筋工、 木工、混凝土工等都是師父帶出來， 很多都是通過在現(xiàn)場學(xué)習(xí)而成，在學(xué)習(xí)的過程中，可能實(shí)際 進(jìn)行操作，此外國內(nèi)此等工種沒有具體的考核制度，這些可 能導(dǎo)致現(xiàn)場鋼筋間距控制不到位，或者墻體養(yǎng)護(hù)時(shí)間過短， 這樣就導(dǎo)致現(xiàn)場剪力墻產(chǎn)生豎向微小裂縫。為了減少或者避免墻體微小裂縫，必須加強(qiáng)現(xiàn)場施工管 理及提高施工人員的素質(zhì)與作業(yè)技能，在不斷加強(qiáng)管理并且 提高施工人員的技能的前提下，才可以保證標(biāo)準(zhǔn)化施工，才 能保證施工質(zhì)量，從而避免墻體微小豎向裂縫的產(chǎn)生。五、結(jié)束語 剪力墻墻體豎向微小裂縫產(chǎn)生的原因較為復(fù)雜，本文根 據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況提出產(chǎn)生此裂縫的三種原因，通過現(xiàn)場實(shí)際 施工及比對(duì)分析，總結(jié)出產(chǎn)生裂縫的主要原因即約束失衡， 采用調(diào)整墻體