高層住宅預(yù)拌混凝土剪力墻裂縫原因分析及治理

1、-. z.高層住宅預(yù)拌混凝土剪力墻裂縫的原因分析與治理摘 要本文介紹了高層住宅混凝土剪力墻裂縫的主要特征，分析預(yù)拌混凝土剪力墻裂縫產(chǎn)生的自身原因、構(gòu)造原因和施工原因，并針對裂縫的成因相應(yīng)提出了治理預(yù)防措施、對策和修復(fù)處理方案。關(guān)鍵詞高層住宅；混凝土；剪力墻裂縫；治理預(yù)防措施；處理方案隨著人民物質(zhì)生活水平的提高以及城市向空間發(fā)展，高層住宅得到了空前的發(fā)展。特別國家對節(jié)能和環(huán)保問題的高度重視，預(yù)拌混凝土已在城鄉(xiāng)建設(shè)中廣泛使用，加快了工程施工進(jìn)度，降低了工人的勞動強(qiáng)度，混凝土質(zhì)量較以前有較大的提升。但在工程應(yīng)用的過程中混凝土構(gòu)件也出現(xiàn)了不少問題，現(xiàn)澆剪力墻施工質(zhì)量直接決定工程結(jié)構(gòu)的安全性，所以對剪力

2、墻結(jié)構(gòu)裂縫應(yīng)引起足夠的重視。本文通過*小區(qū)剪力墻出現(xiàn)裂縫的工程實(shí)例，分析裂縫的原因，并進(jìn)行綜合處理，為此類裂縫的防治提供參考。1 工程概況*小區(qū)是十六幢高層住宅，地下室 3 層，地上 33 層，總建筑面積約為 38 萬平方米（地上面積約34.5 萬平方米，地下面積約 3.5 萬平方米），6 層以下為 C50 混凝土，711 層為 C45 混凝土，1222 層為 C40 混凝土，22 層以上為 C30 混凝土。主體結(jié)構(gòu)形式為框架剪力墻，全部采用預(yù)拌混凝土，通過混凝土輸送泵將混凝土送達(dá)作業(yè)層面施工。2 剪力墻裂縫位置與數(shù)量的分布持點(diǎn)及規(guī)律2011 年 8 月 5 日，當(dāng)工程施工到 22 層時發(fā)現(xiàn)

3、19 層剪力墻墻體東、西面兩段長墻上出現(xiàn)5 條豎向裂縫，于是建設(shè)、監(jiān)理以及施工方技術(shù)人員對主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面認(rèn)真檢查發(fā)現(xiàn)，混凝土剪力墻墻體裂縫的主要特征如下：（1）絕大多數(shù)是豎向裂縫，多數(shù)裂縫長度接近墻高，兩端逐漸變??；裂縫發(fā)生在附墻柱和暗柱附近兩側(cè) 1m 左右、墻的中部等地方；以接近45的斜裂紋出現(xiàn)在墻的端部，都具有中間寬、兩頭尖的外形特征，并且在墻體兩面對稱出現(xiàn)。（2）裂縫寬度一般不大，走向與樓面接近垂直，不穿樓層，高出樓板面約 0.3m，大多數(shù)裂縫不大于0.2mm，少部分大于 0.3mm。（3）強(qiáng)度等級高的混凝土比強(qiáng)度等級低的混凝土開裂多。（4）裂縫出現(xiàn)時間多在拆模后不久，有的還與周圍環(huán)境

4、溫度變化有關(guān)；隨著時間推移，裂縫繼續(xù)發(fā)展，數(shù)量增多，但縫寬一般增大不多。3 預(yù)拌混凝土剪力墻裂縫產(chǎn)生原因分析我們對裂縫進(jìn)行了詳細(xì)調(diào)查分析，其中具體包括混凝土的原材料水泥、砂、石、外加劑和配合比、施工工藝、混凝土施工日記、環(huán)境條件、模板、早期養(yǎng)護(hù)、混凝土強(qiáng)度試驗(yàn)、鋼筋的保護(hù)層、截面尺寸、鋼筋位置及數(shù)量、坍落度等方面。發(fā)現(xiàn)影響預(yù)拌混凝土剪力墻裂縫因素很多，如混凝土原材料質(zhì)量、配合比設(shè)計、人員素質(zhì)、生產(chǎn)單位與使用單位的相互配合、設(shè)計構(gòu)造、配筋率，混凝土的攪拌、運(yùn)輸、澆筑、振搗施工方法及養(yǎng)護(hù)條件等等均有關(guān)聯(lián)。預(yù)拌混凝土剪力墻裂縫的主要原因如下：3.1 混凝土剪力墻墻體干燥收縮裂縫剪力墻混凝土在制備的過

5、程當(dāng)中，水泥、摻合料與水拌合后體積膨脹，但入模成型后，隨著混凝土水化反應(yīng)的發(fā)生，混凝土中的部分水份被吸收、部分水份蒸發(fā)，體積將有一定的縮小?；炷恋捏w積收縮，使其產(chǎn)生應(yīng)力，當(dāng)收縮快和大時混凝土就會產(chǎn)生裂縫。從裂縫的主要特征可以得知大多數(shù)均屬于收縮裂縫，主要成因有混凝土強(qiáng)度等級高及高層建筑務(wù)必會造成水泥用量過多、養(yǎng)護(hù)不良等。3.2 溫度引起的裂縫剪力墻體裂紋的分布狀態(tài)和引起裂紋的主要原因是溫度收縮裂紋?；炷翉?qiáng)度等級高，則水泥用量大，導(dǎo)致水泥水化熱高、混凝土收縮大。因剪力墻的兩端絕對嵌固，當(dāng)混凝土剪力墻部水泥水化熱的溫度高，而墻板兩側(cè)隨環(huán)境溫度而降低產(chǎn)生冷縮，又受到混凝土部約束，則產(chǎn)生兩側(cè)表層裂

6、縫。墻表面的溫度低于部的溫度，自約束產(chǎn)生的溫度應(yīng)力在混凝土表面為拉應(yīng)力；由于水份蒸發(fā)，墻體表面的濕度低于部的濕度，混凝土表面的干縮大于部，外收縮有差異，混凝土表面的收縮應(yīng)力大于部。當(dāng)溫度收縮應(yīng)力大于當(dāng)時混凝土具有的抗拉強(qiáng)度時，裂紋就有可能在墻體上由表及里地出現(xiàn)、發(fā)展。3.3 構(gòu)造設(shè)計原因產(chǎn)生裂縫剪力墻和筒體等豎向結(jié)構(gòu)的設(shè)計都充分考慮了荷載的作用，配置了必要數(shù)量的豎向鋼筋，而水平方向鋼筋通常是按傳統(tǒng)的構(gòu)造要求配置的，沒有考慮溫度收縮的影響，而且大多是放置在豎向鋼筋的里側(cè)，構(gòu)造鋼筋太少，使得不能有效地起到控制墻體溫度收縮裂紋的作用。3.4 施工質(zhì)量較差而導(dǎo)致混凝土收縮而產(chǎn)生的裂縫實(shí)踐證明，原材料質(zhì)

7、量不良、配合比設(shè)計不當(dāng)、坍落度控制不好、施工任意加水及混凝土養(yǎng)護(hù)不良等，均會導(dǎo)致混凝土收縮而產(chǎn)生的裂縫，另外高層住宅混凝土采用泵送施工方法，由于泵送混凝土坍落度比較大，必然導(dǎo)致混凝土收縮增加，產(chǎn)生裂縫的可能性增大。3.5 模板支架不規(guī)和拆模不當(dāng)產(chǎn)生裂縫模板支架不規(guī)和拆模過早、拆模不當(dāng)。模板在澆筑混凝土前淋水不足，過分干燥，澆筑混凝土后，因模板吸水量大，導(dǎo)致混凝土的收縮，產(chǎn)生塑性收縮裂縫。4 防止預(yù)拌混凝土剪力墻體裂縫的治理預(yù)防措施及對策引起墻體裂縫的原因較為復(fù)雜，從預(yù)拌混凝土剪力墻體裂縫的成因看，只有嚴(yán)格把握混凝土原材料質(zhì)量、拌制計量和運(yùn)輸、施工這四個環(huán)節(jié)。采取一條主線貫穿，多方管理結(jié)合”的方

8、法，對混凝土從原材、配比、外加劑、計量、運(yùn)輸、澆筑、養(yǎng)護(hù)等環(huán)節(jié)進(jìn)行全方面的控制管理，才能防止裂縫的產(chǎn)生。根據(jù)本人經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為采取以下措施可以減少裂縫的產(chǎn)生。4.1 注重配合比的設(shè)計優(yōu)化、嚴(yán)格控制水灰比和原材料4.1.1 進(jìn)一步優(yōu)化混凝土配合比設(shè)計，嚴(yán)格控制水灰比（1）配合比的設(shè)計應(yīng)符合 JGJ 552011 普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程和 GB/T149022003預(yù)拌混凝土。除了要滿足強(qiáng)度要求外，還要考慮運(yùn)輸、泵送等因素?？茖W(xué)的配合比設(shè)計，應(yīng)該考慮適宜的坍落度、適宜的砂率、適宜的外加摻合料，選用高性能混凝土如采用補(bǔ)償收縮混凝土，在混凝土中摻入適量的膨脹劑，使混凝土產(chǎn)生微量膨脹來補(bǔ)償其產(chǎn)生的收縮。（2

9、）精心設(shè)計混凝土配合比。在保證混凝土具有良好的工作性能的情況下，應(yīng)盡可能地降低混凝土的單位用水量，采用三低（低砂率、低坍落度、低水灰比）、二摻（摻高效減水劑、高性能引氣劑）、一高（高粉煤灰摻量）”的設(shè)計準(zhǔn)則，生產(chǎn)出高強(qiáng)度、高韌性、低熱和高抗拉的抗裂混凝土。（3）嚴(yán)格控制水灰比。由于運(yùn)輸過程中的種種原因，預(yù)拌混凝土攪拌運(yùn)輸車到現(xiàn)場后不能順利泵送（造成混凝土坍落度?。?，有的現(xiàn)場操作工人往攪拌運(yùn)輸車加水，以達(dá)到能泵送的目的，易造成混凝土剪力墻體裂縫，必須嚴(yán)格禁止。水灰比的降低，將會提高混凝土的彈性模量、抗裂性能；在保證混凝土質(zhì)量的前提下，盡量降低水泥、砂用量，提高石子用量。4.1.2 注重混凝土原材

10、料選料、用量控制裂縫預(yù)拌混凝土生產(chǎn)應(yīng)該加強(qiáng)原材料質(zhì)量檢測和控制，并建議對預(yù)拌混凝土廠家的原材料復(fù)試也要實(shí)行監(jiān)理見證取樣送檢制度，特別是砂石的含水量和含泥量的檢測和控制，以確?；炷帘旧淼馁|(zhì)量穩(wěn)定，進(jìn)一步優(yōu)化混凝土配合比，提高混凝土抗裂能力，在拌和操作過程中嚴(yán)格按施工規(guī)要求執(zhí)行。（1）有條件時選用 540mm 粒徑的優(yōu)化級配石，若采用非泵送方法澆搗混凝土更有利于抗裂。（2）水泥宜選用水化熱較低的水泥；強(qiáng)度較高的水泥能減少水泥用量，有利于防裂。外加劑選用減水率較高的高效減水劑以及性能優(yōu)越的膨脹劑，若為泵送混凝土還須摻入緩凝劑，最好選用復(fù)合型外加劑，既滿足多種性能要求，又方便施工。（3）摻入適量的減

11、水劑，可以大大減少用水量，從而在水灰比不變的情況下，可減少水泥的用量，降低混凝土的收縮量；加入適量的粉煤灰、礦粉等摻合料，可改善混凝土的特性，提高可泵性，降低水化熱，增加密實(shí)度，減少混凝土的收縮。4.2 優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計措施，提高結(jié)構(gòu)抗裂性（1）增配構(gòu)造筋，提高抗裂性能。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)盡可能采用細(xì)徑密排（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。大量實(shí)例證明水平鋼筋間距150200mm 的泵送混凝土墻體極易產(chǎn)生豎立裂縫，提高墻體的強(qiáng)度和剛度是防止墻體開裂的有效措施，可適當(dāng)增加墻體厚度和配筋率。由于墻體裂縫是豎向產(chǎn)生，合理利用

12、橫向分布筋，適當(dāng)增加墻體水平構(gòu)造配筋，將水平筋置于豎向鋼筋外側(cè)，混凝土強(qiáng)度越高，越要重視這個問題。所以建議水平鋼筋宜采用細(xì)的螺紋筋，水平鋼筋間距宜控制在100125mm。（2）墻體筋設(shè)計最好采用雙層雙向鋼筋，角部設(shè)置放射筋，預(yù)留洞口等薄弱部位應(yīng)設(shè)置加強(qiáng)筋。水、電管線避免重疊交叉。（3）建筑物澆筑量大，根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計，嚴(yán)格按規(guī)合理設(shè)置后澆帶和變形縫，減少剪力墻熱脹冷縮的絕對變形量，釋放混凝土的收縮，避免收縮應(yīng)力的積累和集中是防止溫度應(yīng)力產(chǎn)生的有效措施。在高大建筑物為了施工過程中減少由于混凝土收縮造成結(jié)構(gòu)開裂的可能性，應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)條件采取抗放結(jié)合”的綜合措施。（4）取消墻體與柱子的固定連接，通過墻體與

13、柱子的分離來減少墻體的約束應(yīng)力，盡可能使墻體能夠自由收縮，從而避免裂縫出現(xiàn)。（5）對現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)的端山墻、端開間的縱墻、頂層和底層墻體，均宜（比按計算）需要適當(dāng)增加配置水平和豎向分布鋼筋配筋數(shù)量；剪力墻結(jié)構(gòu)角部設(shè)置放射筋，預(yù)留洞口等薄弱部位應(yīng)設(shè)置加強(qiáng)筋。（6）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，所以在易產(chǎn)生應(yīng)力集中的薄弱環(huán)節(jié)采取加強(qiáng)措施。4.3 重視施工技術(shù)優(yōu)化、加強(qiáng)施工過程重點(diǎn)工序質(zhì)量控制控制預(yù)拌混凝土剪力墻體裂縫的最關(guān)鍵加強(qiáng)施工技術(shù)優(yōu)化，規(guī)混凝土施工質(zhì)量細(xì)節(jié)，根據(jù)工程結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、不同強(qiáng)度等級、部位等工程施工的實(shí)際情況，做好施工準(zhǔn)備工作，編制行之有效、切合實(shí)際、施工方

14、便的預(yù)拌混凝土澆筑施工工藝操作規(guī)程、技術(shù)保證措施等專項(xiàng)方案。充分考慮混凝土澆筑位置、施工順序、分層厚度和施工縫處理等因素，對現(xiàn)場人員進(jìn)行技術(shù)交底，定崗定位，明確分工和責(zé)任，建立獎罰制度，并嚴(yán)格按專項(xiàng)施工技術(shù)專項(xiàng)方案、施工規(guī)要求精心施工。（1）鋼筋綁扎、模板制作、安裝，混凝土澆筑均應(yīng)嚴(yán)格按設(shè)計圖紙、國家施工規(guī)規(guī)定、工藝標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)交底進(jìn)行施工并切實(shí)認(rèn)真控制。（2）鋼筋質(zhì)量工序控制。鋼筋綁扎位置要正確，保護(hù)層厚度要準(zhǔn)確，外層鋼筋之間的拉鉤可改進(jìn)成方箍加以支撐，縱橫向筋采取綁扎，每個交叉點(diǎn)都應(yīng)綁扣，綁扣不要在一個方向，不要超出規(guī)規(guī)定；鋼筋表面應(yīng)潔凈，鋼筋代換必須考慮對構(gòu)件抗裂性能的影響。（3）模板質(zhì)量

15、工序控制。確保模板工程的剛度、穩(wěn)定性，拼縫嚴(yán)密，加固可靠，定位準(zhǔn)確。 模板構(gòu)造要合理，采用保溫性能較好的18mm 大面積多層夾板，在混凝土澆筑前要檢查模板支撐保證牢固可靠并保持模板濕潤，并保證拆模時，混凝土達(dá)到一定的強(qiáng)度，防止施工荷載作用下，模板變形過大造成開裂，以防止模板各構(gòu)件間的變形不同而導(dǎo)致混凝土裂縫。（4）根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際認(rèn)真科學(xué)合理的編制澆筑和泵送混凝土施工專項(xiàng)施工方案，科學(xué)確定澆筑順序和方向，按規(guī)要求留置施工縫，對施工縫的處理要符合要求。符合設(shè)計要求后方可進(jìn)行澆筑，運(yùn)至澆筑地點(diǎn)混凝土的坍落度應(yīng)符合要求，當(dāng)有離析時，應(yīng)進(jìn)行二次攪拌，以排除混凝土因泌水在粗骨料、水平鋼筋下部產(chǎn)生的水份和空

16、隙，提高混凝土與鋼筋握裹力，達(dá)到防止混凝土剪力墻的裂縫的目的，攪拌時間由試驗(yàn)確實(shí)。（5）嚴(yán)格混凝土的坍落度，運(yùn)輸和施工過程中嚴(yán)禁往攪拌罐任意加水，炎熱季節(jié)施工，宜用濕罩布、濕草袋等遮蓋混凝土輸送管，避免直射。嚴(yán)寒季節(jié)施工，宜用保溫材料包裹混凝土輸送管，防止管混凝土受凍，并保證混凝土的入模溫度。（6）剪力墻施工過程混凝土澆筑采用自然流淌，按照一個坡度、分層澆筑、循序漸進(jìn)、一次到項(xiàng)、二次振搗”二十字方針的澆筑工藝，應(yīng)采取長條流水作業(yè)分段、斜面分層澆筑，均勻上升，加強(qiáng)二次振搗工藝技術(shù)。對澆筑剪力墻，則應(yīng)當(dāng)對其采取分層澆筑混凝土，結(jié)合工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，其分層厚度適宜控制在45cm 以，對于不同振搗器，分層

17、厚度應(yīng)采取適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。澆筑后的混凝土，在振搗時間界限以前，應(yīng)進(jìn)行二次振搗，二次振搗可以增加混凝土的密實(shí)度，改善混凝土強(qiáng)度，提高防滲性和抗裂性，消除混凝土由于沉陷產(chǎn)生的裂紋和細(xì)縫，以排除混凝土因泌水在粗骨料、水平鋼筋下部產(chǎn)生的水份和空隙，提高混凝土與鋼筋握裹力，達(dá)到防止混凝土剪力墻的裂縫的目的。（7）混凝土自高度處傾落時，其自由傾落高度不宜超過2m，如自由下落高度較大時，應(yīng)使用竄桶或溜管下料，以防止混凝土產(chǎn)生離析。（8）墻柱和頂梁板分開澆筑，絕不要一同施工；否則，會造成更多裂縫產(chǎn)生。（9）澆筑核心筒時，在電梯廳進(jìn)口處的角部留置呈倒八字形的施工縫，以適當(dāng)延遲洞口上方混凝土的澆筑時間，使墻體混凝土完

18、成一部分收縮，可以有效地防止裂紋的出現(xiàn)。澆筑剪力墻合攏部位易出現(xiàn)浮漿積聚，必須排除浮漿或適當(dāng)填入與混凝土同規(guī)格的石料，避免在浮漿積聚處形成局部混凝土強(qiáng)度不足的軟弱部位以及出現(xiàn)較多的收縮裂紋。（10）加強(qiáng)對預(yù)拌混凝土現(xiàn)場監(jiān)控力度專人檢測混凝土的坍落度和攪拌時間。4.4 改進(jìn)養(yǎng)護(hù)工藝，晚拆模、加強(qiáng)后期保溫保濕養(yǎng)護(hù)是防治裂縫的關(guān)鍵（1）剪力墻墻體混凝土澆筑完畢，混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度 13d 后，未拆除模板前，改變混凝土養(yǎng)護(hù)方法，設(shè)置采用了專用的頂端自動噴水系統(tǒng)澆水養(yǎng)護(hù)工藝。通過環(huán)向高壓泵將壓力水輸向環(huán)向施工給水管網(wǎng)，給水管網(wǎng)主管采用直徑100 鍍鋅鋼管，剪力墻墻體當(dāng)必要時應(yīng)及時松動兩側(cè)模板，離縫 35

19、mm，就近接入連接在墻體頂部架設(shè)淋水養(yǎng)護(hù)噴淋、噴霧的給水支管養(yǎng)護(hù)，可用15的鍍鋅鋼管上鉆上2mm200 細(xì)孔，使孔成喇叭，便于水呈傘狀噴出，利用自來水的壓力對兩個側(cè)面噴灑澆水，效果明顯也節(jié)省人工。帶模養(yǎng)護(hù) 57d，拆除模板后，應(yīng)在墻兩側(cè)覆掛麻袋或蓋草簾等蓋物，養(yǎng)護(hù)時間不少于14d，并對其表面裂縫情況做好觀察記錄。（2）按照可行的技術(shù)方案進(jìn)行保溫、保濕、防風(fēng)等養(yǎng)護(hù)。針對晝夜溫差大，避免直照墻面，混凝土剪力墻面應(yīng)全面在外模板表層面、及時覆蓋草簾；地下室外墻宜盡早回填土，防止白天過多的升溫，造成夜間降溫時收縮過大；定時定人加強(qiáng)保溫和灑水保濕，防止水份快速蒸發(fā)，使養(yǎng)護(hù)期間混凝土表面始終濕潤；設(shè)置碘鎢燈

20、以備溫差較大或寒流來臨時夜間使用。夏季應(yīng)盡量使用蓄水池的水，防止因溫差而導(dǎo)致混凝土剪力墻的裂縫。（3）高強(qiáng)度等級混凝土剪力墻是容易出現(xiàn)早期裂紋的部位。因受環(huán)境的影響要更大一些，當(dāng)大風(fēng)、氣候干燥時，混凝土澆筑后要注意早期養(yǎng)護(hù)，如有條件，拆模后要立即涂刷養(yǎng)護(hù)液，在混凝土表面形成一道保護(hù)膜。（4）所有洞口覆蓋彩條布進(jìn)行臨時封堵，以防止結(jié)構(gòu)部出現(xiàn)穿堂風(fēng)。（5）墻體側(cè)模板拆除時間不能太早，時間一般控制在混凝土澆筑 12 小時后，必須保證混凝土完全硬化后才能松動側(cè)模，模板拆除后，及時在墻面上噴灑養(yǎng)護(hù)劑。剪力墻側(cè)模板拆模時間盡可能晚拆模，拆模后混凝土表面溫度不應(yīng)下降15以上。4.5 降低混凝土原材料的溫度，

21、嚴(yán)格控制入模混凝土溫度降低混凝土原材料的溫度及澆注混凝土溫度是降低溫度應(yīng)力的一個非常重要的措施。首先必須重視水泥的溫度，其次降低砂、石和水的溫度。大體積混凝土最好選在春秋季施工，以降低入模溫度，即使在夏季施工最好采取有效措施降低入模溫度，再者澆筑混凝土?xí)r最好不要讓混凝土在太陽下直接暴曬。施工過程中應(yīng)對碎石灑水降溫，保證水泥庫通風(fēng)良好，自來水可先放入地下蓄水池中降溫。5 預(yù)拌混凝土剪力墻裂縫處理方案裂縫出現(xiàn)不但會影響結(jié)構(gòu)的整體性和剛度，還會引起鋼筋的銹蝕，加速混凝土的碳化降低混凝土的耐久性等。經(jīng)過調(diào)查分析，確認(rèn)在裂縫不降低承載力的情況下，根據(jù)本工程要求裂縫最大寬度0.4mm，因此采用表面修補(bǔ)法、環(huán)