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摘要:钢筋混凝土剪力墙的裂缝一般可分为表面不规则裂缝和贯穿性裂缝。裂缝产生的原因主要是由动、静荷载和其他各种外荷载引起和由混凝土内外温差、收缩或地基不均匀沉降等变形荷载引起。文章结合剪力墙裂缝的成因，提出了相应的防治措施和治理措施。
关键词:剪力墙裂缝收缩应力 温度应力防治
中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：
在建筑物钢筋混凝土剪力墙结构的施工过程中，比较容易出现墙体开裂现象。根据笔者多年的现场施工及管理经验，从剪力墙裂缝的特征出发,就裂缝产生的原因以及预防措施进行探讨。
1 剪力墙裂缝的分类和特点
钢筋混凝土剪力墙的裂缝一般可分为表面不规则裂缝和贯穿性裂缝。表面不规则裂缝一般出现在混凝土浇注后不久,分布于墙体表面,此种裂缝既宽又密,但深度一般不大,多因养护不足而产生,对结构构件影响一般不大,且易于治理。
竖向贯穿性裂缝一般发生在混凝土浇注后若干天后(一般拆模后不久),由下而上,走向与楼面接近垂直,有的通至楼面板底但不穿过楼层,缝宽一般为0.1—0.3mm,个别可达0.4—0.5mm甚至更深,缝深一般较大,最深者可贯穿墙体。这类裂缝危害性比较大，一般处理起来比较复杂。
2 裂缝产生的原因分析
一般情况下,工程中构件裂缝产生的主要原因可分为两大类:一是动、静荷载和其他各种外荷载引起的裂缝，二是由混凝土内外温差、收缩或地基不均匀沉降等变形荷载引起的裂缝。此外,设计体型和结构布置也是产生裂缝的一个重要原因。综合考虑设计、材料、施工及环境等各方面的因素,钢筋混凝土剪力墙裂缝主要由以下原因产生:
2.1 混凝土的收缩应力过大
混凝土的收缩应力过大收缩裂缝主要与水泥用量、骨料、构件长度及外加剂等因素有关。
2.1.1水泥用量
目前,随着我国高层建筑的不断发展,各种高强度混凝土也得到了广泛的应用,C50、C60乃至C80混凝土设计标号已屡见不鲜,由此相应的是水泥用量的增大、水灰比的减小。而水灰比是影响混凝土收缩的最主要因素。例如,当水灰比小于0.35时。体内相对湿度很快降至80%以下,自收缩引起的体积减小在8%左右,收缩值相当打。
2.1.2骨料
预拌混凝土为了满足运输、泵送的要求。增加了细骨料用量,使得骨料的表面积增大,相应包裹在骨料上的水泥等胶凝材料变少,减弱了混凝土之间的连接能力,增大了混凝土的塑性收缩。
2.1.3构件长度
现代建筑的跨度、构件长度均有较大提高,显然对于相同的混凝土收缩率而言,收缩的绝对值增大。如未采取相应措施,则极易产生裂缝。
2.1.4外加剂
外加剂在混凝土中掺量少,作用大。目前使用的混凝土中普遍掺有减水剂、缓凝剂、早强剂、防水剂等多种外加剂。近期研究表明,有近一半外加剂会造成混凝土收缩率大于基准混凝土,混凝土收缩率的增大自然增大了裂缝的出现概率。外加剂对混凝土性能影响极大,可能是导致混凝土开裂的重要原因。
2.2 混凝土的温度应力过大
温度裂缝主要与水泥品种、养护条件、拆模时间及温差等因素有关:
2.2.1水泥品种
目前预拌混凝土大多使用新法(主要为旋窑)烧制成的水泥,尤其为提高混凝土标号,大量使用硅酸盐水泥,使得水泥水化热高且集中。水泥水化过程中放出大量的热量,且大部分水化热都是在浇筑的前三天释放,而混凝土是热的不良导体,产生的热量不易散发,内部温度不断上升。而拆模后,表面散热快,温度较低,内外形成温度梯度。内部混凝土热胀产生压应力,外部混凝土产生拉应力。当此拉应力超过此时混凝土的抗拉强度时,便使混凝土产生裂缝开裂。
2.2.2养护条件
由于剪力墙养护不足,墙体表面积大水分散失快,体积收缩大,而内部湿度变化相对较小,体积收缩较小,表面收缩变形受到内部混凝土的约束而产生拉应力,引起混凝土表面开裂。
2.2.3拆模时间
墙体模板的拆除时间过早,混凝土表面温度急剧变化,产生较大的降温收缩,表面受到内部混凝土的约束,将产生很大的拉应力(内部混凝土温度变化相对较小,受自约束而产生压应力),而混凝土早期抗拉强度和弹性模量较低,因而出现墙体表面较浅范围内的裂缝。
3 裂縫的预防和治理措施
针对上述裂缝产生的原因,可相应采取以下预防和治理措施。
3.1调整混凝土各组分
如采用高标号水泥,减小水泥用量;尽量使用低水化热的水泥;严格控制外加剂的品种及用量;砂宜采用中砂,保证石子级配良好,并严格控制砂石含泥量。另外，可在混凝土中掺加膨胀剂，微膨胀剂由于在一定程度上补偿了收缩应力,能有效减少混凝土收缩裂缝。
3.2拆模及养护
适当延长剪力墙混凝土的拆模时间,并且拆模时不要马上移走模板,而是先让模板拆开一条缝隙作浇水养护用,从而改善混凝土的养护环境以达到控制墙体裂缝的目的。特别是预拌混凝土早期水化快,水化热发展快,拌合物保水性强,泌水小,为此,施工过程中应特别注意加强养护环节的管理及防护措施的应用。施工中当混凝土密实后,应尽可能早地覆盖养护,及时喷水,适当延长养护时间,这样,既可以减少内外部温差,又可以保证早期湿养护和后期养护的最佳效果。
3.3 构造方面的措施
剪力墙上增开“结构小洞”，这可能是最有效的方法,通过开洞把长墙变成短墙,减少混凝土收缩变形的约束,使混凝土收缩应力得到释放,从而达到控制墙体裂缝的目的,但必需重新对结构进行计算,确保结构的安全及正常的使用功能；留置后浇带，即先浇注后浇带两侧混凝土,约两个月后当混凝土收缩变形趋于稳定时,再浇筑留缝部位,从而避免因收缩应力而出现裂缝；在剪力墙中部设置暗梁(或设置顶部暗圈梁)，这样贯穿性裂缝只能裂到梁底,而不至裂到楼面板底,可有效减小有害裂缝的长度。
3.4裂缝补强治理措施
当裂缝不能自我愈合,且长期存在会给结构构件带来耐久性、安全性和建筑使用功能等方面的影响而必须给予治理时,可待裂缝发展稳定后,针对不同大小的裂缝采取相应的有关治理措施。
4 结束语
裂缝产生的原因比较复杂,不仅与剪力墙尺寸及其所受约束有关,而且与构成墙体的各种材料及其形成环境等多种因素有关,本工程裂缝的处理也充分说明了这一点。实践证明,只要从设计、材料、施工及环境等方面进行分析,并采取控制裂缝的各种措施,实施综合治理,高层建筑混凝土剪力墙的裂缝是可以控制的。
参考文献:
[1]王铁梦.建筑物的裂缝控制[M].上海:海科学技术出版社,1993.
[2]王振欢,毛文成.浅谈高层建筑混凝土剪力墙裂缝的控制[J].广东土木与建筑.2002.05.
[3]李春德.浅谈预拌砼结构构件的裂缝及其预防[J].山西建筑.2000.04.
[4]李振长，申劲，鑫高维.关于结构裂缝分析中若干基本概念的认识[C].甘肃省土木建筑学会学术论文集.2002.11.
作者简介：
田海涛（1981.07—）男，山东济南人，毕业于山东建筑大学建筑工程专业，大学本科学历。从事工程施工技术管理和项目管理工作，现为山东黄金地产旅游集团有限公司运营管理中心主管，工程师。负责和参与建设的多项工程获得“优质结构”、“青岛杯”、“泉城杯”、省市“安全文明工地”奖，主要从事土建结构和施工方面的研究和管理。
关键词:剪力墙裂缝收缩应力 温度应力防治
中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：
在建筑物钢筋混凝土剪力墙结构的施工过程中，比较容易出现墙体开裂现象。根据笔者多年的现场施工及管理经验，从剪力墙裂缝的特征出发,就裂缝产生的原因以及预防措施进行探讨。
1 剪力墙裂缝的分类和特点
钢筋混凝土剪力墙的裂缝一般可分为表面不规则裂缝和贯穿性裂缝。表面不规则裂缝一般出现在混凝土浇注后不久,分布于墙体表面,此种裂缝既宽又密,但深度一般不大,多因养护不足而产生,对结构构件影响一般不大,且易于治理。
竖向贯穿性裂缝一般发生在混凝土浇注后若干天后(一般拆模后不久),由下而上,走向与楼面接近垂直,有的通至楼面板底但不穿过楼层,缝宽一般为0.1—0.3mm,个别可达0.4—0.5mm甚至更深,缝深一般较大,最深者可贯穿墙体。这类裂缝危害性比较大，一般处理起来比较复杂。
2 裂缝产生的原因分析
一般情况下,工程中构件裂缝产生的主要原因可分为两大类:一是动、静荷载和其他各种外荷载引起的裂缝，二是由混凝土内外温差、收缩或地基不均匀沉降等变形荷载引起的裂缝。此外,设计体型和结构布置也是产生裂缝的一个重要原因。综合考虑设计、材料、施工及环境等各方面的因素,钢筋混凝土剪力墙裂缝主要由以下原因产生:
2.1 混凝土的收缩应力过大
混凝土的收缩应力过大收缩裂缝主要与水泥用量、骨料、构件长度及外加剂等因素有关。
2.1.1水泥用量
目前,随着我国高层建筑的不断发展,各种高强度混凝土也得到了广泛的应用,C50、C60乃至C80混凝土设计标号已屡见不鲜,由此相应的是水泥用量的增大、水灰比的减小。而水灰比是影响混凝土收缩的最主要因素。例如,当水灰比小于0.35时。体内相对湿度很快降至80%以下,自收缩引起的体积减小在8%左右,收缩值相当打。
2.1.2骨料
预拌混凝土为了满足运输、泵送的要求。增加了细骨料用量,使得骨料的表面积增大,相应包裹在骨料上的水泥等胶凝材料变少,减弱了混凝土之间的连接能力,增大了混凝土的塑性收缩。
2.1.3构件长度
现代建筑的跨度、构件长度均有较大提高,显然对于相同的混凝土收缩率而言,收缩的绝对值增大。如未采取相应措施,则极易产生裂缝。
2.1.4外加剂
外加剂在混凝土中掺量少,作用大。目前使用的混凝土中普遍掺有减水剂、缓凝剂、早强剂、防水剂等多种外加剂。近期研究表明,有近一半外加剂会造成混凝土收缩率大于基准混凝土,混凝土收缩率的增大自然增大了裂缝的出现概率。外加剂对混凝土性能影响极大,可能是导致混凝土开裂的重要原因。
2.2 混凝土的温度应力过大
温度裂缝主要与水泥品种、养护条件、拆模时间及温差等因素有关:
2.2.1水泥品种
目前预拌混凝土大多使用新法(主要为旋窑)烧制成的水泥,尤其为提高混凝土标号,大量使用硅酸盐水泥,使得水泥水化热高且集中。水泥水化过程中放出大量的热量,且大部分水化热都是在浇筑的前三天释放,而混凝土是热的不良导体,产生的热量不易散发,内部温度不断上升。而拆模后,表面散热快,温度较低,内外形成温度梯度。内部混凝土热胀产生压应力,外部混凝土产生拉应力。当此拉应力超过此时混凝土的抗拉强度时,便使混凝土产生裂缝开裂。
2.2.2养护条件
由于剪力墙养护不足,墙体表面积大水分散失快,体积收缩大,而内部湿度变化相对较小,体积收缩较小,表面收缩变形受到内部混凝土的约束而产生拉应力,引起混凝土表面开裂。
2.2.3拆模时间
墙体模板的拆除时间过早,混凝土表面温度急剧变化,产生较大的降温收缩,表面受到内部混凝土的约束,将产生很大的拉应力(内部混凝土温度变化相对较小,受自约束而产生压应力),而混凝土早期抗拉强度和弹性模量较低,因而出现墙体表面较浅范围内的裂缝。
3 裂縫的预防和治理措施
针对上述裂缝产生的原因,可相应采取以下预防和治理措施。
3.1调整混凝土各组分
如采用高标号水泥,减小水泥用量;尽量使用低水化热的水泥;严格控制外加剂的品种及用量;砂宜采用中砂,保证石子级配良好,并严格控制砂石含泥量。另外，可在混凝土中掺加膨胀剂，微膨胀剂由于在一定程度上补偿了收缩应力,能有效减少混凝土收缩裂缝。
3.2拆模及养护
适当延长剪力墙混凝土的拆模时间,并且拆模时不要马上移走模板,而是先让模板拆开一条缝隙作浇水养护用,从而改善混凝土的养护环境以达到控制墙体裂缝的目的。特别是预拌混凝土早期水化快,水化热发展快,拌合物保水性强,泌水小,为此,施工过程中应特别注意加强养护环节的管理及防护措施的应用。施工中当混凝土密实后,应尽可能早地覆盖养护,及时喷水,适当延长养护时间,这样,既可以减少内外部温差,又可以保证早期湿养护和后期养护的最佳效果。
3.3 构造方面的措施
剪力墙上增开“结构小洞”，这可能是最有效的方法,通过开洞把长墙变成短墙,减少混凝土收缩变形的约束,使混凝土收缩应力得到释放,从而达到控制墙体裂缝的目的,但必需重新对结构进行计算,确保结构的安全及正常的使用功能；留置后浇带，即先浇注后浇带两侧混凝土,约两个月后当混凝土收缩变形趋于稳定时,再浇筑留缝部位,从而避免因收缩应力而出现裂缝；在剪力墙中部设置暗梁(或设置顶部暗圈梁)，这样贯穿性裂缝只能裂到梁底,而不至裂到楼面板底,可有效减小有害裂缝的长度。
3.4裂缝补强治理措施
当裂缝不能自我愈合,且长期存在会给结构构件带来耐久性、安全性和建筑使用功能等方面的影响而必须给予治理时,可待裂缝发展稳定后,针对不同大小的裂缝采取相应的有关治理措施。
4 结束语
裂缝产生的原因比较复杂,不仅与剪力墙尺寸及其所受约束有关,而且与构成墙体的各种材料及其形成环境等多种因素有关,本工程裂缝的处理也充分说明了这一点。实践证明,只要从设计、材料、施工及环境等方面进行分析,并采取控制裂缝的各种措施,实施综合治理,高层建筑混凝土剪力墙的裂缝是可以控制的。
参考文献:
[1]王铁梦.建筑物的裂缝控制[M].上海:海科学技术出版社,1993.
[2]王振欢,毛文成.浅谈高层建筑混凝土剪力墙裂缝的控制[J].广东土木与建筑.2002.05.
[3]李春德.浅谈预拌砼结构构件的裂缝及其预防[J].山西建筑.2000.04.
[4]李振长，申劲，鑫高维.关于结构裂缝分析中若干基本概念的认识[C].甘肃省土木建筑学会学术论文集.2002.11.
作者简介：
田海涛（1981.07—）男，山东济南人，毕业于山东建筑大学建筑工程专业，大学本科学历。从事工程施工技术管理和项目管理工作，现为山东黄金地产旅游集团有限公司运营管理中心主管，工程师。负责和参与建设的多项工程获得“优质结构”、“青岛杯”、“泉城杯”、省市“安全文明工地”奖，主要从事土建结构和施工方面的研究和管理。