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浅谈地下室剪力墙裂缝原因分析及预防措施
摘要: 目前裂缝是许多建筑地下室剪力墙常出现的现象,若处理不当, 就会影响到建筑的整体质量和安全。造成裂缝的原因涉及施工周围负荷环境的设计、施工以及周围荷载环境的变化等因素,由于建筑施工与环境变化引起地下室剪力墙裂缝更为普遍。为此,本文结合工程实例, 重点分析了裂缝的原因,提出了有效的裂缝预防措施和渗漏处理措施。
关键词: 裂缝;原因分析;预防措施;渗漏处理
引言
随着我国经济的快速发展和城市化进程的持续加速,高层建筑数量也在逐渐增加,人们对地下空间的需求也在增加,导致地下室层数量也在增加,剪切墙已成为地下室建设的重要结构类型之一。地下室混凝土剪切墙不仅能承受结构荷载,还能发挥防漏和围护的作用,而且由于温度变化、混凝土收缩、施工不当和外力等因素,地下室剪力墙连接处裂缝容易产生,不仅影响地下室的使用功能和使用寿命,而且对建筑的整体质量和安全构成很大威胁,严重的情况可能造成财产损失和人员伤亡。因此,如何有效避免剪切墙裂缝的产生已成为其中的主要难题之一。
1、裂缝的形状和位置
1.1、竖向裂缝
大部分垂直裂缝多出现在剪力墙体中部,宽度较小,一般为0.1~0.8mm。
1.2、斜向裂缝
斜裂缝沿结构对称分布,为穿透裂缝,这是工程实例中常见的。
1.3、水平裂缝
通常出现在约500mm钢板止水带的顶板或底板与底板的连接处,即振捣引起的穿透性裂纹或施工缝处理不符合施工规范,施工完成后裂缝宽度没有变化。
1.4、干缩裂缝
模板施工拆除后,混凝土表面分布不均匀,为非贯穿性裂缝。
2、地下室剪力墙裂缝原因分析
通常,由于混凝土的高弹性模量,抗拉强度较低,当体积发生变化时,或当受到荷载的作用时,产生的拉应力大于该龄期混凝士的抗拉强度,导致混凝土产生裂缝。高层建筑物的混凝土剪切墙裂缝根据其原因可A分为两类:一类是外载荷引起的裂缝,二是温度变化、混凝土收缩、基础沉降等各种不均匀变形引起的裂缝。变形造成的实际裂缝约占80%,对于超长建筑地下室混凝土的剪力墙,温度变化和混凝土收缩的影响尤为突出。
2.1、收缩变形
当混凝土在空气中变硬时,其体积将继续收缩很长一段时间。这种收缩是由混凝土在凝固和硬化过程中的化学反应产生的“冷凝”和混凝土游离水蒸发产生的“干收缩”组成的。混凝土的收缩在初期发展迅速,并在后期逐渐减慢。一般来说,上半年收缩率最大,可完成总收缩率的80~95%。
2.2、温度变形
水热化引起的温度变形显著冷却了混凝土,使混凝土表面出现裂缝。随着冷却的收缩和温度的控制,侧向力的整体调整发展到多余裂纹的深度。由昼夜温差引起的温度变形基坑未及时回填,墙体直接暴露在大气中。
2.3、约束变形
项目规模越来越大,结构形式越来越复杂,超长、超厚已成为广泛采用的结构形式。这种结构形式具有显著的约束效应,由于各种变形效应,必然会造成较大的约束应力。
2.4、强度高的混凝土收缩大
与低强度冷凝器混凝土相比,其化学收缩和干收缩较小,但塑性收缩较大,而温度收缩和自收缩较大。如果混凝土的变形受到约束,则更有可能产生裂缝。
2.5、泵送混凝土收缩大
由于流动性和简易性,预拌泵冷凝器与现场搅拌混凝土相比,混凝土坍落度大,水灰比大,沙率增加,骨料粒径小,冷凝器收缩率大,易开裂。
2.6、地下室剪力墙暴露时间过长
地下室薄长混凝土剪力墙对温度、湿度变化敏感,实际施工中难以实现地下室混凝土剪切墙完成后,立即回填,地下室顶板完成,由于额外的温度收缩应力,往往导致墙体开裂。
2.7、原材料和施工质量差
原材料质量差、过期膨胀剂使用、施工比例不当、坍落度控制差、施工过程中水分随意、混凝土振捣差、混凝土养护差等因素,会导致混凝土收缩和裂缝增加。
3、地下室剪力墙混凝土裂缝防治措施
3.1、混凝土配合比
1、水泥:应使用水化热低、收缩小、细度不太细的水泥,不宜轻易使用早期强度的水泥。
2、砂石料:砂石料中的含泥量对混凝土的抗拉强度和收缩量影响较大,应严格控制。砂石骨料的粒径应尽可能大,分级良好,以达到减少收缩的目的。
3、为减少用水量,保证泵送混凝土的流动性,应选择有利于收缩变形的减水剂。冬季中低强度混凝土可选用普通减水剂,夏季可选用缓凝减水剂。
4、加入粉煤灰代替部分水泥(水泥重量的15%~20%)可以提高混凝土的密实度,延缓水化热峰的发生,降低温度峰值,减少收缩变形。
3.2、施工管理
1、应加强现场搅拌混凝土的生产管理,严格控制水灰比和坍落度,严禁操作人员随意加水,注意搅拌的均匀性。
2、如采用预混混凝土,施工单位应在浇筑混凝土前根据气候条件和工程特点对混凝土提出具体的性能要求,特别是严格控制坍落度。
3、运输和浇筑过程中,应防止混凝土分离,振动均匀致密,避免混凝土壁薄弱部位出现裂缝。
4、改进和减少约束条件。尽量缩短墙下基础和混凝土地下室地板的施工间隔,控制在7~14d内,减少地板在墙上的约束;在胎模面上设置隔离层,降低水约束力。
5、加强对新浇混凝土的维护。混凝土的养护对控制墙体裂缝的发生非常重要。维护方法包括潮湿维护、养护剂涂层、自动供水维护、防风等。在养护过程中,应考虑保持水分和保温。应综合考虑水化热、温升、气候条件、模板等因素,并选择合适的方法。湿固化时间越长,效果越好。浇筑后应特别注意混凝土养护的一段时间,但仍应加以保护。
6、在温度变化季节和冬季,不得使用钢模板,使用木模板应完全湿润,为了保湿和散热,拆模时间不要太早。
7、混凝土墙的裂缝与环境条件关系较大。注意施工过程中温度、湿度的变化,应采取有效措施,控制对高温、低温的影响和对干燥的严重影响。此时,应力状态接近弹性应力状态,不能施加冷凝器应力松弛效应。注意天气预报,避免在雨中浇筑混凝土,否则会改变水灰比
4、裂缝的渗漏处理措施
4.1、填充法
对于较大的裂纹,可以使用这种方法。在施工过程中,可以使用切割圆盘将裂缝扩展成v形或梯形凹槽。清洗后,分层压抹环氧砂浆或水泥砂浆、沥青膏、聚合物密封材料或其他成品渗漏堵材料封闭裂缝。当修复后的裂缝具有结构强度要求时,最好用环氧砂浆填充。
4.2、灌浆法
1、清除裂缝表面的浮渣和灰尘,然后使用压缩空气清除裂缝中的碎片粉末,再用浸入酒精或丙酮的刷子沿裂纹两侧擦洗20~30mm,保持干燥。
2、嵌入式灌浆喷嘴:灌浆喷嘴采用钻孔方式预埋。嵌入间距:当裂缝宽度大于1mm时,为350~500mm;当裂纹宽度小于1mm时,为500~1000mm。裂缝上必须有泥浆入口喷嘴、排气喷嘴和泥浆出口喷嘴。
3、使用环氧树脂脉泽来堵塞喷嘴和喷嘴之间的裂缝。如果穿过裂缝,使用环氧树脂胶泥堵塞另一边的间隙。
5、总结
高层建筑混凝土抗剪力墙抗裂性是一种重要的系统工程,涉及结构设计、混凝土配合比、施工管理等方面。结构设计人员地下室混凝土剪力墙抗裂缝基础是控制裂缝产生尺寸和裂纹宽度的关键。根据设计要求,只有通过加强混凝土配合比的优化和施工管理,才能有效地提高地下室混凝土剪力墙质量的可靠性和耐久性
参考文献
[1] 《混凝土结构设计规范》GB50010-2010
[2] 韩素芳,钢筋混凝土结构裂缝控制指南(第2版),化学工业出版社,2006
[3] 胡亮,韩建国,浅谈混凝土地下室墙体裂缝产生成因和预防处治措施,混凝土,2010
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