淺談復合剪力墻裂縫成因及治理措施

  提要：復合剪力墻中因鋼筋密集、混凝土截面很小，不能采用普通混凝土進行澆注，也不準采用振搗器進行插入式振搗。因此，采用設計強度等級的自密實高性能混凝土，該自密實混凝土應達到以下工作性能：

  一、 復合剪力墻混凝土現(xiàn)場施工工法及混凝土要求

  復合剪力墻中因鋼筋密集、混凝土截面很小，不能采用普通混凝土進行澆注，也不準采用振搗器進行插入式振搗。因此，采用設計強度等級的自密實高性能混凝土，該自密實混凝土應達到以下工作性能： 塌落度：260~280mm； 擴展度：600~750mm； 和易性良好，無目視泌水、離析現(xiàn)象。

  1、 自密性混凝土材料要求 無論采用商品混凝土還是現(xiàn)場攪拌混凝土，其材料應滿足以下要求： 膠結材料：水泥 采用42.5的硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥。水泥的質量應符合現(xiàn)行的水泥國家標準。 粗骨料：石子 宜采用粒徑為5~10mm，連續(xù)級配的卵石或碎石，并符合《普通混凝土用卵石或碎石質量標準及檢驗方法》（JGJ53—79）的標準。 細骨料：砂子 由于砂漿中砂子體積較大，宜選用細度模數(shù)較大的中砂（細度模數(shù)≥2.6），且符合《混凝土用砂質量標準及檢驗方法》（JGJ52¬—79）。 水：采用潔凈的引用水 摻合料：自密性混凝土中應摻加Ⅰ、Ⅱ粉煤灰或磨細礦渣及少量膨脹劑等摻合料。摻合料使用前應做好適配，盡量使用需水比小的粉煤灰。 外加劑：通常的減水劑達不到高性能混凝土要求的減水程度及提高的工作性，一般需要加超塑化劑（或叫高效減水劑）?，F(xiàn)在各生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品性能差異性較大，因此用量也各不相同，但有研究表明，將不同廠家的產(chǎn)品（萘系高效減水劑）按比例混合使用，摻合后的產(chǎn)品各組分間的作用相互調節(jié)，發(fā)揮其各自的優(yōu)勢，可取到“超疊加效應”。除減水劑外，尚應根據(jù)工程實際情況適量摻加引氣劑，早強劑（或緩凝劑），泵送劑。

  2、 混凝土澆筑 復合剪力墻中的自密性混凝土宜按順序澆筑。自密性混凝土適合于泵送（如用吊斗澆筑時，應使用料口和模板入口距離盡量小，必要時可加串筒或溜槽），及采用大開口漏斗澆筑以免較薄一側產(chǎn)生混凝土不飽滿狀況。澆筑時，應及時觀測兩側混凝土漿面高差，混凝土較薄的一側應高于后側上升，應控制在300mm以內，防止保溫層外側移位。

  3、 混凝土的輔助振搗 澆筑自密性混凝土起作用是不需要振搗因其鋼筋密且有拉筋，為了達到墻體混凝土密實與表面光潔的目的，可以實行模板外的輔助振動。一般采用皮錘、小型平板震動器或振搗棒隨著混凝土的澆筑從下往上震動。在鋼筋構造復雜的暗柱或復合剪力墻中部，可在澆筑時采用螺紋鋼筋進行適量插搗，插搗時不得觸及拉筋，不準采用振搗棒入模振搗混凝土。

  4、 混凝土的養(yǎng)護 復合剪力墻中的混凝土截面較薄，通常室外側只有50mm。為了防止產(chǎn)生干縮裂縫，應在模板拆除后立即涂刷養(yǎng)護劑或覆蓋澆水進行養(yǎng)護，且養(yǎng)護時間應比普通混凝土延長24小時以上。

  二、 問題的提出 xxxxxxxxxxxxx廠房于xxxx年x月開工至xxxx年x月x號完工同年x月投產(chǎn)，xxxx年x月外墻發(fā)現(xiàn)多處裂縫，進過觀察，裂縫形態(tài)表現(xiàn)以下幾種形式：一是水平裂縫，出現(xiàn)于復合剪力墻接搓處。二是垂直裂縫，出現(xiàn)于復合剪力墻伸縮裂縫處。三是復合剪力墻面不規(guī)則細龜紋，出現(xiàn)于部分墻面。

  三、成因分析

  1 裂縫的一般特征和性質

  根據(jù)在實際工程中的施工經(jīng)驗，綜合目前對裂縫的研究現(xiàn)狀。復合剪力墻裂縫一般可分為表面不規(guī)則裂縫、貫穿性裂縫。表面不規(guī)則裂縫一般出現(xiàn)在混凝土噴射后不久，分布于墻體表面，此種裂縫既寬又密，但深度一般不大，多因養(yǎng)護不足而產(chǎn)生，對結構構件影響一般不大，且易于治理。豎向貫穿性裂縫一般發(fā)生在混凝土澆注后若干天后，由下而上，走向與樓面接近垂直，有的通至樓面板底但不穿過樓層，縫寬一般為0.1～0.3mm，個別可達0.4～0.5mm甚至更深，縫深一般較大，最深者可貫穿墻體。因養(yǎng)護不好引起的表面不規(guī)則裂縫常不至于帶來多少影響，且易于處理。

  2 裂縫產(chǎn)生的原因分析

  一般情況下，工程中構件裂縫產(chǎn)生的主要原因可分為兩大類：一是動、靜荷載和其他各種外荷載引起的裂縫；二是由混凝土內外溫差、收縮或地基不均勻沉降等變形荷載引起的裂縫。此外，設計體型和結構布置也是產(chǎn)生裂縫的一個重要原因?？傊芽p產(chǎn)生的原因很復雜，綜合考慮設計、材料、施工及環(huán)境等各方面的因素，CL結構剪力墻裂縫主要由以下原因產(chǎn)生：

  2.1 混凝土的收縮應力過大

  混凝土的收縮應力過大收縮裂縫主要與水泥用量、骨料、構件長度及外加劑等因素有關。

  （1）水泥用量

  目前，隨著我國高層建筑的不斷發(fā)展，各種高強度混凝土也得到了廣泛的應用，C50、C60乃至C80混凝土設計標號已屢見不鮮，由此相應的是水泥用量的增大、水灰比的減小。而水灰比是影響混凝土收縮的最主要因素。例如，當水灰比小于0.35時。體內相對濕度很快降至80%以下，自收縮引起的體積減小在8%左右，收縮值相當可觀。

  （2）骨料

  預拌混凝土為了滿足運輸、泵送的要求。增加了細骨料用量，使得骨料的表面積增大，相應包裹在骨料上的水泥等膠凝材料變少，減弱了混凝土之間的連接能力，增大了混凝土的塑性收縮。

  （3）構件長度

  現(xiàn)代建筑的跨度、構件長度均有較大提高，顯然對于相同的混凝土收縮率而言，收縮的絕對值增大。如未采取相應措施，則極易產(chǎn)生裂縫。

  （4）外加劑

  外加劑在混凝土中摻量少，作用大。目前使用的混凝土中普遍摻有減水劑、緩凝劑、早強劑、防水劑等多種外加劑。近期研究表明，有近一半外加劑會造成混凝土收縮率大于基準混凝土，混凝土收縮率的增大自然增大了裂縫的出現(xiàn)概率。外加劑對混凝土性能影響極大，可能是導致混凝土開裂的重要原因。

  2.2 混凝土的溫度應力過大

  溫度裂縫主要與水泥品種、養(yǎng)護條件、拆模時間及溫差等因素有關：

  （1）水泥品種

  目前預拌混凝土大多使用新法（主要為旋窯）燒制成的水泥，尤其為提高混凝土標號，大量使用硅酸鹽水泥，使得水泥水化熱高且集中。水泥水化過程中放出大量的熱量，且大部分水化熱都是在澆筑的前三天釋放，而混凝土是熱的不良導體，產(chǎn)生的熱量不易散發(fā)，內部溫度不斷上升。而拆模后，表面散熱快，溫度較低，內外形成溫度梯度。內部混凝土熱脹產(chǎn)生壓應力，外部混凝土產(chǎn)生拉應力。當此拉應力超過此時混凝土的抗拉強度時，便使混凝土產(chǎn)生裂縫開裂。

  （2）養(yǎng)護條件

  由于剪力墻養(yǎng)護不足，墻體表面積大水分散失快，體積收縮大，而內部濕度變化相對較小，體積收縮較小，表面收縮變形受到內部混凝土的約束而產(chǎn)生拉應力，引起混凝土表面開裂。

  （3）拆模時間

  墻體澆注后未能及時養(yǎng)護采取保養(yǎng)措施，混凝土表面溫度急劇變化，產(chǎn)生較大的降溫收縮，表面受到內部混凝土的約束，將產(chǎn)生很大的拉應力（內部混凝土溫度變化相對較小，受自約束而產(chǎn)生壓應力），而混凝土早期抗拉強度和彈性模量較低，因而出現(xiàn)墻體表面較淺范圍內的裂縫。另外在室外溫差較大的嚴冬和盛夏，由于混凝土結構不易導熱，在結構的頂部和底部常產(chǎn)生溫度裂縫。

  2.3 剪力墻所受的各種約束

  出現(xiàn)了上述混凝土材料的溫度和收縮應力，如果結構或構件不受約束影響，那么其將自由變形也不會產(chǎn)生裂縫。但實際工程中的剪力墻結構構件受到各種約束的影響，如樓板、剪力墻的暗柱（或明柱）及端墻的約束，地下室側墻受到地下室頂板和底板的約束。這些約束使得剪力墻結構構件不能自由變形或者跟約束構件的變形不同步（或協(xié)調）而導致裂縫的產(chǎn)生。    3 裂縫的預防和治理措施

  針對上述裂縫產(chǎn)生的原因，可相應采取以下預防和治理措施。

  （1）調整混凝土各組分。如采用高標號水泥，減小水泥用量；盡量使用低水化熱的水泥；嚴格控制外加劑的品種及用量；砂宜采用中砂，保證石子級配良好，并嚴格控制砂石含泥量。

  （2）拆模及養(yǎng)護。適當延長剪力墻混凝土的拆模時間，并且拆模時不要馬上移走模板，而是先讓模板拆開一條縫隙作澆水養(yǎng)護用，從而改善混凝土的養(yǎng)護環(huán)境以達到控制墻體裂縫的目的。特別是預拌混凝土早期水化快，水化熱發(fā)展快，拌合物保水性強，泌水小，為此，施工過程中應特別注意加強養(yǎng)護環(huán)節(jié)的管理及防護措施的應用。施工中當混凝土密實后，應盡可能早地覆蓋養(yǎng)護，及時噴水，適當延長養(yǎng)護時間，這樣，既可以減少內外部溫差，又可以保證早期濕養(yǎng)護和后期養(yǎng)護的最佳效果。

  （3）混凝土中摻加膨脹劑。微膨脹劑由于在一定程度上補償了收縮應力，能有效減少混凝土收縮裂縫。

  （4）剪力墻上增開"結構小洞"。這可能是最有效的方法，通過開洞把長墻變成短墻，減少混凝土收縮變形的約束，使混凝土收縮應力得到釋放，從而達到控制墻體裂縫的目的，但必需重新對結構進行計算，確保結構的安全及正常的使用功能。

  （5）留置后澆帶。即先澆注后澆帶兩側混凝土，約兩個月后當混凝土收縮變形趨于穩(wěn)定時，再澆筑留縫部位，從而避免因收縮應力而出現(xiàn)裂縫。

  （6）在剪力墻中部設置暗梁（或設置頂部暗圈梁）。這樣貫穿性裂縫只能裂到梁底，而不至裂到樓面板底，可有效減小有害裂縫的長度。

  （7）調整水平鋼筋配筋方案。將剪力墻水平鋼筋置于豎向鋼筋外側，有效減小了混凝土保護層厚度，增強了剪力墻表層混凝土的抗裂性。

  （8）增加抗收縮鋼筋。遵循配筋細而密可抵抗收縮應力的原則，適當增加水平鋼筋的配筋率、減小鋼筋直徑而縮小配筋間距。另外在對剪力墻造成約束的結構構件與其連接處增設鋼筋對裂縫亦能起到一定的抑制作用。

  （9）裂縫補強治理措施。當裂縫不能自我愈合，且長期存在會給結構構件帶來耐久性、安全性和建筑使用功能等方面的影響而必須給予治理時，可待裂縫發(fā)展穩(wěn)定后，針對不同大小的裂縫采取相應的有關治理措施。