剪力墙裂缝成因试析论文
剪力墙裂缝成因试析论文 1裂缝的一般特征和性质 根据本文作者在实际工程中的施工经验,综合目前对裂缝的研究现状。钢 筋混凝土剪力墙的裂缝一般可分为表面不规则裂缝、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。因养护不好引起的表面不 规则裂缝常不至于带来多少影响,且易于处理。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。总之裂缝产生的原因很复杂,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。
(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 值相当可观。
(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。
(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。
(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: (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)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。
(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。另外在室外温差较大的严冬和盛夏,由于混凝土结构不 易导热,在结构的顶部和底部常产生温度裂缝。
2.3剪力墙所受的各种约束 出现了上述混凝土材料的温度和收缩应力,如果结构或构件不受约束影响, 那么其将自由变形也不会产生裂缝。但实际工程中的剪力墙结构构件受到各种约 束的影响,如楼板、剪力墙的暗柱(或明柱)及端墙的约束,地下室侧墙受到地下室 顶板和底板的约束。这些约束使得剪力墙结构构件不能自由变形或者跟约束构件 的变形不同步(或协调)而导致裂缝的产生。
3裂缝的预防和治理措施 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。
(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。
(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)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。
(4)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。
(5)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。(6)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。
(7)调整水平钢筋配筋方案。将剪力墙水平钢筋置于竖向钢筋外侧,有效减 小了混凝土保护层厚度,增强了剪力墙表层混凝土的抗裂性。
(8)增加抗收缩钢筋。遵循配筋细而密可抵抗收缩应力的原则,适当增加水 平钢筋的配筋率、减小钢筋直径而缩小配筋间距。另外在对剪力墙造成约束的结 构构件与其连接处增设钢筋对裂缝亦能起到一定的抑制作用。
(9)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。