某工程地下室墙板裂缝原因分析与处理措施

来源: 建筑网  2017-12-07 09:39

摘要:1 工程概况1.1 设计概况某工程 3#~6# 楼为框架剪力墙结构,点式住宅楼工程,地下 1 层,地上18 层,基础筏板基础,地下室剪力墙厚为 300mm、350mm 厚,内部配筋:300厚墙为竖向钢筋 Φ12@200,水平钢筋φ10@200,拉勾为φ6@200;350mm厚墙竖向钢筋Φ14@200,水平钢筋 φ10@200,拉勾为 φ6@200。地下室混凝土标号为 C40P6,剪力墙保护层外墙外侧为 35mm,外墙内侧为 15mm。地下室长 30.3m,宽 17.4m,剪力墙高 4.2m。1.2 现场情况①地下室墙体裂缝情况:3#~6#楼共发现裂缝32条,发生在东侧与南侧外墙。其中柱边裂缝 13 条,其余为墙中部范围,裂缝形式分为:水平裂缝、竖向裂缝、斜裂缝、不规则裂缝、贯通裂缝,长度为 1m~4m。裂缝宽度0.2mm~3mm 不等。现场 3#~6# 楼墙体裂缝分布部位大体相同。

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1 工程概况
1.1 设计概况
某工程 3#~6# 楼为框架剪力墙结构,点式住宅楼工程,地下 1 层,地上18 层,基础筏板基础,地下室剪力墙厚为 300mm、350mm 厚,内部配筋:300厚墙为竖向钢筋 Φ12@200,水平钢筋φ10@200,拉勾为φ6@200;350mm厚墙竖向钢筋Φ14@200,水平钢筋 φ10@200,拉勾为 φ6@200。地下室混凝土标号为 C40P6,剪力墙保护层外墙外侧为 35mm,外墙内侧为 15mm。地下室长 30.3m,宽 17.4m,剪力墙高 4.2m。
1.2 现场情况
①地下室墙体裂缝情况:3#~6#楼共发现裂缝32条,发生在东侧与南侧外墙。其中柱边裂缝 13 条,其余为墙中部范围,裂缝形式分为:水平裂缝、竖向裂缝、斜裂缝、不规则裂缝、贯通裂缝,长度为 1m~4m。裂缝宽度0.2mm~3mm 不等。现场 3#~6# 楼墙体裂缝分布部位大体相同。
②地下室墙体施工情况:
3# 楼浇筑时间为 6 月 16 日,3d 拆模,养护 7d;
4# 楼浇筑时间为 6 月 6 日,3d 拆模,养护 7d;
5# 楼浇筑时间为 5 月 31 日,3d 拆模,养护 7d;
6# 楼浇筑时间为 6 月 3 日,3d 拆模,养护 7d。
③地下室墙体混凝土材料:3#~5#楼采用A牌泵送商品混凝土,6#楼采用 B牌泵送商品混凝土,配合比如表 1。
2 原因分析
根据目前观测地下室混凝土剪力墙从拆模后出现裂缝,到 6 个月后先后出现 32 条不同形状裂缝,通过观察此期间 0.2mm~3mm 的宏观裂缝基本稳定。现就材料、施工、设计及外部环境对其裂缝产生原因进行分析。
2.1 原材料方面
根据《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ55)及《钢筋混凝土结构裂缝控制指南》规定:高层地下室剪力墙混凝土宜采用混凝土强度低于 C50 低水化热矿渣硅酸盐水泥,粉煤灰掺量不宜超过30%,混凝土坍落度要求在 160mm 以下,用水量控制在 180kg/m2 左右,水泥用量不宜超过 320kg/m3,砂含量在满足工作性要求的前提下尽量采用较小的砂率。UEA 补偿收缩混凝土的膨胀率最好控制在 0.02%~0.03%,即膨胀剂推荐掺量为 8%~12%。根据以上数据,A、B两家商品混凝土公司提供的商品混凝土在其混凝土配合比、混凝土试验报告中反映分析原因如下:①水泥材料运用方面:采用了中水化热普硅水泥,在混凝土凝结过程中水热化较大,增加了混凝土内外温差,容易产生温度裂缝;②水泥用量方面:使用了 380kg/m3 略高于规定值,增加了水灰比,造成混凝土内部在硬化后期干燥,容易造成干缩裂缝的形成;③混凝土坍落度方面:均大于 160mm,由于在施工过程中稍加振捣即出现石子下沉、浆体上浮现象,坍落度越大,泌水现象越严重,随着水分蒸发,表面易形成塑性收缩裂缝。
2.2 施工方面
3#~6# 楼地下室施工中采用剪力墙梁、板、柱整体浇筑,模板支撑稳定;钢筋位置固定,无明显偏移现象,混凝土浇筑严格按照分层浇筑,每层不超过500mm,浇筑过程中振捣良好;但由于模板自身缺陷及拼缝不严,在混凝土浇筑过程中也存在漏浆现象,产生部分蜂窝麻面,降低了混凝土本身抗裂性能;模板在浇筑混凝土前未充分浇水润湿造成混凝土表面缺水,形成表面干缩裂缝;由于气温较高混凝土养护时间不连贯,同样造成表面缺水,易形成表面裂缝;回填土施工较晚,造成地下室内外侧温差较大,由于温度应力作用可能造成温度裂缝。但对于目前 3#~6# 楼有规律的裂缝现象,以上原因不应为主要原因。
2.3 设计方面
由于本工程 3#~6# 楼为点式住宅楼,地下室设置在主楼下,可以排除后浇带设置不当引起的不均匀沉降裂缝,及剪力墙超长产生的收缩裂缝。此外,通过对 3#~6# 楼的半年沉降观测为 5mm,说明地基沉降不在影响裂缝形成的因素之列。根据《混凝土结构设计规范》(GB50010)及《钢筋混凝土剪力墙裂缝控制》中阐述:由于墙体受施工和环境温度等因素影响较大,容易出现裂缝,混凝土等级越高,开裂机会越多,在设计方面要加强对此部位的控制,即墙体的水平构造(温度)钢筋的配筋率宜在 0.4%~0.6%,水平筋的间距应小于 150mm,采取细而密的配筋原则,应在墙、柱交接部位设置 1500mm~2000mm 的附加筋以分散墙、柱的集中应力,避免纵向裂缝的出现。目前 3#~6# 楼的水平筋为 φ10@200,墙厚 300~350,其配筋率为 0.26%,由此,水平筋的间距较大是出现墙体裂缝的一个主要因素。另外由于本工程采用框架剪力墙结构,墙体与两边柱连接,两边柱的配筋及截面较大,相对形成两个固定端,剪力墙受端柱的约束从而限制墙体混凝土的胀缩,墙柱之间又未设置附加筋分散墙、柱的集中应力,因此在柱边及附近易出现应力裂缝,通过现场的观测,此种情况的裂缝呈现较为规律。
2.4 外部环境因素
①天气影响:在3#~6#楼地下室墙板浇筑时天气及气温良好,如表 2 所示。
根据《钢筋混凝土结构裂缝控制指南》中阐述地下室剪力墙在混凝土搅拌及浇筑时不宜高于 25℃,如表 2 所示基本可以排除气温对于裂缝的影响。
②回填土方面的影响:根据《混凝土施工质量验收规范》及《混凝土结构设计规范》中的规定:地下室外墙宜尽早回填土避免阳光直射造成内外温差较大,以减少墙体裂缝。在此方面,目前现场土方未回填,对于裂缝的形成也有一定的影响。
综上所述地下室墙体裂缝的形成有多种因素,其原理极为复杂,针对 3#~6# 楼地下室墙体裂缝影响程序如表 3。
3 处理措施
目前地下室墙体出现的可见裂缝对结构的安全性能、使用功能不会有太大影响,但需要及时处理,否则外界有害物质会通过细小的裂缝传入内部钢筋以减少其耐久性能,另外由于地下室墙体可能产生渗漏现象,针对 3#~6# 楼墙体裂缝,施工单位在裂缝开展稳定后采取了如下处理措施。
①表面裂缝:用水泥基结晶渗透材料(K11)沿缝两边各500mm 增补 2 遍,以利用此种防水材料对混凝土裂缝的渗透性能,使其形成一个封闭体。
②较深裂缝:沿缝两侧各30mm向缝内凿50mm深V字槽,清理干净后用防水材料进行封堵。
③贯穿裂缝:采用改性环氧树脂注浆法,方法流程如下:通过以上 3 种处理措施,地下室墙体裂缝得到较好的处理效果,工程竣工后基本未发生由于裂缝产生的渗漏现象。
4 施工建议
在地下室施工中应及早预防,减少墙体裂缝的产生,以下是根据上述分析及相关施工经验提出的一些建议。
4.1 建议原材料方面采取的措施
①加大厂家对砂石含水量和含泥量的检测和控制,以确保混凝土本身的质量稳定;
②混凝土采用低水化热水泥,如粉煤灰水泥;
③掺高效减水剂,降低水泥用量,减小水灰比;
④混凝土中增加0.05%的杜拉纤维,以提高墙体的抗裂性能;
⑤加强对混凝土厂家试验检测监控,如混凝土收缩及收缩补偿试验等。
4.2 建议设计采取的措施
①对地下室补偿收缩混凝土,设计院应明确混凝土的限制膨胀率(2~3-10-4),预拌混凝土厂家据此进行配合比设计;
②墙体水平配筋要遵循细而密的原则,配筋率应大于0.4%。建议水平筋为φ6- φ10@100,以提高水平构造筋的配筋率,从而增强墙体的抗裂性能;
③在墙柱交界处,增加附加钢筋,分散墙、柱的集中应力,减少纵向裂缝的出现;
④由于地下室外墙钢筋保护层较大,建议在外墙主筋外侧增加直径 4mm 的冷拔钢丝焊接网,加强外墙外侧混凝土的抗裂性能。
4.3 施工方面采取的措施
①尽量采用新模板,加固支撑,避免混凝土漏浆产生蜂窝、麻面现象降低混凝土抗裂性能;
②混凝土浇筑过程中,需分层浇筑(每层不大于500mm),振捣充分,防止漏振产生漏筋、孔洞,降低混凝土抗裂性能;
③竖向钢筋采用U型筋固定,防止钢筋在浇筑过程中偏位,造成局部钢筋混凝土强度较低;