工程案例
業(yè)務(wù)范圍
淺談混凝土剪力墻裂縫成因及對策
發(fā)布時(shí)間:2014-05-25
論文摘要:隨著(zhù)建筑技術(shù)的 發(fā)展 ,建筑物的高度越來(lái)越高,對于一般的高層建筑,在設計中普遍采用現澆剪力墻結構設計,并使用大流動(dòng)度的泵送混凝土澆注施工。預拌混凝土快速發(fā)展的同時(shí)也帶來(lái)一個(gè)問(wèn)題--結構裂縫,如果發(fā)生裂縫,會(huì )導致建筑物發(fā)生滲漏或影響結構物的整體性能及抗震性能,所以對于墻板結構的裂縫也應引起足夠的重視。 論文關(guān)鍵詞: 墻板裂縫;控制措施
1 墻板裂縫的產(chǎn)生原因
剪力墻裂縫原因主要有:砼收縮裂縫;強約束裂縫,建筑體形引起裂縫;外力作用的裂縫。
1.1砼收縮的三種情況
1.1.1干縮
砼在制備過(guò)程中,水泥和摻合料與水拌合后體積膨脹,但在入模成型后,隨著(zhù)砼水化作用的發(fā)生,砼中的部分水份被吸收部分水份被蒸發(fā),體積有一定的縮小。砼體積收縮,使砼產(chǎn)生內應力,當收縮快和收縮大時(shí)砼就會(huì )產(chǎn)生裂縫。
論文百事通
1.1.2 砼內部溫度變化產(chǎn)生收縮裂縫
與墻連體的部分框架柱,斷面邊長(cháng)都大于1m,屬大體積砼,水化熱高,若采取措施不當,表面砼就會(huì )產(chǎn)生裂縫。對于框架柱與外墻連體的節間來(lái)講,大體積砼的框架柱可視為一個(gè)較大的熱源體,而與之連體的墻體薄,且與外界空氣接觸面較大,散熱快。當框架柱砼內大量發(fā)熱膨脹時(shí),墻體已開(kāi)始降溫收縮,由于連結在一起的兩個(gè)構件之間產(chǎn)生溫差,變形不同步協(xié)調,在柱子附近和墻中間出現裂縫是符合 規律 的。
1.2強約束引起裂縫
約束是對結構構件活動(dòng)和變形的制約,約束分為內部約束和外部約束。內部約束主要有:砼墻內配筋對砼收縮變形的約束;墻體內收縮變形小的部分對收縮變形大的部分的約束;墻體內暗柱、暗梁對墻板收縮變形的約束;長(cháng)度大的砼墻,墻端與墻中收縮變形的相互約束。外部約束主要是超靜定結構的多余聯(lián)系,如墻體以下的基礎和底板,墻體頂上的樓板或梁,墻體兩端的附墻柱或電梯井筒等。當墻體砼收縮變形產(chǎn)生內應力,若外約束很強,產(chǎn)生的內應力不能造成約束變形時(shí),則墻體砼出現開(kāi)裂,尤其是早期砼容易開(kāi)裂,因為砼早期抗拉強度較低。墻體的最大外約束應力一般都產(chǎn)生在外約束的邊緣,即墻體與柱、筒體、基礎、底板、梁等交接處。但實(shí)際裂縫并非在墻與約束體的交接處,而是離開(kāi)0.3~0.5m,其理由是裂縫由約束產(chǎn)生,反過(guò)來(lái)約束又能推遲裂縫的出現和限制裂縫的擴展,這就是人們常說(shuō)的“模箍作用”。
1.3建筑物的形體及結構構件斷面對墻體裂縫的影響。
框架柱斷面大,墻板厚度小,柱墻連接斷面變化大,不利于防止墻體裂縫,其原因除了柱墻砼水化熱產(chǎn)生溫差收縮變化和大柱子給墻板增加約束造成墻體裂縫以外,還因框架柱是高層建筑主要傳力構件,基礎以上的所有荷重全部由柱子、筒體傳給基礎、基巖,當地基出現沉降或基礎壓縮下沉時(shí),墻體在基礎邊級部位產(chǎn)生剪力,導致裂縫出現。
經(jīng)觀(guān)察,凡矩形、方形、梯形等直線(xiàn)段比較的平面形狀,墻體產(chǎn)生裂縫的較多,而曲線(xiàn)、弧線(xiàn)和折線(xiàn)較多的建筑物墻體裂縫卻極少。因為直線(xiàn)是兩點(diǎn)的最短距離,直線(xiàn)墻收縮變形的內約束較大,直線(xiàn)方向無(wú)伸展的余地。而曲線(xiàn)、弧線(xiàn)、折線(xiàn)有一定的伸展余地,內約束力比直線(xiàn)墻小。
1.4外力作用引起墻體裂縫。
墻兩側模板未同時(shí)拆除,選拆一邊,未拆的一邊模板支撐給新澆砼墻一個(gè)側向壓力,若模板支撐較緊,則砼墻產(chǎn)生裂縫。
2.控制對策
2.1 原材料的控制
由于在剪力墻中配筋很多、很密,為了保證混凝土在結構中的最緊密填充,應當控制石子的最大粒徑和粗細集料級配。如石子粒徑較大,石子容易卡在鋼筋中間,或鋼筋與模板之間。由于砂漿的收縮比混凝土的收縮大 ,從而導致在拆模后一段時(shí)間在鋼筋的下方會(huì )產(chǎn)生裂縫。
砂石料的含泥量必須嚴格控制,當砂石料含泥量超過(guò)規定,不僅增加了混凝土的收縮,同時(shí)又降低了混凝土的抗拉強度,容易引起裂縫。
由于墻板結構施工中的水化熱及收縮很可觀(guān),所以應盡可能選用低水化熱、低收縮的水泥。一些施工單位為了追求較快的施工進(jìn)度,盲目使用高早強水泥,但是高早強,必然導致高收縮及水化熱峰的提前出現,這對控制墻板裂縫是很不利的。
2.2 從施工組織來(lái)來(lái)控制
對于±0.000m以上的墻體,出現裂縫的可能是較小的,容易出現的裂縫是冷縫和分層縫。這些都是由于施工組織不合理造成的。在施工中應防止側模的偏移,開(kāi)始澆注時(shí)應加強對墻根部的振搗,以防止產(chǎn)生爛根現象;炷恋倪\輸應均勻連續,防止產(chǎn)生冷縫或施工縫。
采用 科學(xué) 合理的施工組織設計,根據混凝土的凝結時(shí)間對混凝土的澆注施工及混凝土攪拌站的混凝土供應做合理的協(xié)調,使上層混凝土在下層混凝土澆注后3-5h 內澆筑(不是控制在下層混凝土的初凝之前);炷恋某跄龝r(shí)間并不是混凝土不致出現冷縫的終凝時(shí)間,實(shí)際上在此時(shí)澆注混凝土,上下層混凝土的結合已經(jīng)很弱,如在混凝土接近初凝之時(shí),對混凝土進(jìn)行振動(dòng),同樣也會(huì )在新舊混凝土之間形成一層薄弱層,影響結構的整體性,形成冷縫。
為防止產(chǎn)生分層縫,在澆筑上層混凝土時(shí),搗棒應插入下層混凝土5-10cm,以利于兩層混凝土充分結合。同樣,分層縫的出現也將使混凝土的整體性能降低。
對于箱型基礎中底板上長(cháng)墻的裂縫往往是難以避免的,這種裂縫可通過(guò)設置溫度鋼筋來(lái)克服,通過(guò)配置一定數量的溫度鋼筋,并采用細而密的構造鋼筋,使構造鋼筋起溫度鋼筋的作用。同時(shí)在底板上外墻混凝土澆筑時(shí),應注意分段施工,合理分段,避免長(cháng)度過(guò)長(cháng),應設置溫度伸縮縫或后澆縫。
對墻體的養護效果往往不很理想,在拆除模板后刷上一層養護劑,可防止混凝土內部水分的過(guò)度揮發(fā),并應進(jìn)行充分的澆水養護,以保證水泥的充分水化。
2.3 從結構設計來(lái)控制
為防止墻板結構的裂縫,在結構設計方面主要應考慮好溫度鋼筋的設計(水平筋),充分利用構造鋼筋的作用以減小墻板結構的溫度應力和收縮應力。
由于引起墻板裂縫的主要因素是水化熱及降溫引起的拉應力,所以必須盡可能減少入模溫度,應分層散熱澆灌,預防激烈的溫、濕度變化,為混凝土創(chuàng )造充分應力松弛的條件。
應避免結構突變,(或斷面突變),產(chǎn)生應力集中,導致應力集中裂縫。當不能避免斷面突變時(shí),如在孔洞和變斷面的轉角部位,由于溫度收縮作用,也會(huì )引起應力集中,此時(shí)應作局部處理,做成逐漸變化的過(guò)度形式,同時(shí)加配鋼筋。
2.4 配筋對控制裂縫的作用
鋼筋會(huì )約束收縮,但不能阻止收縮,它對鋼筋混凝土收縮的約束作用會(huì )在混凝土中產(chǎn)生拉應力,在鋼筋內引起壓應力。增加鋼筋數量會(huì )減少收縮,但會(huì )增加混凝土的拉應力,如果鋼筋很多,約束可能會(huì )很大,也足以引起混凝土開(kāi)裂。
鋼筋混凝土中配筋率對混凝土中自約束有很大的影響。 “適當”的構造配筋能夠提高混凝土的極限拉伸,對控制混凝土的溫度收縮裂縫及收縮裂縫有積極的作用。在墻板結構中,采取增配構造鋼筋的措施,使構造鋼筋起到溫度筋的作用,能有效地提高混凝土的抗裂性能。
構造筋的配筋原則應做到“細一點(diǎn)、密一點(diǎn)”。即配筋應盡可能采用小直徑,小間距設計。提高混凝土結構的含鋼率或減小鋼筋直徑都可提高材料的抗裂性能,但減小鋼筋直徑、加密間距要比提高含鋼率效果明顯一些。采用直徑8-14mm的鋼筋和100-150mm間距是比較合理的,結構全截面的配筋率不宜小于 0.3%,應在0.3-0.5%之間。受力筋如能滿(mǎn)足變形的構造要求則不再增加溫度筋;構造筋不能起到抗約束作用的,應適當增加溫度筋。
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