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摘要高层建筑地下室钢筋混凝土外墙施工中裂缝现象较为普遍,这些病害直接影响地下室工程质量、使用功能和耐久性。因为墙体裂缝的产生引起地下构筑物漏水,轻则造成使用不便,引起钢筋锈蚀,影响建筑物的使用寿命;重则使混凝土结构破坏和建筑物倒塌。控制墙体有害裂缝的产生,使裂缝宽度严格控制在无害裂缝范围内,必须作好如下几方面的工作:一要弄清楚引起墙体产生裂缝的基本原因及其裂缝的特点;二要做好裂缝的预防工作,有的放矢;三要根据裂缝的程度采取修补措施。
关键词:高层建筑; 地下室; 外墙施工;裂缝原因;预防; 控制
中图分类号:TV543文献标识码: A
一、 混凝土墙体裂缝原因分析
众所周知,混凝土材料是一种非匀质非连续的弹塑性材料,混凝土材料的裂缝是由于混凝土凝固成形后內部的初始缺陷、微裂缝,由于应力的作用使之扩展引起的。引起混凝土自身变形的主要因素有:温度变化和混凝土凝固过程中由于体积变化而产生的收缩。
工程中出现的裂缝大多属非结构性裂缝,约占80%,属结构性裂缝的约占20%,而在砼的非结构性裂缝中,收缩裂缝又占了相当大的比例。混凝土产生非结构性裂缝的起因是混凝土自身的变形大,多数地下室墙体产生裂缝的原因有以下几个方面:
1、结构本身的原因:地下室墙是浇筑在混凝土底板或筏基底板之上,底板或筏板对新浇的墙体混凝土有很大的水平阻力,底板或筏基底板大块混凝土对墙体的强劲约束是导致裂缝出现的最本质的原因。因为地下室墙由于长度较长,一般设有附墙柱或暗柱,或有纵横墙交接,结构自身的刚度变化大,受到自约束和混凝土底板或楼板结构的强劲约束,是裂缝的高发部位,也是裂缝控制工作的难点。地下室墙裂缝的分布有规律性:常在柱、暗柱、纵横墙交接部位附近出现,以竖向裂缝居多,在墙的两端则是向墙端呈45度向上的斜裂缝;裂缝具有中间宽、两头尖灭的特点。在门窗及其他洞口的裂缝则在洞口角部以45度向上的斜裂缝出现。在结构布置比较对称的情况下,裂缝在墙面上的分布也具有一定的对称性。而且,随着环境温、湿度的变化,这些裂缝的长度、宽度和深度也处在发展和变化之中。
2、地下室墙是按照各种荷载组成,根据结构的承载能力极限状态、正常使用极限状态进行设计,一般所取的计算模式是截取一个单元宽(长)度进行计算,根据计算确定混凝土的强度等级、结构截面厚度和配筋;而在计算时对于结构的温度收缩应力的影响一般是没有考虑或很少考虑的,虽温度收缩产生的裂缝,它不影响结构的承载能力和安全。但根据裂缝的宽度、深度和贯穿程度,对结构的耐久性会产生不同程度的影响。
3、墙体受施工和环境温度湿度等因素影响较大,容易出现竖向收缩裂缝,砼强度等级越高,开裂机率越大。当柱子和墙体连在一起时,由于柱子的截面和配筋都比墙体大得多,当砼产生收缩时,两者产生的收缩变形相差较大,易在墙体相连部位出现过大的应力集中而开裂。所以说,混凝土的收缩和气温的变化都会引起大面积混凝土在平面内不可忽视的变形,特别是在离柱子1~2m的墙体上易出现竖向收缩裂缝。
4、墙体结构的散热面大,与空气接触面大,水分蒸发相对较大,在对墙体混凝土浇筑时,一般混凝土底板的降温阶段尚未完成,底板的温度还高于环境温度,这就加剧了新浇墙体混凝土中的水分蒸发。作好保湿养护,使新浇的混凝土在温度相对稳定的、潮湿的环境中硬化有一定的难度,墙体结构在尚未拆摸的低龄期时,往往墙面即已有竖向裂缝发生,即使完成了在规定期间的养护,在一定时期内,墙体暴露在空气中,受到环境温度、湿度变化的影响,已有的裂缝在一定程度内也会有发展和变化,也可能有新的裂缝发生,这种情况在风口部位尤为突出。
二、混凝土墙体裂缝的预防措施
(1)设计方面:
①按混凝土最大浇筑长度的要求,增设后浇带。
②提高混凝土的抗拉强度:如在混凝土中掺入适量纤维,提高混凝土自身的抗拉强度。
(2) 施工方面:
①合理调整混凝土的配合比:尽量采用水化热低收缩性小的早期高强水泥,降低水泥用量;降低水灰比(控制好混凝土的坍落度);调整骨料级配;在混凝土中掺入适量微膨胀剂,补偿混凝土的收缩。
②混凝土要分层分段浇筑,加强振捣确保混凝土的密实性,增强混凝土的连续性和整体性,以体高混凝土的强度,尤其提高混凝土的抗拉强度。
③加强养护。避免过早拆模,防止外力作用损伤混凝土,尤其要注意做好混凝土保湿保温的工作。
三、混凝土墙体裂缝的处理
我公司开发的工程地下室出现的裂缝全部由变形引起的,为非为结构性裂缝,故无承载力危险。但是会对地下室防水、钢筋的保护造成危害。因此必须对裂缝进行修补处理。
由于贯通裂缝较多,因此采用高压化学灌浆法较为合适。采用YJ—自动压力灌浆技术,具体做法如下:
施工工艺流程:裂缝检查→清洁裂缝→安设底座→封闭裂缝→浆液注入→拆除灌浆器→拆除底座→结束
(1)根据现场裂缝的检查情况确定具体施工方案;在施工前,对拟实施灌浆的裂缝宽度、长度、深度、走向进行认真的检查,并做好具体的标记。
(2)基层处理:采用钢刷将裂缝两侧表面的灰尘、浮渣清理干净,缝宽≥0.5 mm。
(3)确定注入口及安设底座:灌浆底座的设置间距是根据裂缝大小、走向及结构形式而定,一般缝宽≥0.5 mm者为15—25 cm,一般缝宽≤0.5 mm者为10—20 mm。原则上缝窄因密,缝宽可稀,但每条裂缝至少需要两个或两个以上的底座。底座的安设采用原子灰进行固定。对于贯通裂缝,应在墙两侧均安设灌浆底座,一侧灌浆时另一侧裂缝必须封闭。
(4)封闭裂缝:其目的在于使裂缝成为一个封闭的空腔。采用原子灰沿裂缝表面涂刮,封缝宽度以注浆时不能漏浆为原则。
(5)配制浆液:环氧树脂、塑化剂和稀释剂组成的主剂在试验室预先配制好。主剂和固化剂现场配制混合后必须搅拌均匀,待反应热量降低后方可注入软管。
(6)安设灌浆器:将配好的灌浆树脂注入软管中,把装有树脂的灌浆器旋紧于底座上。
(7)灌浆:
①确定树脂的注入量,可根据裂缝的宽度、深度、长度计算, 根据经验,实际需要树脂约为理论计算量的1.3倍以上。
②灌浆顺序应从裂缝下端依次向上灌注。
③灌浆时,邻近的底座必须用堵头封死,以防漏浆。
④灌浆压力稳定后应保持一定时间,以满足灌浆要求,保证灌浆质量。
⑤松開灌浆器弹簧,确定注入状态,如树脂不足可补充再继续注入。
(8)注入完毕拆除灌浆器:待注入速度降低确认不再进浆后,可拆除灌浆器,再用堵头将底座堵死。
(9)树脂固化后敲掉底座及堵头,修补好表面封缝胶。
(10)修补质量检查:灌浆结束后,随机选取三点通入压缩空气检查灌浆是否密实。
7 结束语
通过地下室外墙产生裂缝原因的分析,采取适当的处理方法,取得了较好的预期效果。
(1)高层建筑地下室墙体的裂缝,虽然对结构安全无影响,但也要引起我们的重视,因为它可能对地下室的使用功能及结构的耐久性造成影响。
(2)控制裂缝的出现要综合考虑结构设计、材料、施工、环境等诸多因素的影响。
关键词:高层建筑; 地下室; 外墙施工;裂缝原因;预防; 控制
中图分类号:TV543文献标识码: A
一、 混凝土墙体裂缝原因分析
众所周知,混凝土材料是一种非匀质非连续的弹塑性材料,混凝土材料的裂缝是由于混凝土凝固成形后內部的初始缺陷、微裂缝,由于应力的作用使之扩展引起的。引起混凝土自身变形的主要因素有:温度变化和混凝土凝固过程中由于体积变化而产生的收缩。
工程中出现的裂缝大多属非结构性裂缝,约占80%,属结构性裂缝的约占20%,而在砼的非结构性裂缝中,收缩裂缝又占了相当大的比例。混凝土产生非结构性裂缝的起因是混凝土自身的变形大,多数地下室墙体产生裂缝的原因有以下几个方面:
1、结构本身的原因:地下室墙是浇筑在混凝土底板或筏基底板之上,底板或筏板对新浇的墙体混凝土有很大的水平阻力,底板或筏基底板大块混凝土对墙体的强劲约束是导致裂缝出现的最本质的原因。因为地下室墙由于长度较长,一般设有附墙柱或暗柱,或有纵横墙交接,结构自身的刚度变化大,受到自约束和混凝土底板或楼板结构的强劲约束,是裂缝的高发部位,也是裂缝控制工作的难点。地下室墙裂缝的分布有规律性:常在柱、暗柱、纵横墙交接部位附近出现,以竖向裂缝居多,在墙的两端则是向墙端呈45度向上的斜裂缝;裂缝具有中间宽、两头尖灭的特点。在门窗及其他洞口的裂缝则在洞口角部以45度向上的斜裂缝出现。在结构布置比较对称的情况下,裂缝在墙面上的分布也具有一定的对称性。而且,随着环境温、湿度的变化,这些裂缝的长度、宽度和深度也处在发展和变化之中。
2、地下室墙是按照各种荷载组成,根据结构的承载能力极限状态、正常使用极限状态进行设计,一般所取的计算模式是截取一个单元宽(长)度进行计算,根据计算确定混凝土的强度等级、结构截面厚度和配筋;而在计算时对于结构的温度收缩应力的影响一般是没有考虑或很少考虑的,虽温度收缩产生的裂缝,它不影响结构的承载能力和安全。但根据裂缝的宽度、深度和贯穿程度,对结构的耐久性会产生不同程度的影响。
3、墙体受施工和环境温度湿度等因素影响较大,容易出现竖向收缩裂缝,砼强度等级越高,开裂机率越大。当柱子和墙体连在一起时,由于柱子的截面和配筋都比墙体大得多,当砼产生收缩时,两者产生的收缩变形相差较大,易在墙体相连部位出现过大的应力集中而开裂。所以说,混凝土的收缩和气温的变化都会引起大面积混凝土在平面内不可忽视的变形,特别是在离柱子1~2m的墙体上易出现竖向收缩裂缝。
4、墙体结构的散热面大,与空气接触面大,水分蒸发相对较大,在对墙体混凝土浇筑时,一般混凝土底板的降温阶段尚未完成,底板的温度还高于环境温度,这就加剧了新浇墙体混凝土中的水分蒸发。作好保湿养护,使新浇的混凝土在温度相对稳定的、潮湿的环境中硬化有一定的难度,墙体结构在尚未拆摸的低龄期时,往往墙面即已有竖向裂缝发生,即使完成了在规定期间的养护,在一定时期内,墙体暴露在空气中,受到环境温度、湿度变化的影响,已有的裂缝在一定程度内也会有发展和变化,也可能有新的裂缝发生,这种情况在风口部位尤为突出。
二、混凝土墙体裂缝的预防措施
(1)设计方面:
①按混凝土最大浇筑长度的要求,增设后浇带。
②提高混凝土的抗拉强度:如在混凝土中掺入适量纤维,提高混凝土自身的抗拉强度。
(2) 施工方面:
①合理调整混凝土的配合比:尽量采用水化热低收缩性小的早期高强水泥,降低水泥用量;降低水灰比(控制好混凝土的坍落度);调整骨料级配;在混凝土中掺入适量微膨胀剂,补偿混凝土的收缩。
②混凝土要分层分段浇筑,加强振捣确保混凝土的密实性,增强混凝土的连续性和整体性,以体高混凝土的强度,尤其提高混凝土的抗拉强度。
③加强养护。避免过早拆模,防止外力作用损伤混凝土,尤其要注意做好混凝土保湿保温的工作。
三、混凝土墙体裂缝的处理
我公司开发的工程地下室出现的裂缝全部由变形引起的,为非为结构性裂缝,故无承载力危险。但是会对地下室防水、钢筋的保护造成危害。因此必须对裂缝进行修补处理。
由于贯通裂缝较多,因此采用高压化学灌浆法较为合适。采用YJ—自动压力灌浆技术,具体做法如下:
施工工艺流程:裂缝检查→清洁裂缝→安设底座→封闭裂缝→浆液注入→拆除灌浆器→拆除底座→结束
(1)根据现场裂缝的检查情况确定具体施工方案;在施工前,对拟实施灌浆的裂缝宽度、长度、深度、走向进行认真的检查,并做好具体的标记。
(2)基层处理:采用钢刷将裂缝两侧表面的灰尘、浮渣清理干净,缝宽≥0.5 mm。
(3)确定注入口及安设底座:灌浆底座的设置间距是根据裂缝大小、走向及结构形式而定,一般缝宽≥0.5 mm者为15—25 cm,一般缝宽≤0.5 mm者为10—20 mm。原则上缝窄因密,缝宽可稀,但每条裂缝至少需要两个或两个以上的底座。底座的安设采用原子灰进行固定。对于贯通裂缝,应在墙两侧均安设灌浆底座,一侧灌浆时另一侧裂缝必须封闭。
(4)封闭裂缝:其目的在于使裂缝成为一个封闭的空腔。采用原子灰沿裂缝表面涂刮,封缝宽度以注浆时不能漏浆为原则。
(5)配制浆液:环氧树脂、塑化剂和稀释剂组成的主剂在试验室预先配制好。主剂和固化剂现场配制混合后必须搅拌均匀,待反应热量降低后方可注入软管。
(6)安设灌浆器:将配好的灌浆树脂注入软管中,把装有树脂的灌浆器旋紧于底座上。
(7)灌浆:
①确定树脂的注入量,可根据裂缝的宽度、深度、长度计算, 根据经验,实际需要树脂约为理论计算量的1.3倍以上。
②灌浆顺序应从裂缝下端依次向上灌注。
③灌浆时,邻近的底座必须用堵头封死,以防漏浆。
④灌浆压力稳定后应保持一定时间,以满足灌浆要求,保证灌浆质量。
⑤松開灌浆器弹簧,确定注入状态,如树脂不足可补充再继续注入。
(8)注入完毕拆除灌浆器:待注入速度降低确认不再进浆后,可拆除灌浆器,再用堵头将底座堵死。
(9)树脂固化后敲掉底座及堵头,修补好表面封缝胶。
(10)修补质量检查:灌浆结束后,随机选取三点通入压缩空气检查灌浆是否密实。
7 结束语
通过地下室外墙产生裂缝原因的分析,采取适当的处理方法,取得了较好的预期效果。
(1)高层建筑地下室墙体的裂缝,虽然对结构安全无影响,但也要引起我们的重视,因为它可能对地下室的使用功能及结构的耐久性造成影响。
(2)控制裂缝的出现要综合考虑结构设计、材料、施工、环境等诸多因素的影响。