摘要:針對砼墻體裂縫這一普遍現(xiàn)象,首先介紹和分析產(chǎn)生原因,依據(jù)相關(guān)理論總結(jié)經(jīng)驗,提出了對砼墻體裂縫的預(yù)防及治理措施。
關(guān)鍵詞:鋼筋砼墻體;裂縫;收縮應(yīng)力
中圖分類號:TU74文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:
前言
目前,在眾多的剪力墻結(jié)構(gòu)工程中,在墻體上產(chǎn)生一些裂縫的現(xiàn)象較為普遍,尤其是在地下室外墻、蓄水池墻壁及剪力實墻段(一般大于6m)比較明顯。隨著近年砼高強、泵送技術(shù)的推廣,該問題更顯突出。而國家相關(guān)技術(shù)規(guī)范、規(guī)程并未明確有效防治措施。因此,總結(jié)墻體裂縫的預(yù)防和治理措施非常必要。
1 砼墻體裂縫產(chǎn)生的特征及原因分析
砼墻體的裂縫一般表現(xiàn)為:表面不規(guī)則裂縫和貫穿性裂縫。
一般情況下,裂縫產(chǎn)生的主要原因:一是動、靜荷載和其他各種外荷載作用引起;二是由砼內(nèi)外溫差、收縮或地基不均勻沉降引起。此外,設(shè)計體型和結(jié)構(gòu)布置也是影響裂縫產(chǎn)生的一個重要因素?傊芽p產(chǎn)生的原因很復(fù)雜,尤其是因非結(jié)構(gòu)受力產(chǎn)生的裂縫出現(xiàn)較為頻繁和普遍。本文僅對非結(jié)構(gòu)受力產(chǎn)生的裂縫原因,歸納總結(jié)影響因素如下:
(1)砼的收縮應(yīng)力
收縮裂縫主要與水泥品種及用量、砂石級配、構(gòu)件尺寸和砼配合比以及外加劑品種等因素有關(guān):
、偎嗥贩N及用量
砼在凝結(jié)及強度增長期間,會產(chǎn)生自身提及的收縮,尤其是高強砼由于水泥用量大、水灰比小,由此引起的砼自收縮值更為可觀,有時甚至高達(dá)8% 。
、谏笆壟
商品砼為了運輸和泵送,配合比需要增加細(xì)骨料用量,以增大骨料的表面積,相對減少了包裹骨料的水泥等膠凝材料,減弱了砼內(nèi)部連接力,增大了砼的塑性收縮。而若用連續(xù)級配的粗骨料,將可降低細(xì)骨料用量,減小砼的塑性收縮。
、垌艠(gòu)件尺寸
現(xiàn)實需要砼構(gòu)件的跨度或幾何尺寸均有較大提高,顯然對于相同的砼收縮率而言,收縮的絕對值增大。如不采取相應(yīng)措施,則極易產(chǎn)生裂縫。地下室外墻、蓄水池墻壁、具有一定長度上無門窗洞口的剪力墻很自然就成為了裂縫出現(xiàn)的高發(fā)區(qū)。
、茼磐饧觿
外加劑在砼中摻量少,作用大。目前使用的砼中普遍摻有多種外加劑。其中多數(shù)外加劑會造成砼收縮率大于基準(zhǔn)砼,砼收縮率的增大自然加大了裂縫的出現(xiàn)概率。外加劑對砼性能影響極大,可成為導(dǎo)致砼開裂的重要原因之一。
(2)砼的溫度應(yīng)力
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密不可分;
、偎嗥贩N
商品砼多采用大窯水泥,尤其為提高砼標(biāo)號,大量使用普硅水泥,使得水泥水化熱較高。水泥大部分水化熱都是在澆筑后的前三天釋放,且該熱量不易散發(fā),使砼內(nèi)部溫度上升。而砼表面拆模后散熱快、溫度低,形成內(nèi)外溫差產(chǎn)生拉應(yīng)力。當(dāng)拉應(yīng)力超過此時砼的抗拉強度時,便會出現(xiàn)開裂。
、陴B(yǎng)護條件
由于砼豎向面積大、水分散失快,易養(yǎng)護不足,導(dǎo)致砼體積收縮加大。而砼內(nèi)部濕度變化相對較小,體積收縮也較小,表面收縮受到砼內(nèi)部的約束而產(chǎn)生拉應(yīng)力,引起砼表面開裂。
、鄄鹉r間
砼墻體模板的拆除時間過早,使砼表面溫度與內(nèi)部溫度形成較大溫差,產(chǎn)生砼內(nèi)外溫度收縮不一致,造成砼表面受到很大的拉應(yīng)力,而砼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(nèi)的裂縫。
(3)砼墻體的約束影響
上述砼的溫度應(yīng)力和收縮應(yīng)力,在砼墻體結(jié)構(gòu)構(gòu)件受到各種約束(如樓板、砼墻體的暗柱、明柱及端墻或側(cè)墻)的影響下,當(dāng)鋼筋砼實墻長度較大時,使砼墻體內(nèi)收縮應(yīng)力不易釋放且不斷積累增大,這些約束使得砼墻體結(jié)構(gòu)構(gòu)件不能自由變形或者跟約束構(gòu)件的變形不同步(或不協(xié)調(diào)),最終內(nèi)應(yīng)力釋放而導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生。
(4)水平鋼筋的配置偏弱
墻體水平鋼筋一般是按規(guī)范的要求構(gòu)造配置,并置于豎向鋼筋內(nèi)側(cè)。使砼保護層厚度過大,同時水平鋼筋構(gòu)造間距偏大,也影響抵抗收縮應(yīng)力。當(dāng)砼收縮應(yīng)力大于砼的抗拉強度,且變形超過抗拉極限時,就會產(chǎn)生裂縫。
2 對裂縫性質(zhì)的認(rèn)識
對于因動、靜荷載和其他外荷載以及因地基不均勻沉降載引起的受力結(jié)構(gòu)裂縫,在工程施工中雖偶有出現(xiàn),但其不具有普遍性,且一旦發(fā)生或預(yù)料可能發(fā)生可由設(shè)計層面予以采取針對性的結(jié)構(gòu)加強或結(jié)構(gòu)補強措施。
對于鋼筋砼墻體非結(jié)構(gòu)受力產(chǎn)生的裂縫,雖形態(tài)各有差異,但基本上都是由于砼自身的收縮應(yīng)力所造成的。此類裂縫雖然基本不影響結(jié)構(gòu)承載能力和使用安全,但根據(jù)裂縫發(fā)生的部位和程度不同也會對建筑物的耐久性和觀感效果造成一定的影響,需根據(jù)具體情況采取一些必要的完善和彌補措施。
(1) 當(dāng)有些裂縫處于水下或潮濕環(huán)境下的墻體微小裂縫(如地下室側(cè)墻0.1~0.2mm的裂縫)時,在水壓不高的情況下,開始有些滲漏,水通過裂縫與水泥發(fā)生反應(yīng),逐漸形成氫氧化鈣,隨著濃度增加,生成的膠凝物質(zhì)膠合了裂縫,停止了滲漏,所以此類裂縫不會影響使用。此現(xiàn)象也稱之為“自愈”。
(2)一般砼墻體裂縫的起因主要是由于砼收縮變形產(chǎn)生的拉應(yīng)力超過砼抗拉強度。當(dāng)裂縫出現(xiàn)后,變形得到滿足,應(yīng)力得到松弛,因而鋼筋中的應(yīng)力很低,所以這種裂縫不影響結(jié)構(gòu)的承載能力。對此裂縫采取表面封閉或補強其主要目的是對結(jié)構(gòu)鋼筋起到阻銹作用。
(3) 據(jù)現(xiàn)行規(guī)范,剪力墻外墻的最大裂縫寬度允許值為0.2mm;細(xì)微的裂縫對結(jié)構(gòu)、構(gòu)件的承載力及安全性的影響可以忽略不計;當(dāng)裂縫寬度超過允許值時應(yīng)分析裂縫產(chǎn)生的原因并查明變化情況,視不同程度可采取補強加固措施或表面封閉及修飾。
3 裂縫的預(yù)防和治理措施
針對上述裂縫產(chǎn)生的原因,可相應(yīng)采取以下預(yù)防和治理措施:
(1)調(diào)整和優(yōu)化砼原材料及配合比。盡量使用低水化熱的水泥;砂宜采用中砂;粗骨料宜選用符合連續(xù)級配的碎石,并嚴(yán)格控制砂石含泥量。盡量選用高標(biāo)號水泥,以降低水泥用量;
(2)加強拆模及養(yǎng)護的管理。施工中當(dāng)砼密實后,應(yīng)盡可能早地進(jìn)行覆蓋養(yǎng)護,及時噴水,適當(dāng)延長養(yǎng)護時間。以減少內(nèi)外部溫差,保證早期濕養(yǎng)護和后期養(yǎng)護的最佳效果。在重點防護部位,可考慮沿砼墻體覆蓋后設(shè)置簡易噴淋管,實現(xiàn)小流量連續(xù)灑(滴)水養(yǎng)護,效果尤佳。
(3)正確使用砼養(yǎng)護液。首先要保證養(yǎng)護液的材質(zhì)合格,起碼保證涂刷后的封閉成膜效果。其次,就是要保證砼拆模后及時到位涂刷養(yǎng)護液。否則,任何一個環(huán)節(jié)打折扣都將直接影響“保存砼內(nèi)自有水分不散失而起到養(yǎng)護砼”的效果。
(4)在砼中摻加膨脹劑,能有效減少砼收縮裂縫。但使用補償收縮砼,其原理是利用膨脹作用來抵消砼的全部或部分收縮,從而避免或減輕開裂程度。但溫度、濕度和接觸面積等外界因素都會影響膨脹劑的化學(xué)作用發(fā)揮,所以其膨脹作用是有條件實現(xiàn)的,尤其是養(yǎng)護條件的好壞,直接影響其膨脹值的有效實現(xiàn)。
(5) 在砼墻體中設(shè)置水平暗梁或增開結(jié)構(gòu)洞口?捎行У钟芽p的產(chǎn)生或使砼收縮應(yīng)力得到釋放,從而達(dá)到控制墻體裂縫的目的至少可減小有害裂縫。
(6)設(shè)置施工后澆帶,當(dāng)砼收縮變形趨于穩(wěn)定時,再澆筑留縫部位,從而避免因收縮應(yīng)力而出現(xiàn)裂縫。
(7) 調(diào)整設(shè)計配筋方案:按配筋細(xì)而密可抵抗收縮應(yīng)力的原則,減小水平鋼筋直徑和配筋間距、適當(dāng)增加水平鋼筋的配筋率。并將水平鋼筋置于豎向鋼筋外側(cè)以減小砼保護層厚度,增強砼表層的抗裂性能。
(8)裂縫補強治理措施。當(dāng)此類裂縫不能自愈時,如裂縫長期存在雖然對結(jié)構(gòu)承載、安全性和使用功能影響輕微,但對結(jié)構(gòu)的耐久性及觀感效果等方面的影響仍然不容忽視,應(yīng)該采取有效措施加以預(yù)防并給予妥善治理。一般情況下,可待裂縫發(fā)展穩(wěn)定后,針對不同大小的裂縫采取相應(yīng)的治理措施。例如,對小于0.1mm左右 的砼墻體裂縫,可選用塑性膠凝材料進(jìn)行表面修補封閉處理;對0.2~0.3mm左右的裂縫,則可采用環(huán)氧樹脂自動壓力灌漿補強技術(shù)進(jìn)行處理;對寬度大于0.3mm的裂縫,可采用建筑結(jié)構(gòu)粘合劑粘貼鋼板或粘貼碳纖維等措施加固補強。
4 結(jié)束語
實踐經(jīng)驗證明,對于砼自身的收縮應(yīng)力所造成的鋼筋砼墻體非結(jié)構(gòu)受力裂縫,雖原因多種多樣、形態(tài)也各有差異,但只要認(rèn)真分析,真正找出產(chǎn)生裂縫的原因,并采取相應(yīng)的預(yù)防控制措施,實施綜合治理,砼墻體的裂縫在很大程度上是可以減輕或避免的。