地下室剪力墙裂缝产生原因分析与防治

地下室混凝土剪力墙裂缝产生原因与预防控制措施随着我国高层建筑地下室工程日益增多，地下室混凝土剪力墙裂缝问题，已成为一种新的常见工程质量通病。根据我们忠信这些年来，混凝土现场施工的实践经验和教训，我们总结了地下室混凝土裂缝主要类型及产生原因，并从设计因素、材料因素、施工因素和外界因素等方面分析了预防裂缝的具体方法与裂缝形成后的处理方法。混凝土结构裂缝的主要类型和产生原因1、混凝土塑性收缩裂缝。塑性裂缝出现在结构表面，形状不规则且长短不一，这种裂缝大多出现在混凝土浇筑初期。塑性裂缝又称龟裂，严格来说属于干缩裂缝，出现很普遍。产生这种裂缝的因素是多方面的：如当新拌混凝土的坍落度较大，而振动时间过长时，水泥浆浮在上层，骨料下沉时收到钢筋或其他物质的约束，出现不均匀沉降，从而使混凝土的表层产生裂缝；浇筑后混凝土表面没有及时覆盖，受风吹日晒，表面水分蒸发过快，产生急剧收缩，而此时混凝土早期强度不能抵抗这种变形应力，因而开裂；使用收缩率较大的水泥，水泥用量过多，或使用过量的细砂和粉砂混凝土水灰比过大，也会导致这种裂缝出现。2、干缩裂缝。混凝土在制备过程中，水泥和掺合料与水拌合后体积膨胀，但在入模成型后，随着砼水化作用的发生，砼中的部分水份被吸收部分水份被蒸发，体积有一定的缩小。干缩量与水泥用量、水灰比的大小有关。水泥用量多、水灰比大的混凝土其收缩亦大。同时混凝土收缩量与气候有关，夏季气温高，气候干燥，混凝土中水份蒸发快，收缩也快。体积收缩，使混凝土产生内应力，当收缩快和收缩大时，混凝土就会产生裂缝，干缩裂缝一般都是表面的，不规则和不连续的。3、温度的变化产生混凝土收缩裂缝。混凝土具有热胀冷缩的性质，其膨胀系数约为10×10-6，当外界环境温度发生变化时就会产生温度变形，由此产生附加应力，当这种应力超过混凝土的抗拉强度时就会产生裂缝。同样混凝土内部温度变化也会产生收缩裂缝。因为混凝土从搅拌开始就有水化热产生，温度由低到高，到混凝土成型以后第3-4天，水化热到达高峰，其温度较自然温度升高30-40℃，以后逐步下降，半个月以后接近自然界温度。而地下室剪力墙属大体积砼，水化热高，表面暴露在空气中，散热快，混凝土内部热量不易散发，内外温差大，若采取措施不当，混凝土表面就会产生裂缝。对于地下室框架柱与外墙连体的大体积混凝土可视为一个较大的热源体，而与之连体的墙体相对较薄，且与外界空气接触面较大，散热快。当框架柱混凝土内大量发热膨胀时，墙体已开始降温收缩，由于连结在一起的两个构件之间产生温差，变形不同步协调，则在柱子附近和墙中间就会出现裂缝。4、强约束引起的混凝土裂缝地下室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。5、其它因素引起的裂缝（1）、养护条件：由于剪力墙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，则引起混凝土表面开裂。（2）、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。裂缝的预防与控制措施针对上述裂缝产生的原因，可相应采取以下预防和控制措施。1、工程设计的预防（1）、在剪力墙中部设置暗梁（或设置顶部暗圈梁），提高墙体的强度和刚度，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。（2）、可适当增加墙体厚度和配筋率，由于墙体裂缝是竖向产生，合理利用横向分布筋。基础设计应与上部结构荷载相协调，确保建筑物均匀沉降；墙体筋设计应采用细径密排方式，最好采用双层双向钢筋，角部设置放射筋，预留洞口等薄弱部位应设置加强筋。水、电管线应避免重叠交叉。（3）、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。2、施工过程的预防（1）、原材料的选择水泥宜选用水化热较低的水泥；强度较高的水泥应适当减少水泥用量，有利于防裂。外加剂选用减水率较高的高效减水剂以及性能优越的膨胀剂，若为泵送混凝土还须掺入缓凝剂，最好选用复合型外加剂，既满足多种性能要求，又方便施工。砂、石骨料应选用中、粗砂，且砂含泥量严格控制在3%以内，根据泵送能力，尽量选用粒径较大的碎石，有条件时选用5-40mm粒径的连续级配，若采用非泵送方法浇捣混凝土更有利于抗裂。（2）、优化配合比设计选用高性能混凝土，如采用补偿收缩混凝土，在混凝土中掺入适量的膨胀剂，使混凝土产生微量膨胀来补偿其产生的收缩；严格控制水灰比，宜控制在0.5以下，水灰比的降低，将会提高混凝土的弹性模量，提高其抗裂性能；在保证混凝土质量的前提下，尽量降低水泥、砂含量，提高石子用量。（3）、施工工艺的改进控制入模温度：夏季旋工由于气温高，宜采用骨料预冷工艺，如对砂，石堆场搭棚遮阳，冷水冲洗骨料，在混凝土泵管上覆盖草包隔热等，这样可降低混凝土入模温度，减少混凝土的内外温差。对于箱型基础中底板上长墙的裂缝往往是难以避免的，这种裂缝可通过设置温度钢筋来克服，通过配置一定数量的温度钢筋，并采用细而密的构造钢筋，使构造钢筋起温度钢筋的作用。同时在底板上外墙混凝土浇筑时，应注意分段施工，合理分段，避免长度过长，应设置温度伸缩缝或后浇缝。薄层覆盖浇筑法：混凝土浇筑采用分层浇筑，减少蓄热厚度，扩大散热面积，使浇筑后的温度分布均匀。二次振捣抹压法：对混凝土进行二次振捣抹压，消除混凝土中因泌水的粗骨料、水平筋下部产生的水分空隙，提高混凝土的密实度及钢筋的握裹力，减少内部微裂，增加抗裂性。二次振捣抹压应在初凝前，使得混凝土振捣抹压后能恢复到塑性状态。（4）、拆模与养护应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、裂缝的控制措施地下室混凝土剪力墙一旦发现裂缝，应及时进行修补。裂缝的修补方法常用的有涂布、嵌缝、贴补、灌浆四种方法，其中在工程实践中使用广泛且较为有效的方法是涂布和灌浆。（1）表面涂布法：适用于修补稳定的裂缝。地下室混凝土剪力墙的裂缝在一段时间后趋于稳定，可根据结构的使用要求选择表面涂布用的材料，材料必须具有密封性，不透水性，其变形性能应与被修补的混凝土性能相近。（2）嵌缝法：将裂缝开成“V”形或“U”形的槽口，然后洗掉浮灰，先涂上一层界面处理剂或粘度的树脂，再填嵌填充料，最后施工填充料的保护层。常用的填充料有改性沥青基密封膏、聚氨脂密封膏、聚硫密封膏、水溶性丙烯酸密封膏等。保护层可采用水泥砂浆或粘贴卷材。（3）表面贴补法：用胶粘剂把橡皮或其他止水材料贴在裂缝部位的混凝土上，达到密封裂缝，防渗堵漏的目的。止水材料常用橡皮、氯丁胶皮、高分子防水材料等。（4）化学灌浆法：该法是将化学浆材压入混凝土裂缝内，以达到密封裂缝、防止渗漏的目的，是目前应用最广泛和最有效的一种修补方法，常和凿槽嵌缝等表面处理相结合。化学灌浆材料常用的有水溶性聚氨酯、环氧树脂、甲基丙烯酸酯、氨基甲酸酯、丙烯酰胺等。使用较多的是水溶性聚氨脂。