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淺析混凝土剪力墻裂縫原因及控制

08-22 12:59:00  瀏覽次數:250次  欄目:市政工程
標簽:市政工程技術,市政工程施工方案, 淺析混凝土剪力墻裂縫原因及控制,http://www.tljciu.live
    1. 引言  隨著建筑技術的發展,建筑物的高度越來越高,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,并使用大流動度的泵送混凝土澆注施工。預拌混凝土快速發展的同時也帶來一個問題—結構裂縫,如果發生裂縫,會導致建筑物發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。  2.  墻板裂縫的產生原因  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。  2.1砼收縮的三種情況  2.1.1干縮。  砼在制備過程中,水泥和摻合料與水拌合后體積膨脹,但在入模成型后,隨著砼水化作用的發生,砼中的部分水份被吸收部分水份被蒸發,體積有一定的縮小。砼體積收縮,使砼產生內應力,當收縮快和收縮大時砼就會產生裂縫。  2.1.2 砼內部溫度變化產生收縮裂縫。 與墻連體的部分框架柱,斷面邊長都大于1m,屬大體積砼,水化熱高,若采取措施不當,表面砼就會產生裂縫。對于框架柱與外墻連體的節間來講,大體積砼的框架柱可視為一個較大的熱源體,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熱膨脹時,墻體已開始降溫收縮,由于連結在一起的兩個構件之間產生溫差,變形不同步協調,在柱子附近和墻中間出現裂縫是符合規律的。  2.2強約束引起裂縫  約束是對結構構件活動和變形的制約,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生內應力,若外約束很強,產生的內應力不能造成約束變形時,則墻體砼出現開裂,尤其是早期砼容易開裂,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。但實際裂縫并非在墻與約束體的交接處,而是離開0.3~0.5m,其理由是裂縫由約束產生,反過來約束又能推遲裂縫的出現和限制裂縫的擴展,這就是人們常說的“模箍作用”。  2.3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,墻體在基礎邊級部位產生剪力,導致裂縫出現。  經觀察,凡矩形、方形、梯形等直線段比較的平面形狀,墻體產生裂縫的較多,而曲線、弧線和折線較多的建筑物墻體裂縫卻極少。因為直線是兩點的最短距離,直線墻收縮變形的內約束較大,直線方向無伸展的余地。而曲線、弧線、折線有一定的伸展余地,內約束力比直線墻小。  2.4外力作用引起墻體裂縫。  墻兩側模板未同時拆除,選拆一邊,未拆的一邊模板支撐給新澆砼墻一個側向壓力,若模板支撐較緊,則砼墻產生裂縫。  3.  控制措施  3.1 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間在鋼筋的下方會產生裂縫。  砂石料的含泥量必須嚴格控制,當砂石料含泥量超過規定,不僅增加了混凝土的收縮,同時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,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。  3.2  從施工組織來來控制  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,開始澆注時應加強對墻根部的振搗,以防止產生爛根現象。混凝土的運輸應均勻連續,防止產生冷縫或施工縫。  采用科學合理的施工組織設計,根據混凝土的凝結時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)。混凝土的初凝時間并不是混凝土不致出現冷縫的終凝時間,實際上在此時澆注混凝土,上下層混凝土的結合已經很弱,如在混凝土接近初凝之時,對混凝土進行振動,同樣也會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。  為防止產生分層縫,在澆筑上層混凝土時,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墻的裂縫往往是難以避免的,這種裂縫可通過設置溫度鋼筋來克服,通過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。同時在底板上外墻混凝土澆筑時,應注意分段施工,合理分段,避免長度過長,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度揮發,并應進行充分的澆水養護,以保證水泥的充分水化。  3.3  從結構設計來控制  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,為混凝土創造充分應力松弛的條件。  應避免結構突變,(或斷面突變),產生應力集中,導致應力集中裂縫。當不能避免斷面突變時,如在孔洞和變斷面的轉角部位,由于溫度收縮作用,也會引起應力集中,此時應作局部處理,做成逐漸變化的過度形式,同時加配鋼筋。  3.4  配筋對控制裂縫的作用  鋼筋會約束收縮,但不能阻止收縮,它對鋼筋混凝土收縮的約束作用會在混凝土中產生拉應力,在鋼筋內引起壓應力。增加鋼筋數量會減少收縮,但會增加混凝土的拉應力,如果鋼筋很多,約束可能會很大,也足以引起混凝土開裂。  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、密一點”。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。  (河南六建建

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