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探讨混凝土墙体裂缝的成因

发表时间:2024-07-05 17:17:09 点击: 85

在建筑工程中混凝土墙体一般是指厚度<400mm,墙体长度L与墙体高度H的比值≤0.2(即H/L≤0.2)的混凝土工程结构。高层建筑地下室挡土墙和剪力墙所用混凝土的强度等级常为C30~C50。墙体内分布双排双向钢筋,模板体系常用木模板或钢模板,用穿墙螺栓固定模板,混凝土通过泵管下料,振捣密实,混凝土凝结硬化,经保温、保湿养护后,脱模形成混凝土墙体结构。

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(一)垂直地面的裂缝

(1)裂缝特点

墙体垂直裂缝通常在拆模时或拆模后1~3天出现,相邻两裂缝间的距离2~4m,裂缝宽度0.1~0.3mm,垂直向下中间宽两端细直至消失。当墙两侧外露在大气环境中,墙体内外裂缝呈对称分布,墙体厚度300~400mm,裂缝宽度大于0.3mm时,裂缝就贯穿了。 

   (2)混凝土墙体垂直裂缝形成的原因

混凝土是一种脆性材料,抗压强度高,抗拉强度低,拉压比在1/7~1/15之间。混凝土强度等级大于C30,厚度为300~400mm的墙体属于薄壁构件,墙柱变截面转角降温收缩不均匀,而未采取相应措施,是墙体裂缝的原因之一。

混凝土早期(或称幼龄期)的开裂主要收缩引起的,在配合比和原材料确定的情况下,失水和温差引起的收缩可以认为是裂缝形成的主导。厚度在30~50mm的墙体结构两者的影响相对会复杂些,混凝土浇筑后处于饱水状态,只要失水必然引起收缩,在水化前期(温度达到顶峰前)混凝土在水化的作用下,一直在失水,一直在收缩,但混凝土结构在升温过程中会产生一定的膨胀抵消一部分失水造成收缩的力,达到温峰后,在环境温度差异的情况下结构会降温,产生收缩,在这个阶段再叠加上失水造成的收缩,形成裂缝的几率也在加大。

墙体混凝土浇筑早期﹙1~3天﹚内部的水化热可使温度达到40℃~50℃。在春、秋季节墙体施工时,昼夜温差变化大,白天15~20℃,夜间降温至5~10℃。此时,如过早拆模,事必造成墙体内外温差超过25℃,增加混凝土开裂的几率。

混凝土墙体裂缝的方向主要取决于两个因素,一是约束力的方向,二是抗拉力的大小和方向。裂缝方向一般垂直于约束力方向和拉应力方向,并且垂直于抗拉能力较弱的方向。对于混凝土墙体结构来说,在水平方向上,中下部墙体受到基础和柱的约束,约束了墙体水平方向的变形,产生了水平方向拉应力,当拉应力大于墙体抗拉能力时,墙体开裂。因之,施工单位未根据墙体的强度等级和施工季节对模板采取保温措施,拆模过早。墙柱变截面转角降温收缩不均匀,而未采取相应措施,是墙体裂缝的重要原因。

(3)垂直裂缝控制措施

由于混凝土墙体竖向裂缝主要是由墙体混凝土变形和基础等约束产生的,如何减少变形和提高墙体抗拉强度时预防裂缝的重要手段。

1.材料方面

水泥选用中低热水泥,减少早期水化热;选用含泥量低的中粗砂;选用级配良好,针片状含量小的石子;粉煤灰使用不低于II级标准,矿渣粉使用不低于S95级,必要时,添加膨胀剂或纤维以提高混凝土抗裂性能。

2.优化配合比

减少水泥用量,增加矿物掺合料用量,采用60天或90天强度作为验收强度。在满足工作性的条件下,采用低用水量、低砂率、低坍落度,减少混凝土收缩。

3.配筋方面

适当提高配筋率,水平方向钢筋间距不宜大于150mm,钢筋直径不小于10mm,增大墙体的抗拉强度。将水平构造分布钢筋移到主筋的外侧,保证水平构造钢筋的保护层不小于30mm。

4.采用分层浇筑

在施工过程中严格按照规范要求进行分层浇筑混凝土,采用溜槽保证混凝土自由倾落高度不大于2m,混凝土下落过程中不发生离析、分层,浇筑过程分层分段连续进行。每层浇筑厚度不超过500mm,宜控制在30~50cm。充分振捣做到不漏振,不过振,保持混凝土匀质性。

5.注意保温保湿养护

保温可以降低混凝土温度散失,减少混凝土内外温差,减少环境温度变化对混凝土的影响,防止表面裂缝的产生。适当延长散热时间,提高混凝土自身抗拉能力,使温度应力小于混凝土抗拉能力,预防裂缝产生。施工中适当延长拆模时间,拆模后及时采用覆盖措施保温保湿。

施工人员应根据当时的气温,做好测温工作,若发现混凝土内外温差超过25℃,混凝土表面温度与大气温差超过20℃,立即采取保温措施,并适当推迟拆模时间。对已完全终凝的混凝土墙体应及时洒水养护,应注意混凝土表面温度与养护水的温差控制在15℃以内。在秋季转冬季或有寒流气温剧降时,混凝土日平均降温速率建议不超过2℃/d。控制拆模时混凝土表面与最低环境温度的差值,建议不小于10℃时方可拆模。封闭通风口,防止冷风快速冷却墙体形成新的温差裂缝。

(二)墙体水平裂缝

(1)墙体水平裂缝与斜裂缝特点

墙体水平裂缝一般宽度0.1~0.5mm,分布高度在1~3米,长度由数米到十多米不等,走向基本水平或走向与地面成45º~60º夹角斜裂缝,长度较长,非连续撕裂状裂缝。

(2)水平裂缝成因

混凝土浇筑过程中,在浇筑混凝土时,同一下料点浇筑厚度过大,用振动棒驱赶混凝土流动,造成混凝土离析分层,接缝处欠振;拌合物粘稠,在施工过程中为加快施工,在施工现场加水增大混凝土坍落度造成混凝土离析,在水化过程中混凝土收缩不同;泵送混凝土连续浇筑入模,分层振捣不够,混凝土拌合物供应不及时,形成水平施工冷缝;沉降不匀,造成拉裂;钢筋保护层厚度不够,拌合物沿模板下滑较慢,从而形成撕裂状裂缝。

(3)控制措施

对连续浇筑高度超过3m的墙体时,一般每层浇筑高度不超过500mm,浇筑高度以不离析为准,两下料口间的距离不大于3m,浇筑混凝土时应移动下料,使料面均匀上升,以利于墙体内混凝土均匀,强度发展均匀,不造成薄弱环节;分层振捣,使混凝土充满端头角落,应留有等待时间,让墙体内拌合物充分均匀沉降;应在下一层混凝土初凝前将上一层混凝土浇筑完毕,在浇筑上层混凝土时,必须将振捣器插入下一层混凝土5cm左右以便形成整体,尽量不留施工缝。



内容来源:砼界

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