2015年結構師考試復習混凝土裂縫原因重點

　　大型地下室混凝土裂縫原因和預防措施

　　1工程概況

　　深圳市某住宅鋼筋混凝土工程主體由三棟塔樓和二層地庫組成，地下室的第一層為設備層，第二層為地下車庫。工程總建筑面積8萬多m2，其中地下室總面積約為16000m2，本工程為建筑一類工程，工程建筑耐久等級為一級。塔樓采用現澆鋼筋混凝土剪力墻結構，塔樓間的地下室采用現澆鋼筋混凝土框架結構，基礎采用人工挖孔樁，地下室底板厚500mm，地下室外墻厚400mm.本工程混凝土強度等級為：墻柱C35～C45，梁板C30～C40，其余部位C10～C20.混凝土保護層厚度為15mm～35mm.

　　2裂縫調查

　　2.1調查內容

　　(1)裂縫情況：包括裂縫位置、長度、寬度、深度、性質及發(fā)展情況等。

　　(2)設計、施工情況：包括裂縫相應位置的結構構造、混凝土強度等級、施工工藝及養(yǎng)護情況。

　　2.2調查方法和手段

　　2.2.1調查方法

　　裂縫調查采用普查與典型調查相結合的方法。對于裂縫比較集中的地下室D軸線附近的裂縫分布情況進行普查(D軸線為塔樓和地下室交界處)，對裂縫深度進行抽查，并對比較典型的裂縫的發(fā)展情況進行跟蹤調查。

　　2.2.2調查手段

　　本次調查采用的設備和工具主要有以下幾種：

　　(1)裂縫位置主要根據設計圖，借助于鋼尺、相機等進行檢查調查，并繪制裂縫分布圖。(2)裂縫寬度使用塞尺、刻度放大鏡進行測量。

　　(3)裂縫長度用鋼尺和皮尺測量。

　　(4)裂縫深度按照規(guī)范要求用超聲波儀測量超聲波發(fā)送和響應時間，經過計算得到裂縫深度。

　　2.3裂縫調查

　　2.3.1地下室裂縫情況

　　(1)裂縫部位、長度和寬度

　　對地下室負一層和負二層沿D軸線附近的裂縫進行了初步調查，負一層的裂縫情況見表1，負二層的裂縫情況見表2(略)

　　(2)裂縫深度

　　對地下室部分裂縫的深度進行了抽查，抽查結果見表3所示。

　　2.3.2跟蹤調查

　　對地下室混凝土的部分裂縫的寬度進行了跟蹤調查，調查結果表明：地下室的少量裂縫在繼續(xù)發(fā)展，不過發(fā)展趨勢不大;在地下室頂板和墻面分別有少量新的裂縫產生。

　　2.4裂縫特征分析

　　調查發(fā)現地下室的裂縫主要集中于D軸線附近，并且地下室的裂縫具有以下特點：

　　(1)頂板裂縫大多數與跨度方向呈45℃左右的斜角，個別裂縫穿過兩塊以上的板。

　　(2)頂板呈斜角的裂縫多數相互平行，且集中于D軸線附近板的一角。

　　(3)頂板的裂縫大多數集中于塔樓和地下室交界的D軸線兩側。

　　(4)墻面裂縫多數垂直地面且相互平行，寬度自下而上逐漸變窄。

　　(5)地下室部分裂縫相交呈八字形。

　　3裂縫原因研究

　　3.1混凝土裂縫的類型和產生原因

　　混凝土的裂縫按產生的時間可分為硬化前裂縫、硬化過程裂縫和完全硬化后裂縫。按引起裂縫產生的原因把混凝土裂縫分為二大類〔

　　第一大類，由第一類外荷載引起的裂縫，包括按照常規(guī)計算的主要應力引起的“荷載裂縫”，以及由結構次應力引起的“荷載次應力裂縫”，二者通稱為結構性裂縫、受力裂縫。

　　第二大類，由第二類荷載即變形變化引起的裂縫，包括溫度、濕度、收縮和膨脹、不均勻沉降等因素引起的裂縫，也稱非結構性裂縫。上述兩類裂縫的區(qū)別是：前者從外荷載的作用、結構內力的形成，直至裂縫的出現與擴展，似乎都在同一時間瞬時發(fā)生并一次完成，是個“一次”過程。而變形荷載的作用，從環(huán)境的變化，變形的產生，到約束應力的形成，裂縫的出現與擴展等都不是在同一時間瞬時完成的，它有一個“時間過程”，稱之為“傳遞過程”，是一個多次產生和發(fā)展的過程。

　　3.2裂縫原因分析

　　根據調查結果分析，以及對地下室裂縫的初步跟蹤調查，地下室有些裂縫有進一步發(fā)展趨勢，且有新的裂縫產生，裂縫的產生表現為“時間過程”，呈現由變形變化引起的裂縫特點，估計地下室裂縫由變形變化引起為主。根據地下室的裂縫特點，分析其原因有以下幾方面：

　　(1)材料原因

　　根據攪拌站提供的原材料實際計量數據看，其用水量波動較大，可能導致混凝土質量波動也較大。

　　(2)施工原因

　　根據在現場對施工過程的觀察、對現場混凝土的檢查和對施工人員的訪問，發(fā)現有幾個問題：一是混凝土的蜂窩麻面，二是混凝土的養(yǎng)護，三是拆模時間。蜂窩麻面反映混凝土立模和振搗方面存在不足，而養(yǎng)護不好則對混凝土整體質量影響特別顯著，直接影響混凝土的抗裂能力。在混凝土產生足夠強度以前，過早拆模以及在混凝土施工面上過早從事其它準備工序，會破壞混凝土結構，降低承載力，導致裂縫的產生。另外，根據施工單位編制的《施工組織設計》，由于地下室二層與地下室一層D軸線落差處，地下室二層外墻與塔樓地下一層底板相連。而地下一層底板與地下二層外墻施工存在60天技術間歇時間，為使主樓節(jié)省60天工期，將地下二層外墻與地下一層底板結構一起施工。這樣使原來的結構剛度和結構構件的約束情況有所變化，在地基差異沉降變形和荷載影響下，就可能導致D軸墻和地下室樓板產生裂縫。

　　(3)結構設計原因

　　D軸線位置為人防和塔樓的交界處，塔樓部分為一層地下室，人防部分為兩層地下室，故D軸線兩側所受荷載及兩側結構的剛度或柔性有顯著差異，使其變形差異較大，由于超靜定結構的強約束作用，從而導致裂縫的產生。

　　(4)基礎沉降原因

　　塔樓和地下室的東西方向和南北方向的地質情況均有差異，其中東西方向的荷載和結構剛度基本相同，南北方向的荷載和結構剛度差異較大。在不同的靜荷載和施工荷載作用下，因其沉降位移不同，以及D軸線附近相鄰沉降差異而導致裂縫的產生，D軸線附近的墻體垂直裂縫和八字形裂縫說明了這一點。

　　(5)環(huán)境原因

　　由跟蹤調查情況看，地下室個別裂縫寬度還有所發(fā)展，而且有新的裂縫產生，但原有裂縫也在閉合或者寬度變小，跟蹤調查時正值寒潮期間，因此，新的裂縫和裂縫的發(fā)展由溫度變化引起的可能性較大，但塔樓的荷載還在增大，地基的沉降尚不穩(wěn)定，故地基沉降仍然是其原因之一。

　　4裂縫危害性分析

　　裂縫危害性主要按照有關規(guī)范允許的最大裂縫寬度來進行分析。

　　4.1裂縫控制標準

　　從國內外試驗資料分析，混凝土結構物裂縫寬度一般應該控制在表4所示的范圍內。

　　混凝土結構物裂縫寬度控制范圍序號結構物使用環(huán)境允許的裂縫寬度(mm)1無侵蝕介質、無抗?jié)B要求0.32輕微侵蝕、無抗?jié)B要求0.23嚴重侵蝕、有抗?jié)B要求0.1

　　我國規(guī)范規(guī)定鋼筋混凝土構件的最大裂縫寬度見表5，美國的規(guī)定見表6所示。表5鋼筋混凝土結構構件最大裂縫寬度允許值序號結構物使用環(huán)境最大裂縫寬度允許值(mm)1屋架、托架的受拉構件煙囪、用以貯存松散體的筒倉處于液體壓力下而無專門保護措施的構件0.22處于正常條件下的構件0.3表6美國混凝土學會224委員會對裂縫寬度的限值序號結構物使用環(huán)境最大裂縫寬度允許值(mm)1干燥環(huán)境，有保護層0.42潮濕空氣，土壤中0.33凍結環(huán)境(加防凍劑)0.184海水環(huán)境0.155貯水構筑物0.1

　　根據上述我國有關標準及美國有關標準，將上述分類的混凝土裂縫定性為：

　　(1)寬度小于標準規(guī)定值者屬于無害、可修復的裂縫;

　　(2)寬度超過規(guī)定值者，一般需要由設計、施工、監(jiān)理、業(yè)主等有關方面共同商定處理方案。

　　(3)活裂縫需要進一步觀察，待其基本穩(wěn)定后，才能確定處理方案。

　　根據本工程實際所處環(huán)境和用途，裂縫寬度的允許值取0.3mm為宜。

　　4.2裂縫危害性分析

　　從地下室混凝土裂縫調查結果可見，地下室負一層共抽查裂縫99條(見表1)，其中頂板80條，墻面19條。超過上述規(guī)定值的裂縫有5條，占地下室負一層總裂縫數的5.05%，其中頂板2條，墻面3條。其余裂縫寬度均在允許范圍之內。頂板的裂縫較多，占81%，墻面裂縫只占19%。地下室負二層共抽查裂縫45條(見表2)。其中頂板33條，墻面12條。裂縫寬度超過規(guī)定值者l條(頂板部位)，占2.2%。與負一層一樣，頂板的裂縫數較多，占73%，墻面裂縫次之，占27%。根據裂縫調查結果、建筑物重要性、使用功能和裂縫控制標準看，地下室裂縫目前對結構的安全性影響還不大，但由于少量裂縫有輕微的進一步發(fā)展趨勢，而且裂縫數量多，因此現有的裂縫會影響結構的使用功能和外觀，應該按照規(guī)范或設計要求對裂縫進行相應的處理。

　　5預防裂縫的措施和建議

　　(1)攪拌站應該加強原材料質量檢測和控制，特別是砂石含水量和含泥量的檢測和控制，以確?；炷帘旧淼馁|量穩(wěn)定;進一步優(yōu)化混凝土配比，提高混凝土抗裂能力;對一些必要的試驗檢測工作應予加強，如混凝土收縮試驗等。

　　(2)施工單位應該重視施工質量和加強質量管理，特別是要重視混凝土振搗、養(yǎng)護工作，保證模板的牢固，鋼筋保護層的準確等;作好日常的施工記錄，包括養(yǎng)護記錄、施工異常情況處理記錄、施工日志、質量檢查日志。嚴格按照設計圖紙進行施工，特別是要保證鋼筋位置和數量，否則會造成嚴重后果。

　　(3)設計單位在進行結構設計時，應該主動征求其他單位和技術人員的意見，特別是征求施工單位、科研單位的意見;征求材料研究人員、質檢人員的意見，以保證所設計的工程既安全、又便于施工。設計單位應該對地下室重要構件的承載力進行驗算，以便及早發(fā)現設計不足之處;對地基沉降情況進行驗算，以便采取對策。

　　6結論

　　根據現場調查結果、理論分析，得出以下初步結論：

　　(1)地下室的裂縫由變形變化引起為主因，特別是沉降變形引起的可能性較大。

　　(2)地下室新發(fā)現的裂縫由溫度變化和沉降變形共同引起的可能性較大。

　　(3)從目前情況看，地下室現有裂縫對本工程的安全還沒有太大的危害，暫時不需要特別加固處理。

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