高层住宅预拌混凝土剪力墙裂缝的原因分析与治理.docx

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高层住宅预拌混凝土剪力墙裂缝的原因分析与治理

高层住宅预拌混凝土剪力墙裂缝的原因分析与治理

［摘要］本文介绍了高层住宅混凝土剪力墙裂缝的主要特征，分析预拌混凝土剪力墙裂缝产生的自身原因、构造原因和施工原因，并针对裂缝的成因相应提出了治理预防措施、对策和修复处理方案。

［关键词］高层住宅；混凝土；剪力墙裂缝；治理预防措施；处理方案

随着人民物质生活水平的提高以及城市向空间发展，高层住宅得到了空前的发展。

特别国家对节能和环保问题的高度重视，预拌混凝土已在城乡建设中广泛使用，加快了工程施工进度，降低了工人的劳动强度，混凝土质量较以前有较大的提升。

但在工程应用的过程中混凝土构件也出现了不少问题，现浇剪力墙施工质量直接决定工程结构的安全性，所以对剪力墙结构裂缝应引起足够的重视。

本文通过某小区剪力墙出现裂缝的工程实例，分析裂缝的原因，并进行综合处理，为此类裂缝的防治提供参考。

1工程概况

某小区是十六幢高层住宅，地下室3层，地上33层，总建筑面积约为38万平方米（地上面积约万平方米，地下面积约万平方米），6层以下为C50混凝土，7～11层为C45混凝土，12～22层为C40混凝土，22层以上为C30混凝土。

主体结构形式为框架剪力墙，全部采用预拌混凝土，通过混凝土输送泵将混凝土送达作业层面施工。

2剪力墙裂缝位置与数量的分布持点及规律

2011年8月5日，当工程施工到22层时发现19层剪力墙墙体东、西面两段长墙上出现5条竖向裂缝，于是建设、监理以及施工方技术人员对主体结构进行全面认真检查发现，混凝土剪力墙墙体裂缝的主要特征如下：

（1）绝大多数是竖向裂缝，多数裂缝长度接近墙高，两端逐渐变小；裂缝发生在附墙柱和暗柱附近两侧1m左右、墙的中部等地方；以接近45°的斜裂纹出现在墙的端部，都具有中间宽、两头尖的外形特征，并且在墙体两面对称出现。

（2）裂缝宽度一般不大，走向与楼面接近垂直，不穿楼层，高出楼板面约，大多数裂缝不大于，少部分大于。

（3）强度等级高的混凝土比强度等级低的混凝土开裂多。

（4）裂缝出现时间多在拆模后不久，有的还与周围环境温度变化有关；随着时间推移，裂缝继续发展，数量增多，但缝宽一般增大不多。

3预拌混凝土剪力墙裂缝产生原因分析

我们对裂缝进行了详细调查分析，其中具体包括混凝土的原材料水泥、砂、石、外加剂和配合比、施工工艺、混凝土施工日记、环境条件、模板、早期养护、混凝土强度试验、钢筋的保护层、截面尺寸、钢筋位置及数量、坍落度等方面。

发现影响预拌混凝土剪力墙裂缝因素很多，如混凝土原材料质量、配合比设计、人员素质、生产单位与使用单位的相互配合、设计构造、配筋率，混凝土的搅拌、运输、浇筑、振捣施工方法及养护条件等等均有关联。

预拌混凝土剪力墙裂缝的主要原因如下：

混凝土剪力墙墙体干燥收缩裂缝

剪力墙混凝土在制备的过程当中，水泥、掺合料与水拌合后体积膨胀，但入模成型后，随着混凝土水化反应的发生，混凝土中的部分水份被吸收、部分水份蒸发，体积将有一定的缩小。

混凝土的体积收缩，使其产生应力，当收缩快和大时混凝土就会产生裂缝。

从裂缝的主要特征可以得知大多数均属于收缩裂缝，主要成因有混凝土强度等级高及高层建筑务必会造成水泥用量过多、养护不良等。

温度引起的裂缝

剪力墙体裂纹的分布状态和引起裂纹的主要原因是温度收缩裂纹。

混凝土强度等级高，则水泥用量大，导致水泥水化热高、混凝土收缩大。

因剪力墙的两端绝对嵌固，当混凝土剪力墙内部水泥水化热的温度高，而墙板两侧随环境温度而降低产生冷缩，又受到混凝土内部约束，则产生两侧表层裂缝。

墙表面的温度低于内部的温度，自约束产生的温度应力在混凝土表面为拉应力；由于水份蒸发，墙体表面的湿度低于内部的湿度，混凝土表面的干缩大于内部，内外收缩有差异，混凝土表面的收缩应力大于内部。

当温度收缩应力大于当时混凝土具有的抗拉强度时，裂纹就有可能在墙体上由表及里地出现、发展。

构造设计原因产生裂缝

剪力墙和筒体等竖向结构的设计都充分考虑了荷载的作用，配置了必要数量的竖向钢筋，而水平方向钢筋通常是按传统的构造要求配置的，没有考虑温度收缩的影响，而且大多是放置在竖向钢筋的里侧，构造钢筋太少，使得不能有效地起到控制墙体温度收缩裂纹的作用。

施工质量较差而导致混凝土收缩而产生的裂缝

实践证明，原材料质量不良、配合比设计不当、坍落度控制不好、施工任意加水及混凝土养护不良等，均会导致混凝土收缩而产生的裂缝，另外高层住宅混凝土采用泵送施工方法，由于泵送混凝土坍落度比较大，必然导致混凝土收缩增加，产生裂缝的可能性增大。

模板支架不规范和拆模不当产生裂缝

模板支架不规范和拆模过早、拆模不当。

模板在浇筑混凝土前淋水不足，过分干燥，浇筑混凝土后，因模板吸水量大，导致混凝土的收缩，产生塑性收缩裂缝。

4防止预拌混凝土剪力墙体裂缝的治理预防措施及对策

引起墙体裂缝的原因较为复杂，从预拌混凝土剪力墙体裂缝的成因看，只有严格把握混凝土原材料质量、拌制计量和运输、施工这四个环节。

采取“一条主线贯穿，多方管理结合”的方法，对混凝土从原材、配比、外加剂、计量、运输、浇筑、养护等环节进行全方面的控制管理，才能防止裂缝的产生。

根据本人经验认为采取以下措施可以减少裂缝的产生。

注重配合比的设计优化、严格控制水灰比和原材料

进一步优化混凝土配合比设计，严格控制水灰比

（1）配合比的设计应符合JGJ55－2011《普通混凝土配合比设计规程》和GB/T14902－2003《预拌混凝土》。

除了要满足强度要求外，还要考虑运输、泵送等因素。

科学的配合比设计，应该考虑适宜的坍落度、适宜的砂率、适宜的外加掺合料，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。

（2）精心设计混凝土配合比。

在保证混凝土具有良好的工作性能的情况下，应尽可能地降低混凝土的单位用水量，采用“三低（低砂率、低坍落度、低水灰比）、二掺（掺高效减水剂、高性能引气剂）、一高（高粉煤灰掺量）”的设计准则，生产出高强度、高韧性、低热和高抗拉的抗裂混凝土。

（3）严格控制水灰比。

由于运输过程中的种种原因，预拌混凝土搅拌运输车到现场后不能顺利泵送（造成混凝土坍落度小），有的现场操作工人往搅拌运输车内加水，以达到能泵送的目的，易造成混凝土剪力墙体裂缝，必须严格禁止。

水灰比的降低，将会提高混凝土的弹性模量、抗裂性能；在保证混凝土质量的前提下，尽量降低水泥、砂用量，提高石子用量。

注重混凝土原材料选料、用量控制裂缝

预拌混凝土生产应该加强原材料质量检测和控制，并建议对预拌混凝土厂家的原材料复试也要实行监理见证取样送检制度，特别是砂石的含水量和含泥量的检测和控制，以确保混凝土本身的质量稳定，进一步优化混凝土配合比，提高混凝土抗裂能力，在拌和操作过程中严格按施工规范要求执行。

（1）有条件时选用5～40mm粒径的优化级配石，若采用非泵送方法浇捣混凝土更有利于抗裂。

（2）水泥宜选用水化热较低的水泥；强度较高的水泥能减少水泥用量，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。

（3）掺入适量的减水剂，可以大大减少用水量，从而在水灰比不变的情况下，可减少水泥的用量，降低混凝土的收缩量；加入适量的粉煤灰、矿粉等掺合料，可改善混凝土的特性，提高可泵性，降低水化热，增加密实度，减少混凝土的收缩。

优化结构设计措施，提高结构抗裂性

（1）增配构造筋，提高抗裂性能。

构造筋的配筋原则应做到“细一点、密一点”。

即配筋应尽可能采用细径密排（小直径、小间距）设计。

提高混凝土结构的含钢率或减小钢筋直径都可提高材料的抗裂性能。

大量实例证明水平钢筋间距150～200mm的泵送混凝土墙体极易产生竖立裂缝，提高墙体的强度和刚度是防止墙体开裂的有效措施，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，适当增加墙体水平构造配筋，将水平筋置于竖向钢筋外侧，混凝土强度越高，越要重视这个问题。

所以建议水平钢筋宜采用细的螺纹筋，水平钢筋间距宜控制在100～125mm。

（2）墙体筋设计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、电管线避免重叠交叉。

（3）建筑物浇筑量大，根据结构设计，严格按规范合理设置后浇带和变形缝，减少剪力墙热胀冷缩的绝对变形量，释放混凝土的收缩，避免收缩应力的积累和集中是防止温度应力产生的有效措施。

在高大建筑物为了施工过程中减少由于混凝土收缩造成结构开裂的可能性，应根据结构条件采取“抗放结合”的综合措施。

（4）取消墙体与柱子的固定连接，通过墙体与柱子的分离来减少墙体的约束应力，尽可能使墙体能够自由收缩，从而避免裂缝出现。

（5）对现浇剪力墙结构的端山墙、端开间内的纵墙、顶层和底层墙体，均宜（比按计算）需要适当增加配置水平和竖向分布钢筋配筋数量；剪力墙结构角部设置放射筋，预留洞口等薄弱部位应设置加强筋。

（6）应避免结构突变（或断面突变）产生应力集中，导致应力集中裂缝，所以在易产生应力集中的薄弱环节采取加强措施。

重视施工技术优化、加强施工过程重点工序质量控制

控制预拌混凝土剪力墙体裂缝的最关键加强施工技术优化，规范混凝土施工质量细节，根据工程结构特点、不同强度等级、部位等工程施工的实际情况，做好施工准备工作，编制行之有效、切合实际、施工方便的预拌混凝土浇筑施工工艺操作规程、技术保证措施等专项方案。

充分考虑混凝土浇筑位置、施工顺序、分层厚度和施工缝处理等因素，对现场人员进行技术交底，定岗定位，明确分工和责任，建立奖罚制度，并严格按专项施工技术专项方案、施工规范要求精心施工。

（1）钢筋绑扎、模板制作、安装，混凝土浇筑均应严格按设计图纸、国家施工规范规定、工艺标准及技术交底进行施工并切实认真控制。

（2）钢筋质量工序控制。

钢筋绑扎位置要正确，保护层厚度要准确，内外层钢筋之间的拉钩可改进成方箍加以支撑，纵横向筋采取绑扎，每个交叉点都应绑扣，绑扣不要在一个方向，不要超出规范规定；钢筋表面应洁净，钢筋代换必须考虑对构件抗裂性能的影响。

（3）模板质量工序控制。

确保模板工程的刚度、稳定性，拼缝严密，加固可靠，定位准确。

模板构造要合理，采用保温性能较好的18mm大面积多层夹板，在混凝土浇筑前要检查模板支撑保证牢固可靠并保持模板湿润，并保证拆模时，混凝土达到一定的强度，防止施工荷载作用下，模板变形过大造成开裂，以防止模板各构件间的变形不同而导致混凝土裂缝。

（4）根据现场的实际认真科学合理的编制浇筑和泵送混凝土施工专项施工方案，科学确定浇筑顺序和方向，按规范要求留置施工缝，对施工缝的处理要符合要求。

符合设计要求后方可进行浇筑，运至浇筑地点混凝土的坍落度应符合要求，当有离析时，应进行二次搅拌，以排除混凝土因泌水在粗骨料、水平钢筋下部产生的水份和空隙，提高混凝土与钢筋握裹力，达到防止混凝土剪力墙的裂缝的目的，搅拌时间由试验确实。

（5）严格混凝土的坍落度，运输和施工过程中严禁往搅拌罐内任意加水，炎热季节施工，宜用湿罩布、湿草袋等遮盖混凝土输送管，避免阳光直射。

严寒季节施工，宜用保温材料包裹混凝土输送管，防止管内混凝土受冻，并保证混凝土的入模温度。

（6）剪力墙施工过程混凝土浇筑采用自然流淌，按照“一个坡度、分层浇筑、循序渐进、一次到项、二次振捣”二十字方针的浇筑工艺，应采取长条流水作业分段、斜面分层浇筑，均匀上升，加强二次振捣工艺技术。

对浇筑剪力墙，则应当对其采取分层浇筑混凝土，结合工程实践经验，其分层厚度适宜控制在45cm以内，对于不同振捣器，分层厚度应采取适当的调整。

浇筑后的混凝土，在振捣时间界限以前，应进行二次振捣，二次振捣可以增加混凝土的密实度，改善混凝土强度，提高防渗性和抗裂性，消除混凝土由于沉陷产生的裂纹和细缝，