广东医科大学附属医院 524001
摘要：在剪力墙施工过程中，容易出现墙体开裂现象。剪力墙的裂缝一般可分为表面不裂缝、贯穿性裂缝。表面不规则裂缝一般出现在混凝土浇注后不久，分布于墙体表面，此种裂缝既宽又密，但深度一般不大，多因养护不足而产生，对结构构件影响一般不大，且易于治理。本文主要根据工程案例，对剪力墙裂缝原因进行分析，并提出预防措施。
关键词： 剪力墙；裂缝原因；处理措施
一、工程概况
某高层建筑总面积为 5994.04 m2，为混凝土框架剪力墙结构。其中地上15层，地下1层，总建筑面积5 630.44 m2，建筑高度80m，长 20.30 m，宽 16.50 m。地下室-1 层柱、剪力墙、梁、板混凝土强度等级为 C40，1 层至9 层混凝土强度等级为 C40，10 层至15 层混凝土强度等级为C35。基础为桩承台筏板基础，标高-4.7 m 以下基础承台采用传统钢模板浇筑，标高-4.7 m 以上剪力墙施工采用爬升钢模板，地下室墙板及顶板混凝土浇筑后第8 d（即剪力墙第一次提升后），拆除外墙模板后发现，剪力墙墙体存在大面积竖向裂缝。
二、现场检测
图 2 地下室剖面布置示意图
（一）裂缝检测
地下室标高-4.700 m 以上为爬升模板的第 1 次浇筑的混凝土，四周剪力墙中部均存在竖向裂缝，所有裂缝均集中在外墙上，梁及墙体端柱裂缝较少，墙端部存在斜向裂缝，所测区域墙体外侧发现 23条裂缝，墙体内侧15条裂缝。裂缝两端窄，中间宽，呈枣核形，裂缝贯穿整个一次浇筑墙体。裂缝宽度约 0.1 mm~0.4 mm。典型裂缝形态示意图见图3、图4 所示，实景见图 5、图 6。根据 CECS21：2000《超声波检测混凝土缺陷技术规程》，采用非金属超声波检测分析仪单面平测法检测混凝土裂缝的深度，测量裂缝深度95 mm~180 mm。
图5剪力墙臾型裂缝实景
图6剪力墙典型裂缝实景
（二）钢筋检测及混凝上强度测试
经检测，墙柱钢筋数量及布置、钢筋规格均与原设计一致。根据CECS03：2007《钻芯法检测混凝上强度技术标准洲采用钻芯法对其现龄期混凝上强度进行检测（龄期28d）0混凝上剪力墙钻取5个Φ100 mm芯样，并对其进行抗压强度测试，芯样混凝上抗压强度分别为38.2 MPa，36.7 MPa，384 MPa，37石MPa，42石MPa。
三、裂缝原因分析
该工程裂缝形态特征是明显的混凝土温度裂缝。从体积上来说，该工程剪力墙墙体不能称之为大体积混凝土，但是又不能泛泛归之为普通混凝土构件。文献[2]显示“对20 cm~50 cm 的各种混凝土立墙，可算作中体积混凝土 ”。根据图纸及施工资料显示，边缘约束柱纵向钢筋配筋率约为 1.0 %~1.6%之间，剪力墙配筋率为0.7%；柱钢筋直径为Φ20 或Φ25，墙体钢筋直径为Φ14-Φ16，混凝土配合比（水∶水泥 ∶砂∶石子∶粉煤灰∶外加剂）为 0.36∶1∶1.96∶2.79∶0.17∶0.02，水泥采用 PO42.5 普通硅酸盐水泥，II 级低钙粉煤灰，砂选用中砂，石子选用粒径5 mm-25 mm 碎（卵）石，外加剂采用某单位ZWL-A-II 型高性能缓凝泵送剂，混凝土坍落度为140mm±20mm。根据文献[2]推荐的计算公式：
墙体温度收缩应力最大拉应力：
Cx—为总阻力系数，取 1.5 N/mm2。
H—为墙体高度，L— 墙体长度。
E（τ）——不同龄期的弹性模量，E（7）=1.52×10-4；
α——线膨胀系数，取 1×10-5；
T——混凝土收缩当量总温差，T=T1+T2+T3=42℃
其中：气温温差T1=16℃，
水化热温差 
式 中 W——每1m3 水 泥 含 量（kg/ m3），本 工 程 取W=379kg/m3
Q0——每 1 kg 水泥散热量（J/kg），取 Q=334×103J/kg
C——比热，一般为0.92103J/（kg?℃）~1.0×103J/（kg?℃）
γ——混凝土重度 2400 kg/m3~2500 kg/m3
m——水泥品种与温升速度有关的系数，0.3~0.5。
k——7 d 后混凝土的散热系数为 0.5。
混凝土干缩温差， 
?M1?M2……M10，T3=1℃）
式中 εy（t）——任意时间的收缩（mm/mm）；
t——由浇筑时至计算时，以d为单位的时间值；
ε0y——εy（∞）最 终 收 缩（mm/mm），标 准 状 态 下；ε0y=3.24×10-4；
M1……M10——考虑各种非标准条件的修正系数；
M1——水泥品种为普通硅酸盐水泥，取 1.0；
M2——水泥细度系数取 1.13；
M3——骨料为砾砂，取 1.0；
M4——水灰比为 0.36，取 0.95；
M5——水泥浆量为 0.16，取 0.92；
M6——自然养护天数为 7 d，取 1.0；
M7——环境相对湿度为 90%，取 0.54；
M8——水利半径倒数为 0.4，取 1.2；
M9——机械振捣，取 1.0；
M10——墙体配筋率为 0.7%，取 0.82；
计算得墙体温度收缩应力最大拉应力：σ7dmax=2.5 MPa
而根据混凝土抗拉强度的变化增长规律公式 Rf（τ）=0.8Rf0（1gτ）2/3，则混凝土抗拉强度第7d的混凝土抗拉强度Rf（7）=1.82 MPa，故σ7dmax=2.5 MPa＞1.82 MPa，混凝土墙体开裂有其必然性。该墙体承受均匀温差或均匀收缩产生的变形，底侧受基础约束，最大约束应力在约束边（本工程即墙体与地基基础交接处），离开约束边向上，应力迅速衰减，见图 7 所示。
图 7墙体应力变化分布示意图
四、处理措施及建议
温度应力是目前预拌混凝土早期开裂的一个重要因素。本工程水灰比良好、水泥用量不是很大，但钢模板保温效果差，未采取任何保护措施，混凝土强度28 d 还没有达到混凝土龄期强度，说明散热过程延缓，配合比基本上良好，该工程墙体裂缝产生的主要原因还是养护措施不到位，外加剪力墙柱与墙体配筋存在差异，致使墙体中部混凝土抗拉强度不足产生的温度裂缝，而转角处斜向裂缝主要是基础及混凝土柱约束产生的裂缝。
通过上述裂缝计算、分析，该工程墙体混凝土水化热温差、气温温差较大，环境变化较快时容易造成混凝土表里温度梯度的增加。因此，为防止后续浇筑混凝土产生类似裂缝，提出以下措施：（1）因施工过程中采用的爬升钢模板保温效果较差，对后期混凝土施工应采取有效的保温措施；（2）浇筑混凝土时，分层散热浇筑，其后保温保湿，延长养护时间（不少于1 个月）、缓慢均匀降温；（3）考虑到早期预拌混凝土抗拉强度偏低，容易开裂，增加配置一些温度钢筋，配置的温度钢筋宜细宜密，可选用 A8 钢筋，间距 50 mm，双向布置钢筋缓解应力状态，提高混凝土的抗裂性能；（4）减少水泥水化热，适量掺加粉煤灰，延长水化热时间，试验缓凝剂最优掺加量。通过上述措施，降低了混凝土内外温差及降温速度，可确保工程不会出现类似的温度裂缝。
五、结束语
裂缝控制与材料、施工等多种因素有关，相对来说，施工人员对一般大体积的混凝土养护措施比较重视，而对于中体积混凝土，特别是对像本工程混凝土墙采用钢模板滑模工艺等特殊要求施工的构件的养护措施重视不足。混凝土浇筑后7-8d，是混凝土水化热高峰后刚刚开始降温的时期，是混凝土养护保护的重点时期，一定要作好保温、保湿的防护工作。在施工过程中，施工质量受到多重因素、多方面的影响，系统有效的解决工程事故质量频发的问题，需要从多方面、多渠道入手，形成完整的勘察、设计、施工、验收多个环节。建设工程领域大量使用预拌混凝土，早期稳定性较之传统混凝土要差，频频出现混凝土开裂问题，长期困扰着工程技术人员。在施工过程中做好结构的裂缝控制，只有从设计、施工、材料等多方面进行了控制，才可以减少不必要的损失。
参考文献
[1]王勇，朱耀台，等.商品混凝土早期收缩裂缝形成机理与控制理念[J].浙江建筑，2009（1）.
[2]王铁梦.建筑物的裂缝控制[M].上海：上海科学技术出版社，1993.
[3]P ?梅泰.祝永年.混凝土的结构、性能与资料[M].沈威，陈志源，译.上海：同济大学出版社，1991.
[4]R.W Burrows.混凝土的可见与不可见裂缝（内部资料）.唐慧珍，覃维组，译.
[5]CECS21：2000.超声波检测混凝土缺陷技术规程[S].中国建筑工业出版社，2000.
[6]CECS03：2007 钻芯法检测混凝土强度技术标准[S].北京：中国建筑工业出版社，2007.47
论文作者:刘海浦
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第11期
论文发表时间:2017/9/30
标签：混凝土论文; 裂缝论文; 墙体论文; 剪力墙论文; 应力论文; 钢筋论文; 温差论文; 《建筑学研究前沿》2017年第11期论文;