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為什么地下室外墻容易出現(xiàn)裂縫?
地下室墻結(jié)構(gòu)在施工時,環(huán)境溫度和混凝土材料的收縮徐變等因素可能會使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫,影響混凝土裂縫的主要因素主要有外部因素和內(nèi)部因素:
外部因素主要有:內(nèi)外環(huán)境、施工工藝、施工順序、養(yǎng)護、荷載等;
內(nèi)部因素則是主要是選用材料的特性。
混凝土水化反應引起的收縮是引起混凝土墻體開裂原因之一,混凝土收縮時應變超過混凝土最大軸心受拉應變的3~5倍,一般可達(300~500)×10-6,泵送混凝土的收縮變形則為普通混凝土的1.3~2倍。
早期,混凝土澆筑后一個月內(nèi),產(chǎn)生15%~25%的收縮;澆筑后90~180天,完成40%~80%的收縮變形;大約500~700天后,混凝土的收縮變形逐漸趨于穩(wěn)定。
由水泥水化引起的收縮稱之為自收縮,自收縮主要與混凝土水灰比相關(guān)。混凝土的自縮變形量一般在(35~100)×10-6范圍。
線膨脹系數(shù)為10-5/℃的混凝土,則相當于3.5~10℃的溫度荷載,所以影響還是較大的。
混凝土澆筑后4~15小時左右,混凝土中化學反應劇烈,混凝土表面水蒸發(fā)迅速,產(chǎn)生沁水現(xiàn)象,使得混凝土收縮。
此時骨料和膠合料之間產(chǎn)生毛細管負壓力,也產(chǎn)生不均勻的沉縮變形,稱之為塑性收縮,塑性收縮多會導致混凝土表面出現(xiàn)龜裂。
對于超長混凝土結(jié)構(gòu),應注意混凝土在澆筑后15個小時內(nèi)的養(yǎng)護,比如初凝前再對混凝土表面碾實壓平。
在經(jīng)過前兩個階段后,混凝土的溫度開始下降產(chǎn)生冷縮。眾所周知,水泥石中多為膠凝體和水,膠凝體和水在混凝土在凝固初期水化反應劇烈,使得溫度急劇升高,混凝土產(chǎn)生熱膨脹。
再隨著時間的推移,混凝土內(nèi)部水化反應減弱,產(chǎn)生的熱量小于散發(fā)的熱量,混凝土構(gòu)件開始逐漸冷卻,在結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生收縮。
驟降溫差分為兩類:
一類是建筑物在降雨、降雪或冷空氣作用下,與外界空氣接觸的建筑物外表面迅速降溫,從而在建筑物中形成內(nèi)高外低的溫度場;
另一類是日落氣溫降低后,建筑物外表面溫度降低,形成的內(nèi)高外低的溫度場。
驟降溫差會因為建筑內(nèi)、外構(gòu)件間溫度差,產(chǎn)生溫度變形,而引起結(jié)構(gòu)的內(nèi)力。
喪失水分后的混凝土常常會引起干縮。研究表明,混凝土中只有大約20%的水分參與水化反應,而其余的水分會因為溫度、環(huán)境等因素蒸發(fā)、散失掉。
在混凝土硬化過程中,一部分水以細小的毛細管氣泡形式存在于混凝土內(nèi)部,毛細管氣泡中的毛細水揮發(fā)就會引起干縮。
干縮在混凝土收縮中影響很大,是引起結(jié)構(gòu)開裂的主要因素之一。設計超長混凝土結(jié)構(gòu)時應考慮干縮產(chǎn)生的變形。
(1)外墻的混凝土設計強度等級較高,一般大于C30,水泥用量偏高,水化熱大,可以引起30℃左右的溫升。
其拆模后墻體內(nèi)側(cè)(室內(nèi))溫、濕度均高于外側(cè),墻體內(nèi)外溫、濕度差很大,有時大于20℃,收縮差大,容易開裂。
(2)墻體水平抗裂筋設置在主筋內(nèi)側(cè),而且地下室處于潮濕環(huán)境,水平筋距離過大,削弱了混凝土的抗裂能力,使混凝土抗裂性能下降。
(1)滿足工程安全的情況下,盡量降低墻體混凝土設計強度,或采用60d或90d強度進行驗收,如混凝土外墻強度等級不小于C30,且不宜大于C40;
(2)墻體的水平筋設置在主筋外側(cè),水平筋宜采用細而密鋼筋,控制墻體結(jié)構(gòu)配筋率不宜小于0.2%;
(3)當墻體高度大于3m時,墻體高度的水平中線上下共500mm高范圍內(nèi),應控制水平筋的距離,一般水平筋的間距不宜大于100mm;
(4)在墻與柱、墻與墻的連接部位,由于該部位處于結(jié)構(gòu)變形區(qū)域,容易造成應力不均,應注意設置直徑為8~10mm的水平附加筋,且深入墻體不宜小于1500mm。
(1)配制混凝土所用額砂、石骨料級配差,含泥量大,且砂細度模數(shù)較小,造成混凝土收縮大;
(2)為迎合施工單位的要求,混凝土拌合物坍落度偏大,用水量大,膠凝材料用量大造成漿體用量大,砂率偏大等,均會增加混凝土收縮,降低混凝土抗裂性。
(1)混凝土生產(chǎn)過程中,盡量使用級配良好、含泥量低的骨料、細度模數(shù)大于2.6的中砂;
(2)在滿足施工要求的情況下,盡量降低坍落度的混凝土拌合物;
(3)必要時可以采用60d或90d強度進行驗收,降低水泥用量,降低水化熱,減少溫度應力,控制溫度裂縫的產(chǎn)生;
(4)墻體每30~40m應設置后澆帶或加強帶,帶內(nèi)加膨脹劑或抗裂減水劑,控制混凝土14d水中限制膨脹率≥3.0×10-4。
(1)在施工實踐中,經(jīng)常見到地下室外墻拆模較早,養(yǎng)護不足或者不養(yǎng)護,造成墻體外部受風吹,日曬,墻體內(nèi)外濕度差大,導致收縮大;
(2)混凝土保濕養(yǎng)護時間短,干燥收縮增加;
(3)在深秋初冬、初春的晝夜溫差大的季節(jié)施工,拆模后應防止墻體內(nèi)外溫差大,導致出現(xiàn)溫差裂縫。遇到氣溫驟降的天氣,應注意采取保溫措施,并延長拆模時間。
(1)地下室外墻應根據(jù)實際情況,在24h后松開拉螺栓,延長拆模時間,注意對墻體結(jié)構(gòu)的保溫、保濕;
(2)拆模后立即采取養(yǎng)護措施,防止水分蒸發(fā),豎向結(jié)構(gòu)養(yǎng)護難度大,應加強養(yǎng)護;
(3)加強保溫措施,減小內(nèi)外溫差;
(4)拆模后,應及時回填,有利于混凝土保濕、保溫養(yǎng)護。