浅析建筑结构裂缝成因及加固措施-以浙江某高层建筑为例

1 / 11 浅析建筑结构裂缝成因及加固措施 浅析建筑结构裂缝成因及加固措施 摘要：改革开放以来 ,我国建筑产业发展迅速 ,在国民经济中的地位和作用日趋重要。随着建设事业的蓬勃发展和建设规模的不断扩大 ,建设工程质量成为社会关注的热点。本文笔者结合工程实例，分析了高层建筑地下室结构裂缝产生的原因及其分布情况，详细阐述了裂缝加固处理措施，以供参考。 浙江某高层建筑工程 ,地下室 2 层，地上部分为三幢主楼，中间一幢为 15层，旁边两幢为 12层。地下室底板为筏板， 板厚 800楼地梁断面以 600700主；广场地梁为暗梁，断面尺寸为 400800下 2 层、 1 层外墙板厚度分别为 500350下室 1层楼板与顶板厚度均为 200础底板采用 凝土掺 10 下室其它结构采用 2 加剂，混凝土坍落度均为 120 20下室平面形状基本呈狭长的矩形，东西向长度约为，南北向宽度约为，地下室面积为，柱网间距为。整个地下室设置三条后浇带，将结构分成 A、 B、 C、 D 四块。 混凝土施工质量 2 / 11 采用预拌混凝土，运到现场的混凝土坍落度稍大于12施工过程中有擅自往混凝土中加水的现象，混凝土总体质量较好，浇捣密实，内实外光，尺寸正确。现场实体检测与混凝土试块强度均达到设计要求。 沉降与裂缝现象 地下室底板与地 2 层墙板在 2017 年 2 月完成，地下室四个区块分别在 3 月底 4月初结顶。地下室后浇带均在相应结构施工 60d 后封堵。 5 月底 6 月初底板后浇带封堵时主楼施工到 4 层。从 2017 年 6 月份开始有较明显的沉降，地下 2 层南侧外墙板开始出现裂缝，数量逐渐增加，随后地 下2 层北侧外墙板也开始出现裂缝。到 2017 年 8月外墙板裂缝数量明显增多。 2017 年 12 月地下室顶板开始出现裂缝且数量较多，地下室底板后浇带与个别柱脚边出现裂缝。到 2017年 1月 3日封顶时测得最大沉降量为 9小沉降量 10 2017年 2 月上旬沉降稳定，没有新裂缝出现。 地下室结构裂缝分布 外墙板裂缝 1）南侧外墙板：地下 2层外墙板裂缝明显多于北侧。地下 2 层南侧外墙板除两端有 1、 2 条呈 45角分布的裂缝外，其余均为竖向分布，基本上每隔 1有一条，且有相当一部分为贯穿裂缝。 大部分竖向裂缝集中在墙体中部，有 3、4 条裂缝从底部一直贯穿到地下 1 层的楼板处。地下 1 层南3 / 11 侧墙体裂缝数量大大减少，约有 20 多条，也呈竖向分布，分布在中间 B、 2）北侧外墙板：北侧地下 2 层墙板裂缝总计有 10多条，大部分为贯穿裂缝，主要集中在后浇带附近主楼横向剪力墙与外墙板连接处、电梯井楼梯间筒体与外墙板连接处。裂缝基本呈竖向布置，个别有呈 60左右的短裂缝。地下 1层外墙板无贯穿裂缝。 地下室底板裂缝 底板在三条后浇带处均有裂缝，并有渗水现象。在后浇带附近的 B/、 B/ 19的柱子根部出现开裂现象，裂缝沿柱根呈“口”字形，有渗水现象。 B/ 18处柱子根部有极轻微的裂缝，极少量点状水迹。 地下室顶板裂缝 顶板有贯穿裂缝，裂缝集中在 中 B、 条较长裂缝从 A 轴外墙处向内开裂，裂缝由粗变细，长度为 2 3m，有渗水现象。所有裂缝基本与建筑物横向平行。地下室顶板 水施工前经试水无裂缝与渗水现象，裂缝在顶板 合防水涂料、 40钢筋混凝土刚性防水层施工完毕后产生。 结构超长、后浇带封闭过早 三条后浇带将结构分成四块，纵向自西向东每块长度分别为、，横向长度为。按规范每块底板与墙板的长度宜4 / 11 控制在 30此每块结构长度也较长。后浇带混凝土在相应结构完成后 60浇带封闭后结构长度一下子达到了， 600左右的变形量没有释放，后浇带封闭其实是一个加载过程，封闭前混凝土收缩应力与结构抗裂能力达到平衡，封闭后平衡被破坏。因此结构超长、后浇带封闭过早是结构 产生裂缝的一个重要原因。 预拌混凝土质量 本工程采用预拌混凝土，坍落度较大为 12 施工过程中运到现场的混凝土坍落度稍大于设计要求的坍落度，在施工过程中有往混凝土中加水的现象。混凝土用水量总体较大，实际施工坍落度较大，造成握裹力减弱，影响抗裂能力。大坍落度、流动性混凝土施工，在混凝土成形时易离析，碳化也较大，混凝土相对薄弱。因此混凝土本身的质量也是裂缝产生的一个主要原因。其它如混凝土配合比设计、原材料控制等均比较理想，不是本工程裂缝出现的主要原因。 不同结构部位的不同原因分析 地下室南北外墙板、顶板、底板的结构部位不同，其产生裂缝的其它原因也有所不同，在此分别进行论述。 地下室外墙板 温度变化混凝土收缩，使超长的墙板产生竖向裂缝，裂缝间距比较均匀。墙板两端由于受到纵横两个方向收缩应5 / 11 力以及端部约束较大，使墙板两端产生了接近 45角的斜裂缝。由于地下 2层外墙受到底板的约束极大，而地下 1层外墙受到的约束相对较小，因此地下 2 层的裂缝远远多于地下1 层。 B、 C 区南部为广场，南侧地下室外墙板上部除顶板外无其它结构，因此南侧外墙板上部抗裂能力较弱。地下 1、 2层中无任何混凝土墙体与南侧外墙板相连且外墙本身只设置了暗柱，墙体整体刚度相对减弱，因此南侧外墙板更容 易产生竖向收缩裂缝。如果将南侧外墙板的暗柱断面加大，加强柱子的刚度，增加墙体上部暗梁的高度与配筋，从而提高外墙整体刚度，可以有效减少墙体的裂缝。北侧外墙板由于有上部结构 (上部为主楼 )，提高了墙体上部的刚度。外墙设置了截面较大的连墙柱，中间有电梯井、楼梯井等混凝土筒体以及大量剪力墙与之相连，两边有两个地下车道与外墙相连。 北侧外墙板虽然受到的约束较大，但是其整体刚度得到提高，抗裂能力得到加强，而且北侧墙体的昼夜温差相对比南侧小，因此北侧外墙的裂缝数量明显少于南侧外墙。北侧外墙的裂缝多出现在约束特别大 、应力集中的地方，如后浇带处的剪力墙、电梯井简体处，而一般柱、剪力墙边没有明显裂缝。如果将简体边的外墙板增设水平构造钢筋，可以分散应力，有效控制裂缝。 6 / 11 地下室底板 后浇带封堵过早，此时主楼尚未结顶，大部分荷载没有加上去，建筑物沉降不稳定。沉降也是本工程裂缝产生一个原因，但不是主因。由于三幢主楼荷载较大，广场部分荷载较小。主楼底板基础梁大部分尺寸为 6001700厚 800承台；而广场基础底板厚度为 800梁尺寸为 400800承台，广场地下室底板柔性较 大，因此主楼底板刚度远大于广场底板。 东西主楼地下室设计为往外突出一跨，由于底板刚性较大，底板基底压力较均匀。底板后浇带封堵时主楼没有结顶，仍有大量荷载传递下来。在相同地基承载力取值，基础底面积相同情况下，柔性大的广场底板对变形的适应能力较弱，基础和上部结构产生裂缝的可能性增大。后浇带封堵后，一方面，上部荷载传递下来，基础底板、承台、桩承受荷载，由于共同作用协调变形，主楼一部分荷载传递到广场边缘的底板上，后浇带处底板的荷载过大；另一方面，后浇带封闭后结构长度达到了，且仍有 50左右的变形量没有释放 ，在后浇带新老混凝土交接薄弱处产生较大应力。由于以上两方面原因，底板在新老混凝土交接处产生沿后浇带的裂缝，且在第一个柱边产生了破坏裂缝，有渗水现象。 2017 年 2 月沉降开始稳定，此时地下室结顶已经 10 个月，裂缝数量稳定下来，原有裂缝也不再发展。 7 / 11 地下室顶板 由于热胀冷缩与混凝土自身收缩，结构要收缩。顶板受到主楼结构的约束远远大于其它地下室墙柱对其的约束。地下室顶板在主楼附近应力集中，产生裂缝。整个地下室顶板 B、 C 区南部应力较集中，容易在该部位产生裂缝，在主楼转角处产生 45斜向裂缝。 2017 年 2月主楼结构封顶并且沉降稳定，地下室底板施工完毕近 12个月，地下室浇筑完毕已有 10个月，此时地下室结构的收缩较小。经过分析后决定在 2017 年 2 月开始对裂缝进行加固处理。 裂缝处理原则 1)混凝土结构的强度达到设计要求，结构变形处于稳定状态，裂缝无发展，才能治理有害裂缝。 2)裂缝处理与防水处理相结合，裂缝处理与结构的稳定性和耐久性处理相结合。 3)在治理裂缝过程中，不得破坏原结构。 4)裂缝治理应采用注浆和封缝相结合，注浆材料和封缝材料应满足 防水耐久性的要求。 表 1迪尼夫灌浆材料性能 序号性能数据标准 1干混凝土粘合强度 /777湿混凝土粘合强度 / / 11 3抗压强度 /抗拉强度 /断裂延伸率 /% 10 6密度 7黏度 75 8操作时间 /使用最底温度 / 10 裂缝治理方法 先开槽封缝，后钻孔注浆，采用封缝和注浆相结合 的综合治理措施。 浆材料选用迪尼夫 40超低黏度双组份环氧树酯浆液。迪尼夫 40为 组份为多元胺硬化剂，材料混合比例为 00 30，浆液颜色为琥珀透明色。其技术性能见表 1。 该产品可用于干燥或潮湿的混凝土裂缝及超细裂缝的结构粘结，其优点为可在潮湿和潮湿环境中固化，并深入渗透裂缝之中，优异的黏合力可超过混凝土内聚力；产品无溶剂，不污染环境，且具有较长的操作时间。 b 封缝材料：封缝材料选用 防水材料，产品是由特种水泥、改性纤 维、石英粉、增稠剂、分散剂、稳定剂、密实剂、抗收缩剂等组成，是速凝、抗渗、抗裂和耐久性好的防水材料。其具有以下特点： 9 / 11 (1)能带水堵漏和防水、凝固时间可调 (3 15可 )； (2)耐久性好、无溶出物、耐腐蚀性好、无腐蚀性、无毒无味，属环保材料； (3)抗渗裂性好，粘结力强； (4)施工方便、工期短、高效快捷。 地下室结构裂缝加固处理施工 其施工工艺如下：表面清理凿槽封缝钻孔清孔固定注浆嘴压力灌浆外露注浆嘴及表面材料处理。 凿槽封缝 用钢丝刷清理表面，寻找并标记裂缝，沿裂缝走向，用切割机切割，人工开凿一条宽 20 30燕尾楔形槽，开槽后，气泵产生的压缩空气吹净槽内及周边粉尘， 灰：水 =1： )搅拌均匀，捏成料团，手掌感觉发热，迅速将料团塞入槽内，并用手掌压住几分钟，手掌感到发硬后，松开手掌，再用木板压平， 15进行湿养护。如裂缝周边混凝土因不密实而渗漏水，需进行抹面处理， 灰：水 =1： )搅拌均匀成腻子状，用刮板迅速上第一层料 (厚度 1涂层硬化后喷水湿养护，再第二层料(厚度 1上料时稍用力使涂层密实。若还有局部渗水或有湿渍，只需在渗水或湿渍部位再加涂一层，做到不渗不湿，涂层硬化后进行湿养护 3d。 10 / 11 钻孔 根据浆液粘度、裂缝宽度、裂缝估计深度等确定适宜的布孔间距。具体按以下确定：裂缝宽度时，整缝间距宽时，裂缝间距约；钻孔深度根据裂缝开裂深度确定，一般为 10 35 清孔与固定注浆嘴 用压缩空气吹干净钻孔内浮灰，通过压水判断钻孔是否与裂缝有效贯通。将直径为 12注浆嘴放入钻孔，深度约为 1/2注浆嘴，用扳手绞紧使锚固橡胶止 浆阀膨胀。 压力灌浆 按比例配制浆液，每次配制 1 2低速搅拌器配料，配制好的浆液需在 60查高压灌浆泉和灌浆管性能和完好情况。将连接器与注浆嘴接通，开动灌浆动力装置，一般灌浆压力控制在 10 20浆顺序一般要求自下而上灌浆，从 1 号孔开始注，如 2 号孔溢浆，认为 1号与 2号之间已注满，即将注浆管移至 2 号孔进行压注，如此反复，直至完成整条缝的灌浆施工。此种顺序可保证裂缝灌浆的饱满度和补强的最终效果。浆液固化后 (24h 以上 )，用钢锯锯掉注浆嘴外露部分。用手提电动砂轮机 打掉粘在混凝土表面的浆液，并在裂缝两侧各延伸 50涂施上。 灌浆效果检查 11 / 11 对已修补完成的裂缝，用钻孔机进行取芯检测，检测结果应该是混凝