高层建筑混凝土墙板裂缝事故调查分析及处理办法

1、高层建筑混凝土墙板裂缝事故调查分析及处理办法高层建筑混凝土墙板裂缝事故调查分析及处理办法摘要：西北地区某高层综合办公楼，主楼为钢筋混凝土 框筒结构，地下 1 层，地上 18 层，总高度 76.8m ，总建 筑面积 36482m2 。该建筑基础为灌注群桩，地下室外墙采 用 300mm 厚 C30 自防水混凝土。标高 13.6m 以上混凝土 标号均为 C40 ，楼板厚度 120mm关键词：高层裂缝事故处理 1. 裂缝事故描述 1.1 工程概 况西北地区某高层综合办公楼，主楼为钢筋混凝土框筒结 构，地下 1 层，地上 18 层，总高度 76.8m ，总建筑面积 36482m2 。 该 建 筑 基 础

2、 为 灌 注 群 桩 ， 地 下 室 外 墙 采 用 300mm 厚 C30 自防水混凝土。标高 13.6m 以上混凝土标 号均为 C40 ，楼板厚度 120mm 。 1.2 裂缝的出现该工程于 1998 年 6 月开工，1998 年 9 月中旬施工地下室外墙， 1999 年1月19 日施工到结构 6层梁板。该层梁板在施工的同时 即发现板面出现少量不规则细微裂缝，到 2 月 24 日该层梁 板底摸拆除时，发现板底出现裂缝。从渗漏水线和现场钻芯 取样分析，裂缝均为贯通性裂缝。之后又对全楼己施工完毕 的混凝土工程进行了详察，在地下室外墙外侧上部发现数条 长度不等的竖向裂缝 （其中有两条为贯通性裂缝

3、 ）。在 5 、6 两 层核心筒的电梯井洞口上部连梁上的同一部位亦发现两条裂 缝。而在其他的柱、墙、梁、板上则未发现裂缝。 1.3 裂缝 描述经现场实测，第 6 层现浇板上的裂缝均为贯通性裂缝， 最大裂缝长度约 4.5m（ 直线距离 ） ，最大裂缝宽度 0.27mm 。 地下室外墙竖向裂缝的最大长度约 1.9m ，最大裂缝宽度 0.2mm ，核心筒连梁上的裂缝最大长度 0.3m ，裂缝最大宽 度约 0.18mm 。经过近一个月的现场连续监控，未发现以上 裂缝的进一步发展和新的裂缝出现。 2. 事故调查 2.1 现场取 样和原材料调查根据业主要求，为确认混凝土强度，现场取 24 个部位作了回弹实

4、验， 并用超声波和钻芯取样进行强度校 正，实验结果满足设计强度要求。而从施工单位提供的各项 原材料质量证明书、复验报告、混凝土强度实验报告和现场 原材料抽样分析的结果来看，可以排除各种原材料不合格的 因素。 2.2 施工过程调查 工艺流程。 该工程所用混凝土 均为现场搅拌。从搅拌机直接泵送至工作面，混凝土采用机 械振捣。经现场测试，搅拌站的自动计量装置满足混凝土配 比的误差要求，混凝土的坍落度实际控制在 18cm 左右。从 混凝土外观检查， 无蜂窝麻面现象， 振捣是密实的。 混 凝土配合比。地下室施工所用混凝土配合比无任何外加剂， 不考虑外加剂的影响。而 6 层梁板施工时，为满足冬季施工 的需

5、要和泵送要求， 混凝土中掺加了 Q 型高效防冻膏和 wp_x型高效减水剂，所用水泥为 525R 普通硅酸盐水泥，用量为 480kg/m3 。以上三种材料均有不同程度的早强作用。从混 凝土最初出现裂缝的情况分析，以上三种材料的综合应用， 可能是导致混凝土出现早期裂缝的原因之一。 施工过 程。地下室在 1998 年 9 月中旬施工结束后， 由于现场缺土， 一直未予以回填 （裂缝处理过后，才购土回填 ） ，而外墙在 1999 年 1 月以前是没有裂缝的。地下室外墙周长 176m ， 长期暴露在外，受环境变化的影响较大，特别是温度变化的 影响。在浇灌 6 层梁板混凝土的过程中，即发现在核心筒四 角的板

6、面上出现裂缝，但由于裂缝细小而未引起施工单位的 重视。 2.3 气象条件的调查该层梁板施工时，正值该地区天 气最寒冷的一段时期，最低气温 10 c，最高气温IC,相 对湿度在3040 %之间，当日的最大风速为 7m/s。施工中 虽然采取了多种冬季施工措施，如加热拌和用水、梁板下层 采用彩胶布围护、生火保温等措施，但在作业面上仅采用双 层* 帘覆盖保温而未洒水养护和采取防风措施。2.4 其他因素调查该建筑物当时正处于施工期间，其整体下沉量不足 3mm ，而且均匀沉降；该层混凝土施工 10d 后（春节期间息 工 ），其上部荷载才逐步加上：该层模板是在 28d 之后拆除 的，并未发现梁板底部弯曲下沉

7、现象，而且施工期间亦未受 到其他震动。因此，基本可以排除其他因素 （ 诸如支撑下沉、 外力作用等 ）对该层梁板的影响。 3.原因分析第一，在施工的各种条件未变的情况下，从裂缝仅在六层现浇板上出现，而 未在其它层现浇板上出现的事实来分析，唯一不同的是施工 作业时的气候变化。如前所述，该层现浇板施工时是该地区 冬季最寒冷、干燥的一个时期，最高气温仅1c，当时的最大风速7m/s，湿度仅有3040 %，特别是每天于 21时施 工完毕后，混凝土正处于初凝期，强度尚未有大的发展，作 业面又没有防风措施，导致混凝土失去水分过快，引起表面 混凝土干缩， 产生裂缝。 根据有关资料记载， 当风速为 7m/s 时，

8、水分的蒸发速度为无风时的 2 倍；当相对湿度为 30%时， 蒸发速度为相对湿度 90 %时的 3 倍以上。假如将施工时的风 速和湿度影响叠加，则可推算出此时的混凝土干燥速度为通 常条件下的 6 倍以上。另外，从裂缝绝大多数集中在构件较 薄及与外界接触面积最大的楼板上这一现象也可证实，开裂 与其使用的材料关系不大，而受气象条件的影响大些。与楼 板厚度接近的墙肢之所以未裂，是因为墙肢两面都有模板， 不直接受大气的影响。由此可以基本断定，天气因素是导致 混凝土现浇板出现干缩裂缝的主要因素。地下室外墙由于本 身体积较大，又长期暴露在温湿度变化较大的环境中，特别 到了 1999年1月下旬，温度较施工时降

9、低近 30 C ,导致混 凝土温度收缩而产生裂缝。第二，梁板所用混凝土均为 C40 混凝土，而根据设计院进行的技术交底要求，梁板混凝土只 要达到 C30 强度即可， 施工单位为了施工中更容易控制墙柱的质量，统一按照 C40 混凝土标准进行施工，而 C40 混凝 土的水泥用量为 480kg/m3 ，相对于 C30 混凝土，单位水 泥用量增加约 70kg ， 这样，混凝土的收缩将增加 0.410 4 左右，无形中又增加了裂缝出现的可能。 第三，进入冬季施工以后，混凝土中又添加了 Q 型防冻膏和 wp_x 减水剂，施工用水相对减少，混凝土强度增长较快， 加剧了混凝土水分的蒸发和裂缝的发展。同时，由于

10、天气寒 冷，担心养护用水结冰而仅采用覆盖双层 * 帘保温的措施也对 混凝土抗裂强度的发展不利。第四，从本工程的结构平面图 中我们可以看出，梁板结构在 9 、12 和 C、K 轴线处平面发 生突变，截面削弱达 50 以上，而且核心筒和墙肢集中处刚 度非常大，对现浇板的约束较强，核心筒四角和墙肢两端内 部应力非常集中。从现浇板最初出现裂缝的位置来看，干缩 裂缝首先在核心筒的四角，之后出现在板的中部，这是现浇 板内部应力最集中、最复杂和最薄弱的部位。由于墙肢和核 心筒刚度的强烈约束作用，当混凝土的收缩应力大于其抗拉 强度时，裂缝便沿此位置出现、发展。本次发现核心筒连梁 上出现的两条裂缝，亦是相同因素

11、引起的。4. 处理办法经过以上的调查分析，本楼层的结构是安全的，梁板的承载力是 满足设计要求的。参照日本混凝土工程协会制定的混凝土 工程裂缝调查及补强加固规程 条款之规定，小于 0.3mm 的裂缝无须修补。 但考虑到本工程的重要性和业主对此问题的重视程度， 同时也为了防止钢筋锈蚀而影响耐久性，本着预防为主的原则，决定按照需要修补的规定进行修补。 而对于地下室外墙，由于有抗渗要求，则必须予以修补。具 体修补措施如下： 4.1 修补时间考虑到楼板混凝土的干缩和 温度收缩可能尚未完成，楼板修补时间确定在 1999 年 4 月 中旬。地下室则必须尽快修补。 4.2 修补范围凡是肉眼可视、 长度在 80

12、0mm 以上，或缝宽大于 0.08mm 的楼板裂缝均 予以修补。地下室外墙裂缝悉数修补。 4.3 修补办法楼板基 底用钢丝刷清理干净后，用低黏度改性环氧树脂沿缝涂抹， 宽度约 100mm ，自然干燥后尽快粉刷封闭。地下室外墙内 侧采用上述办法，外侧沿缝涂防水油膏一道 （ 宽约 300mm） ， 再做氯化聚乙烯橡胶共混防水卷材一道（ 厚 1.5mm ，宽1.0m） ，经检查合格后，必须尽快回填。 5 修补效果该工程 于 1999 年 4 月中旬修补以后，由于施工单位采取了相应措 施，未再发现有新的裂缝出现， 而修补过的裂缝也未再发展。 时隔一年，目前该工程即将投入使用，施工情况良好。由此 可以断

13、定当时对主要原因的分析和处理办法是正确的。 6. 几 点建议 6.1 在冬季混凝土施工中，一般都采取了防冻措施， 而对于作业面的防风措施大多未予以高度重视。在冬季施工 中，温度的骤降往往伴随着强烈寒流的出现， 空气异常干燥， 混凝土容易产生干缩裂缝。特别是高层建筑的施工，作业面 处于距地面几十米甚至上百米的高空，风速更巨，对混凝土 的影响更大，施工单位对此应予以警惕。 6.2 在高层建筑的 施工中，混凝土墙、柱的设计强度较高，梁、板的设计强度 相对较低，施工单位为了施工方便，大多把梁、板的混凝土 等级提高到与墙、 柱相同， 无形中提高了混凝土的收缩应力， 而楼板面又较薄，与空气的接触面较大，更容