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大樓地下室框架梁裂紋成因及對策
在大樓地下室施工中，由于各種原因，框架梁會出現(xiàn)裂紋。本文以某工程為例，簡析其形成原因及對策。
一、工程概況
某行政大樓工程結(jié)構(gòu)采用現(xiàn)澆鋼筋框結(jié)構(gòu)，高11層。結(jié)構(gòu)安全等級二級，抗震設(shè)防烈度為6度。該工程建筑面積為18792平方米，建筑主體高度為40米，基本采用人工挖孔灌注樁，樁端支撐于中等風(fēng)化的巖砂。巖石飽和單軸抗壓標(biāo)準(zhǔn)為fyc=39.435mpa，樁護(hù)壁砼強(qiáng)度等級為C20，縱向鋼筋用Ⅱ級鋼筋，地梁砼C30，外墻及水池砼為C35，抗?jié)B等級不小于0.6mpa，現(xiàn)澆梁、柱、樓梯均為C35。
已澆筑工程采用普通硅酸鹽425號水泥，砂為本地長江特細(xì)砂，細(xì)數(shù)模度為1.5～0.7，石子采用5～40毫米河床卵石，水為自來水公司供給的飲用水，設(shè)計C35配給比為1：0.47：3.27：0.34，坍落度為30～50毫米，C30配合比為1：1.12：3.17：0.38，坍落度為30～50毫米(水泥用量每立方米485公斤，氣溫大于28℃)。配料嚴(yán)格過磅，采用機(jī)械攪拌，攪拌時間不少于60～120秒。采用插入振搗，每次澆灌厚度250～300毫米，砼搗完24天后拆模。
該樓地下室頂板框架梁在施工后第7天左右出現(xiàn)裂縫，裂縫大多產(chǎn)生在距柱三分之一跨度范圍內(nèi)，均為縱向裂縫，裂縫寬度最大處達(dá)0.5毫米，一般在0.3毫米之內(nèi)(朝陽面居多)。
二、裂紋原因分析
框架梁澆灌到三分之一時，拆模4天后即發(fā)現(xiàn)豎向裂紋，當(dāng)即由施工、監(jiān)理、設(shè)計、質(zhì)監(jiān)等單位組織專家班子，對裂縫進(jìn)行觀察、分析、研究，并從設(shè)計、材料、施工三個方面認(rèn)真查找原因。
從設(shè)計圖紙、取用材料、施工程序和操作程序上看，均沒有明顯問題。但根據(jù)我國混凝土施工有關(guān)規(guī)定，溫差必須控制在設(shè)計要求以內(nèi)。當(dāng)設(shè)計無要求時，溫度以不超過25℃為宜。從國外一些施工規(guī)范來看，對混凝土澆筑溫度也作了規(guī)定。我國水工混凝土規(guī)范(SDJ207-82)中規(guī)定：高溫季節(jié)施工時，混凝土最高溫度不得超過28℃。大樓地下室框架梁施工時間為8月，此期間三峽庫區(qū)正是天旱高溫，中旬一周平均氣溫達(dá)33℃以上。
從施工現(xiàn)場觀測、分析，專家認(rèn)為裂縫的主要成因是夏季氣溫較高，砼成形后早期膨脹最大，導(dǎo)致后期砼收縮應(yīng)變大造成。由于長期高溫，長江邊氣候變化異常，晝夜溫差較大，白天最高可達(dá)42℃，混凝土表面可達(dá)54℃，夜間室外最低氣溫28℃。該建筑物所處位置相對較高，四周空曠，受高溫氣候影響，半地下室四周設(shè)置600柱與300厚剪刀墻相連，突出地面3.5～4米高，對梁形成附加約束較大，加之通風(fēng)不良對砼的收縮影響，結(jié)構(gòu)溫度不均。因此，在砼的變形受到約束的情況下，膨脹不能自由進(jìn)行，砼的拉應(yīng)力超過了砼的抗拉強(qiáng)度，這是梁產(chǎn)生有規(guī)律裂紋的根本原因。另外，采用特細(xì)砂，水泥用量偏大(水泥水化熱反應(yīng))，拆模過早，結(jié)構(gòu)限制(剪力墻和半地下室)約束力較大，用單層麻袋覆蓋，水管澆水不均等，也是間接原因。
三、技術(shù)措施
根據(jù)工程實(shí)際情況，有關(guān)單位采取了以下綜合措施，有效地控制了裂縫。
1.設(shè)計：①構(gòu)件內(nèi)鋼筋設(shè)置：梁高大于或等于600毫米，增設(shè)腰筋一道，大于或等于900毫米的梁，增設(shè)腰筋兩道，以減少收縮對結(jié)構(gòu)的影響；②在后澆帶處應(yīng)有可靠支撐，并在后澆帶處上下各增加縱徑。
2.建筑材料：①減少砼拌合物的水灰比。在拌合物中摻高效緩凝減水劑，降低熱峰值及推遲熱峰值出現(xiàn)時間以保證砼強(qiáng)度，滿足砼拌合物的工作性能。②改用525號水泥，減少水泥用量。水泥用量減少，骨料含量相對增加。③在已選用的5～40毫米的卵石中摻入15%～20%的5～15毫米的碎石。改善骨料結(jié)構(gòu)，增加砼的骨架鋼度。④降低砼用水溫度。供水管埋入土中，避免太陽直接暴曬。
3.攪拌設(shè)備：①攪拌機(jī)為避免直接暴曬，設(shè)遮蔭棚(包括料石)；②采用兩臺攪拌機(jī)同時拌制砼，多利用夜間進(jìn)行施工；③嚴(yán)格砼拌制工藝，適當(dāng)延長拌制時間，增加砼拌制物的均質(zhì)性。
一、工程概況
某行政大樓工程結(jié)構(gòu)采用現(xiàn)澆鋼筋框結(jié)構(gòu)，高11層。結(jié)構(gòu)安全等級二級，抗震設(shè)防烈度為6度。該工程建筑面積為18792平方米，建筑主體高度為40米，基本采用人工挖孔灌注樁，樁端支撐于中等風(fēng)化的巖砂。巖石飽和單軸抗壓標(biāo)準(zhǔn)為fyc=39.435mpa，樁護(hù)壁砼強(qiáng)度等級為C20，縱向鋼筋用Ⅱ級鋼筋，地梁砼C30，外墻及水池砼為C35，抗?jié)B等級不小于0.6mpa，現(xiàn)澆梁、柱、樓梯均為C35。
已澆筑工程采用普通硅酸鹽425號水泥，砂為本地長江特細(xì)砂，細(xì)數(shù)模度為1.5～0.7，石子采用5～40毫米河床卵石，水為自來水公司供給的飲用水，設(shè)計C35配給比為1：0.47：3.27：0.34，坍落度為30～50毫米，C30配合比為1：1.12：3.17：0.38，坍落度為30～50毫米(水泥用量每立方米485公斤，氣溫大于28℃)。配料嚴(yán)格過磅，采用機(jī)械攪拌，攪拌時間不少于60～120秒。采用插入振搗，每次澆灌厚度250～300毫米，砼搗完24天后拆模。
該樓地下室頂板框架梁在施工后第7天左右出現(xiàn)裂縫，裂縫大多產(chǎn)生在距柱三分之一跨度范圍內(nèi)，均為縱向裂縫，裂縫寬度最大處達(dá)0.5毫米，一般在0.3毫米之內(nèi)(朝陽面居多)。
二、裂紋原因分析
框架梁澆灌到三分之一時，拆模4天后即發(fā)現(xiàn)豎向裂紋，當(dāng)即由施工、監(jiān)理、設(shè)計、質(zhì)監(jiān)等單位組織專家班子，對裂縫進(jìn)行觀察、分析、研究，并從設(shè)計、材料、施工三個方面認(rèn)真查找原因。
從設(shè)計圖紙、取用材料、施工程序和操作程序上看，均沒有明顯問題。但根據(jù)我國混凝土施工有關(guān)規(guī)定，溫差必須控制在設(shè)計要求以內(nèi)。當(dāng)設(shè)計無要求時，溫度以不超過25℃為宜。從國外一些施工規(guī)范來看，對混凝土澆筑溫度也作了規(guī)定。我國水工混凝土規(guī)范(SDJ207-82)中規(guī)定：高溫季節(jié)施工時，混凝土最高溫度不得超過28℃。大樓地下室框架梁施工時間為8月，此期間三峽庫區(qū)正是天旱高溫，中旬一周平均氣溫達(dá)33℃以上。
從施工現(xiàn)場觀測、分析，專家認(rèn)為裂縫的主要成因是夏季氣溫較高，砼成形后早期膨脹最大，導(dǎo)致后期砼收縮應(yīng)變大造成。由于長期高溫，長江邊氣候變化異常，晝夜溫差較大，白天最高可達(dá)42℃，混凝土表面可達(dá)54℃，夜間室外最低氣溫28℃。該建筑物所處位置相對較高，四周空曠，受高溫氣候影響，半地下室四周設(shè)置600柱與300厚剪刀墻相連，突出地面3.5～4米高，對梁形成附加約束較大，加之通風(fēng)不良對砼的收縮影響，結(jié)構(gòu)溫度不均。因此，在砼的變形受到約束的情況下，膨脹不能自由進(jìn)行，砼的拉應(yīng)力超過了砼的抗拉強(qiáng)度，這是梁產(chǎn)生有規(guī)律裂紋的根本原因。另外，采用特細(xì)砂，水泥用量偏大(水泥水化熱反應(yīng))，拆模過早，結(jié)構(gòu)限制(剪力墻和半地下室)約束力較大，用單層麻袋覆蓋，水管澆水不均等，也是間接原因。
三、技術(shù)措施
根據(jù)工程實(shí)際情況，有關(guān)單位采取了以下綜合措施，有效地控制了裂縫。
1.設(shè)計：①構(gòu)件內(nèi)鋼筋設(shè)置：梁高大于或等于600毫米，增設(shè)腰筋一道，大于或等于900毫米的梁，增設(shè)腰筋兩道，以減少收縮對結(jié)構(gòu)的影響；②在后澆帶處應(yīng)有可靠支撐，并在后澆帶處上下各增加縱徑。
2.建筑材料：①減少砼拌合物的水灰比。在拌合物中摻高效緩凝減水劑，降低熱峰值及推遲熱峰值出現(xiàn)時間以保證砼強(qiáng)度，滿足砼拌合物的工作性能。②改用525號水泥，減少水泥用量。水泥用量減少，骨料含量相對增加。③在已選用的5～40毫米的卵石中摻入15%～20%的5～15毫米的碎石。改善骨料結(jié)構(gòu)，增加砼的骨架鋼度。④降低砼用水溫度。供水管埋入土中，避免太陽直接暴曬。
3.攪拌設(shè)備：①攪拌機(jī)為避免直接暴曬，設(shè)遮蔭棚(包括料石)；②采用兩臺攪拌機(jī)同時拌制砼，多利用夜間進(jìn)行施工；③嚴(yán)格砼拌制工藝，適當(dāng)延長拌制時間，增加砼拌制物的均質(zhì)性。
4.模板：①做到幾何尺寸正確，嚴(yán)密不漏漿，強(qiáng)度、鋼度穩(wěn)定性滿足要求，支撐牢固；②澆筑前充分將模板淋濕，盡量延緩拆除側(cè)模時間。
5.澆筑：①進(jìn)一步強(qiáng)化工藝過程控制。避免直接曝曬。安排夜間施工，計算好當(dāng)班澆筑量，按規(guī)范定施工縫位置。②澆筑前用冷水將模板和鋼筋降溫，澆筑時提高振搗砼的振搗質(zhì)量。