剪力墙墙体竖向微小裂缝的预防与控制措施探讨

肖建树

摘 要：目前许多高层建筑的筒体部分采用钢板混凝土组合剪力墙，即在高强、高性能混凝土中加入钢板或者在钢框架隔板之间浇筑高强、高性能混凝土，然而工程中混凝土的开裂可谓是“多发病”，当混凝土开裂严重时，其对结构的整体受力性能和耐久性能都会造成致命影响。文章从现场实际情况出发，研究剪力墙的竖向微小裂缝产生的原因及预防与控制措施，对提高剪力墙结构的质量有借鉴性意义。

关键词：剪力墙结构；质量通病；竖向微小裂缝

二、工程概况

某工程1#-4#住宅楼均为剪力墙结构，平面造型相似，基础均为板式筏形基础；地上28层高层部分附带8层多层部分，地下二层；其中1#、2#、4#楼混凝土由同一家商混公司A提供，3#楼混凝土由另一家商混公司B提供；但在1#-3#楼主体施工中均发现，相同部位剪力墙均出现局部墙体竖向微小裂缝，主要集中在地下部分及地上1层。地下部分此位置竖向钢筋与水平钢筋均为三级12@200的钢筋，墙厚250mm；墙长5500mm。

三、剪力墙竖向微裂缝产生原因

剪力墙结构中墙体产生竖向微小裂缝的原因较多，情况也较为复杂，但近年来剪力墙微小裂缝发生的几率明显上升，其中主要有以下几点：水泥水化热，环境温度的变化，混凝土的收缩变形，约束失衡，混凝土养护不足，墙体保护层过大。

3.1、水泥水化热

水泥水化的过程中会产生大量水化热，而城市混凝土剪力墙一般断面较厚，并且由于混凝土导热性能较差，聚集在结构物内部的水化热不易散失，混凝土结构内部温度急剧上升。相关工程实践表明，水泥水化温升约为15℃～30℃，有时甚至可达到40℃。因水泥水化热引起的混凝土绝热温升与水泥品种和水泥用量有关，并与混凝土龄期呈指数增长关系，混凝土浇筑2～4d绝热温升最高。由于浇筑初期混凝土弹性模量和强度较低，对因水化热引起的温升影响不大，相应龄期的结构温度应力也比较小。随着混凝土龄期的增长，混凝土弹性模量增大，因混凝土内部的降温收缩而受到的约束也越来越大，结构将产生较大的拉应力，这种拉应力大于相应龄期混凝土的抗拉强度时，结构开裂。

3.2、环境温度的变化

在混凝土结构的施工养护阶段，环境温度的变化对混凝土内外温差有很大影响。外界氣温越高，混凝土的入模温度也越高，混凝土内部温度越高。施工养护期间环境温度急剧变化特别是当寒潮到来时，混凝土表面温度迅速降低，而若此时混凝土结构内部仍处升温阶段，将会在结构表面形成较大的温度梯度，限制混凝土急剧收缩，从而引起较大的温度应力，在混凝土结构表面产生裂缝。混凝土结构的内外温差=混凝土结构内部中心点的温度-相应龄期混凝土表面温度，其中混凝土结构内部中心点的温度是浇筑温度、水化热的绝热温升、结

构物散热降温等因素的叠加；混凝土表面温度可近似取为环境温度。可见环境温度的变化直接影响结构内外温差，进而影响温度应力，所以在施工、养护过程中充分考虑环境温度的变化、做好保温措施对于减小内外温差、控制温度裂缝具有重要意义。

3.3、混凝土的收缩变形

混凝土的收缩变形包含两个阶段：硬化初期水泥是凝结固化过程所产生的体积收缩和后期混凝土内部自由水分的蒸发所引起的干缩。影响混凝土结构收缩变形的因素如下：（1）混凝土的配合比。水灰比越大、水泥用量越多，混凝土收缩越大，而良好的骨料级配对混凝土的收缩有限制作用；（2）干燥失水。干燥失水是导致混凝土收缩的重要原因，所以结构养护温度、湿度是影响其水分保持的重要因素。工程实践表明，高温湿养可加快水化作用，从而减少混凝土中自由水分的含量，减小收缩；（3）体表比（构件体积与其表面积的比值）。试验表明体表比决定了混凝土中水分的蒸发速度，体表比越小构件的收缩量越大。

3.4、约束失衡

在剪力墙结构中约束分为内部约束和外部约束。其中内部约束包括：（1）混凝土墙体内配筋对混凝土收缩变形的约束；当设计的剪力墙水平分布筋与竖向配筋配筋率过小时，就会使墙体钢筋骨架的内力无法平衡混凝土的温度应力产生的收缩，就会在剪力墙体表面产生竖向裂缝。这是较为常见的内外约束失衡；（2）墙体内收缩较小的部位对收缩较大的部位的约束；当现场墙体竖向钢筋或水平钢筋间距绑扎不均匀时就会使墙体不同部位约束不同；（3）墙体内暗柱、暗梁对墙板收缩变形的约束；（4）长度大的砼墙，墙端与墙中收缩变形的相互约束。外部约束包括：（1）墙体以下的基础对墙体的约束；（2）墙体顶上的楼板或梁对墙体的约束；（3）混凝土收缩产生的约束。

3.5、混凝土养护不足

混凝土养护对于控制混凝土裂缝相当重要，当混凝土墙体模板过早拆除时，此时墙体的抗裂强度较小，由于剪力墙墙体表面的水分蒸发时需要吸热，使剪力墙表面急剧降温，墙体内部温度较高，形成内外温差较大，此时墙体表面混凝土发生收缩，由于混凝土养护时间较短，表面抗裂强度较低，从而形成墙体表面竖向微裂缝。

3.6、墙体保护层过大

设计保护层不当或施工中保护层控制不到位都会产生墙体竖向微小裂缝。剪力墙墙体内钢筋骨架对混凝土有约束作用，此约束力距离钢筋越近约束力越强，当墙体保护层过大时，混凝土产生收缩，在剪力墙墙体表面产生温度应力，此应力大于钢筋的约束力，即在混凝土表面产生竖向微小裂缝。

四、预防与控制措施

为了更好的控制剪力墙墙体微小竖向裂缝，在4#楼施工时，提出了两种控制裂缝发生的措施，具体见下表1。

通过观察发现，控制约束对于控制墙体竖向微裂缝较为明显，由此可以判断1#-3#楼墙体微小裂缝产生的主要原因是墙体配筋不合理导致。因此笔者认为控制墙体竖向微小裂缝应从以下两点出发：（1）加强约束；（2）确保标准化施工。

4.1、加强约束

在设计过程中，对于墙体较长的剪力墙一定要控制好墙体内部配筋，对于较长墙体应加强水平钢筋与竖向钢筋的配筋，通过改变墙体钢筋间距或直径来提高墙体的约束力，这样可以降低裂缝产生的概率。

此外，如果较长墙体通过调整水平钢筋与竖向钢筋配筋后对控制裂缝影响较低时，应该考虑在其中部考虑加暗柱来平衡端部边缘构件与墙体之间的受力平衡，通过调整暗柱的位置与尺寸数量来控制裂缝产生的概率。

4.2、确保标准化施工

目前，国内钢筋工、木工、混凝土工等都是师父带出来，很多都是通过在现场学习而成，在学习的过程中，可能实际进行操作，此外国内此等工种没有具体的考核制度，这些可能导致现场钢筋间距控制不到位，或者墙体养护时间过短，这样就导致现场剪力墙产生竖向微小裂缝。

为了减少或者避免墙体微小裂缝，必须加强现场施工管理及提高施工人员的素质与作业技能，在不断加强管理并且提高施工人员的技能的前提下，才可以保证标准化施工，才能保证施工质量，从而避免墙体微小竖向裂缝的产生。

五、结束语

剪力墙墙体竖向微小裂缝产生的原因较为复杂，本文根据现场实际情况提出产生此裂缝的三种原因，通过现场实际施工及比对分析，总结出产生裂缝的主要原因即约束失衡，采用调整墙体钢筋配筋来控制此裂缝的产生。

参考文献

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