2018浅谈框架核芯筒结构剪力墙的竖向裂缝

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　　摘要：作为框架核芯筒结构体系中主要承重构件的核芯筒体剪力墙，因混凝土用量大，很容易在剪力墙体内产生裂缝，而裂缝的存在将给结构带来多种危害。裂缝有很多种形式，本文针对剪力墙的竖向贯通裂缝进行探讨。
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　　 关键词：框架核芯筒剪力墙，裂缝 ，原因，控制
　　 Abstract: Core-tube structure system framework as the main load-bearing components of Core cylinder wall, due to the big amount of concrete, it is easy cracks in the wall body, and the presence of cracks in the structure will bring a variety of hazards. Cracks presences in many forms, through this paper, the vertical shear cracks are discussed.
　　Key Words: framework core tube wall, cracks, causes, control
　　
　　 中图分类号：TU528文献标识码：A 文章编号：
　　
　　剪力墙竖向裂缝的产生原因
　　 竖向贯穿性裂缝一般发生在混凝土浇注若干天后，裂缝与楼板接近垂直，裂缝通至楼板底部但不穿过楼层，裂缝宽度较小,通常在0.1mm~0.3mm，个别裂缝宽度接近0.5mm。
　　原因主要有: 混凝土收缩变形; 强约束作用；剪力墙体水平配筋率偏低。
　　1.1 混凝土收缩变形引起裂缝
　　 目前，工程上使用最多的是以水泥为胶结材料，以砂、石为骨料，加水并掺入适量外加剂和掺合料拌制的普通水泥混凝土。
　　 混凝土硬化初期，水泥水化放出较多热量，而混凝土又是热的不良导体，散热很慢，因此造成混凝土内外温差很大，有时可达50~70C，这将使混凝土产生内胀外缩，结果在混凝土外表产生很大的拉应力，使混凝土产生裂缝，称为温度收缩。
　　 在混凝土硬化过程中，由于水泥水化生成物的体积比反应前物质的总体积小，从而引起混凝土的收缩，称为化学收缩。其收缩量随混凝土硬化龄期的延长而增加，一般在混凝土成型后40d内增长较快，以后逐渐趋于稳定。化学收缩值很小（小于1%），对混凝土结构没有破坏作用，但在混凝土内部可能产生微细裂缝。
　　 混凝土在干燥过程中，由于毛细孔水的蒸发，使毛细孔中形成负压，随着空气湿度降低，负压逐渐增大，产生收缩力，导致混凝土收缩，称为干燥收缩。干缩收缩变形对混凝土危害较大，干缩能使混凝土表面出现拉应力面导致开裂，严重影响混凝土的耐久性。
　　 硬化后的混凝土在未受到外力作用之前，由于水泥水化造成的化学收缩和物理收缩引起砂浆体积的变化，在粗骨料与砂浆界面上产生了分布极不均匀的拉应力，从而导致界面上形成了许多微细裂缝。另外还因为混凝土成型后的泌水作用，某些上升的水分为粗骨料颗粒所阻止，因而聚集于粗骨料的下缘，混凝土硬化后就成为界面裂缝。
　　 综上所述，个人认为混凝土收缩中温度收缩是竖向贯穿性裂缝产生的主要原因。
　　1.2 强约束引起裂缝
　　 约束是对结构构件活动和变形的制约，约束分为内部约束和外部约束。内部约束主要有:钢筋混凝土墙内钢筋对混凝土收缩变形的约束;墙体内收缩变形小的部分对收缩变形大的部分的约束; 长度大的混凝土墙，墙端与墙中收缩变形的相互约束；墙体两端的管道井、电梯井筒或附墙柱等。当墙体混凝土收缩变形产生内应力，若外约束很强，产生的内应力不能造成约束变形时，则墙体混凝土出现开裂，尤其是早期混凝土容易开裂，因为混凝土早期抗拉强度较低。墙体的最大外约束应力一般都产生在外约束的边缘，即墙体与柱、筒体、基础、底板、梁等交接处。但实际裂缝并非在墙与约束体的交接处，而是离开0.3~0.5m,其原因是裂缝由约束产生，反过来约束又能推迟裂缝的出现和限制裂缝的扩展。
　　1.3 剪力墙体水平钢筋配筋率低
　　 水平配筋率低未能有效减小墙板结构的温度应力和收缩应力。钢筋混凝土中配筋率对混凝土中自约束有很大的影响。‘适当’的水平构造配筋能够提高混凝土的极限拉伸，对控制混凝土的温度收缩裂缝及收缩裂缝有积极的作用。
　　
　　2. 控制措施
　　2.1 原材料的控制
　　 剪力墙中配筋很多、很密，为了保证混凝土在结构中的最紧密填充，应当控制石子的最大粒径和粗细集料级配。由于墙板结构施工中的水化热及收缩很可观，所以应尽可能选用低热或中热水泥（如矿渣水泥、抗硫酸盐水泥、粉煤灰水泥）配制混凝土；在混凝土中掺加粉煤灰或减水剂；利用后期强度以降低水泥用量和温度。适当选择配合比，避免水灰比、水泥用量、砂率过大。避免使用粉砂，以提高混凝土抗拉强度。严格控制砂、石的含泥量，当砂石料含泥量超过规定，不仅增加了混凝土的收缩，同时又降低了混凝土的抗拉强度，容易引起裂缝。一些施工单位为了追求较快的施工进度，盲目使用高早强水泥，但是高早强，必然导致高收缩及水化热峰的提前出现，这对控制墙板裂缝是很不利的。
　　2.2从结构设计来控制
　　 为防止核芯筒剪力墙的竖向裂缝，在结构设计方面应控制核芯筒剪力墙体的长度及合理的设置水平构造钢筋。
　　 核芯筒体不易太小。在正常使用条件下，高层建筑结构应具有足够的刚度，避免产生过大的位移而影响结构的承载力、稳定性和使用要求。筒体过小，在有限尺寸条件下只能尽量做长剪力墙体，以满足以上要求。剪力墙体过长会使混凝土收缩及强约束作用加剧。
　　 充分利用构造钢筋的作用以减小墙板结构的温度应力和收缩应力。钢筋会约束收缩，但不能阻止收缩，它对钢筋混凝土收缩的约束作用会在混凝土中产生拉应力，在钢筋内引起压应力。增加钢筋数量会减少收缩，但会增加混凝土的拉应力,如果钢筋很多，约束可能会很大，也足以引起混凝土开裂。在墙板结构中，采取增配构造钢筋的措施，使构造钢筋起到温度筋的作用，能有效地提高混凝土的抗裂性能。
　　 构造筋的配筋原则做到在满足规范的前提下，配筋应尽可能采用小直径，小间距设计。提高混凝土结构的配筋率或减小钢筋直径都可提高材料的抗裂性能，但减小钢筋直径、加密间距要比提高配筋率效果明显一些。采用直径8-14mm的钢筋和100~150mm间距是比较合理的，结构全截面的配筋率不宜小于0.3%，应在0.3-0.5%之间。受力筋如能满足变形的构造要求则不再增加温度筋;构造不能起到抗约束作用的，应适当增加温度筋。
　　2.3从施工养护控制
　　 对混凝土的养护，一般由两大方面来实现，首先是保温养护，其次是保湿养护。从温度应力的观点出发，保温的目的有两个：其一是减少混凝土表面的热扩散，减少混凝土表面的温度梯度，防止混凝土表面产生表面裂缝；其二是延长散热时间，充分发挥混凝土强度的潜力和材料松弛特性，使综合降温差对混凝土产生的拉应力小于混凝土抗拉强度，防止产生贯穿性裂缝。保湿养护作用是：首先刚浇灌不久处于凝固硬化阶段的混凝土，在适宜的潮湿条件下可防止混凝土表面脱水而产生干缩裂缝：其次混凝土在潮湿条件下可使水泥的水化作用顺利进行，提高混凝土极限抗拉伸和抗拉强度，使早期抗拉能力上升很快
　　 控制湿度的变化，使结构、构件具有相对稳定的湿度。加强混凝土的早期养护，混凝土浇筑完后，裸露表面应及时用草垫、草袋或塑料薄膜覆盖，并洒水湿润养护。在气温高、湿度低、风速大的天气应及早覆盖、喷水雾养护，并适当延长养护时间，以控制收缩裂缝。
　　 防止混凝土温度裂缝，一般采用控制混凝土表面与外界或内部的温差的方法，使其小于25℃。常用控制措施是采用保温养护，适当延长拆模时间；考虑实际施工情况，拆模时间也不易过长，否则模板与墙粘贴紧密后不易拆模。
　　 避开炎热天气及夜间浇筑混凝土。采用低温水拌制混凝土，对砂石进行冷水雾降温，或设置简易遮阳装置，以降低混凝土拌合物温度。同时采用薄层浇筑混凝土，每层厚度不大于30cm，加快热量散发，并使热量分布均匀。
　　 避免降温与干缩共同作用导致的应力叠加；在混凝土中掺加水泥用量5%-10%的混凝土微膨胀剂，以抵消由于干缩和降温引起的混凝土收缩，控制混凝土开裂
　　 由于引起墙板裂缝的主要因素是水化热及降温引起的拉应力，所以必须尽可能减少入模温度，应分层散热浇灌，预防激烈的温度变化，为混凝土创造充分应力松弛的条件。
　　
　　3. 结语
　　 从上述影响混凝土开裂的各种因素可知，混凝土的开裂很复杂。为了使混凝土结构具有最小的开裂危险，减小或消除竖向裂缝的发生，还要方便操作，可采用如下对策：结构设计时尽量减小剪力墙体长度；在剪力墙1/2高度处加一根与楼层处相同的暗梁，调整水平钢筋配置方案；施工阶段加强保温、保湿养护。
　　 参考文献：
　　 [1]高琼英. 建筑材料. 武汉工业大学出版社,1997[1]王铁梦. 工程结构裂缝控制. 中国建筑工业出版社,1997