某廠房裂縫的分析與處理

朱 海

(上海理工大學，上海 200000)

1 工程概況

本工程于2012年5月初竣工，竣工半年后發現樓板角部有斜裂縫，板面裂縫，屋面梁跨中中部有細微裂縫，頂層山墻墻體開裂，個別頂層窗臺下“八”字形裂縫，部分墻體有水平裂縫和垂直裂縫。竣工后沉降達5 cm，累計沉降量已達150 mm，不均勻沉降達到4 cm。

2 產生原因分析

根據上述現象，我們認為本工程裂縫具有一定的普遍性。由于目前混凝土采用的是商品混凝土，泵送商品混凝土工藝的產生取代了預制混凝土構件。前者的高均質性、高效率等優點有目共睹，但商品混凝土抗壓強度的快速提高，抗拉強度卻并未相應增加，因而收縮性大，給裂縫控制帶來很大難度。同時，設計上只考慮承載，忽略了鋼筋混凝土結構正常使用階段的設計控制;現代超長、超厚結構的不斷增多也會增加結構的收縮變形，這些都是造成建筑裂縫的原因。另外，混凝土外加劑及摻合料種類繁多，能否正常使用也是一個控制裂縫的關鍵問題，一般多采用高標號的普通硅酸鹽水泥，水泥顆粒細，且水泥用量大，造成水化熱大，混凝土表面和中心溫差大，若養護時間過短，不注意保溫、保濕措施就易產生裂縫。而且，為增加混凝土的流動性和和易性，商品混凝土的水灰比較大，水的用量大，后期收縮大，容易引起裂縫。此外，由于屋面保溫層未做，在夏季，屋面板板面溫度較高，板底(室內)溫度較低，冬季，屋面板板面溫度較低，板底(室內)溫度較高，容易引起裂縫。

關于裂縫的形狀見圖1～圖4。

圖1 矩形板板底裂縫

圖2 矩形板板面裂縫

圖3 八字形溫度裂縫

圖4 收縮裂縫

下面就各現象對其產生的原因進行分析。

1)板角裂縫屬于溫度應力引起的溫度縫。研究表明，當混凝土內外溫差10℃時，產生的冷縮值:

如溫差為20℃～30℃時，其冷縮值為0.02%～0.03%，當其大于混凝土的極限拉伸值時，則引起結構開裂。

2)板面裂縫和受力方向一致，且此處有PVC管穿過，PVC管和混凝土的粘結比較差。此處裂縫為干縮裂縫，研究表明，水泥加水后變成水泥硬化體，其絕對體積減小。每100 g水泥水化后的化學減縮值為7 mL～9mL，如混凝土水泥用量為350 kg/m3，則形成孔縫體積約25 L/m3～30 L/m3之巨。這是混凝土抗拉強度低和極限拉伸變形小的根本原因。每100 g水泥漿體可蒸發水約6 mL，如混凝土水泥用量為350 kg/m3，當混凝土在干燥條件下，則蒸發水量達21 L/m3。毛細孔縫中水逸出產生毛細壓力，使混凝土產生“毛細收縮”。由此引起水泥砂漿的干縮值為0.1%～0.2%;混凝土的干縮值為0.04%～0.06%。而混凝土的極限拉伸值只有0.01%～0.02%，故易引起干縮裂縫。

3)屋面梁跨中中部細微裂縫是由混凝土干縮引起的干縮縫。

4)頂層山墻墻體開裂，個別頂層窗臺下“八”字形裂縫屬于溫度應力引起的溫度縫(見圖3)。

5)部分墻體有水平裂縫和垂直裂縫是由于墻體采用加氣混凝土砌塊，和混凝土的熱膨脹系數不相同，在溫差、混凝土收縮等因素下二者變形不協調引起的。當砌塊表面的界面劑處理不當，墻體和混凝土框架梁柱之間未采用鋼絲網片連接或連接不可靠時易產生裂縫。

6)根據樁的測試報告，可以判定地質報告、設計文件的結果與實際是相符的。根據沉降觀測結果，絕對沉降量在15 cm，傾斜率在3.3‰，符合規范要求，即絕對沉降量在15 cm～20 cm，傾斜率在3‰～4‰以內。但是根據資料，在竣工時，累計沉降量為5 cm～6 cm，半年后，沉降增量達9 cm，累計沉降量達15 cm，不均勻沉降量達4 cm。根據上述資料，我們分析認為:在上海地區，根據上海幾家大院的分析統計，一般最終沉降量為竣工時的2倍，而沉降通常需要3年～4年才會趨于穩定。而本工程在竣工后半年內累計沉降量已達竣工時沉降量的3倍，且此沉降還未穩定。此外，傾斜率已達3.3‰，此時一層的墻體通常應有斜裂縫產生，因為一般在建筑物下部，由下往上發展，呈“八”字、倒“八”字、水平及豎縫。當長條形的建筑物中部沉降過大，則在房屋兩端由下往上形成正“八”字縫，且首先在窗對角突破;反之，當兩端沉降過大，則形成的兩端由下往上的倒“八”字縫，也首先在窗對角突破，還可在底層中部窗臺處突破形成由上至下豎縫;當某一端下沉過大時，則在某端形成沉降端高的斜裂縫;當縱橫墻交點處沉降過大，則在窗臺下角形成上寬下窄的豎縫，有時還有沿窗臺下角的水平縫;當外縱墻凹凸設計時，由于一側的不均勻沉降，還可導致在此處產生水平推力而組成力偶，從而導致此交接處的豎縫。而本工程無此種裂縫產生。故認為，對此次沉降觀測的結果的準確性表示懷疑。

3 結論及處理意見

1)設計文件符合設計文件中所列規范要求。

2)本工程裂縫產生的原因是溫度和混凝土收縮等，對結構本身的安全性無問題。

防治的主要方法:

a.減緩消除熱脹冷縮動力源，如設隔熱層、變形縫;

b.增強相關砌體抗力，如提高砂漿強度，提高飽滿度，空斗改實砌，加筋砌體，加設構造柱;

c.提高抹灰的抗裂能力(對于不影響結構安全的縫)。

3)裂縫宜用改性環氧樹脂，采用一定的壓力補強。具體建議由有經驗的施工單位來做，如建科院、寶鋼等。

4)對沉降資料進行復核，并重點檢查沉降觀測基準點位置設定是否合理可靠及有無松動等異常現象，對沉降觀測點加強保護，避免受外物擾動產生偏位，建議增加觀測沉降頻度，可每半月觀測沉降一次。如發現問題再行商議。對于不均勻沉降導致的裂縫應以預防為主，即無地質勘察資料嚴禁做施工圖設計，嚴格按圖施工，不得擅自更改、任意處理，根據本地區通病，如能在那些開大窗洞的教學樓底層窗臺下設置構造圈梁與地梁構成剛度較大的復合墻梁結構，對防止所述裂縫有明顯效果。治理的原則是，觀測裂縫發展的速度、部位、程度，決定是表面處理還是上部加固或基礎加固處理。

［1］GB 50010-2012，混凝土結構設計規范［S］.

［2］GB 50011-2010，建筑抗震設計規范［S］.

［3］王力久，姚少臣.建筑病理學［M］.北京:中國電力出版社，2010.