核電去污和熱檢修車間裂縫成因及處理措施

摘要：某核電去污和熱檢修車間為排架剪力墻結構體系，墻體施工完成后部分墻體出現裂縫，通過對裂縫的成因進行專家會議分析，確定裂縫處理措施并進行實施，效果較好，相關的裂縫原因分析亦可作為后續類似項目的參考依據。

關鍵詞：排架剪力墻；核電去污；熱檢修車間；裂縫成因；墻體施工 文獻標識碼：A

中圖分類號：TL942 文章編號：1009-2374（2016）08-0049-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.08.026

1 概述

某核電去污和熱檢修車間剪力墻在施工過程中出現裂縫，對于涉核子項，裂縫的出現會對廠房的氣密性和防輻射性產生影響，通過一系列的統計分析，找出裂縫發生的成因，并針對性地提出了裂縫處理意見。

2 工程概況

2.1 項目簡介

去污和熱檢修車間長97.3m（1～18軸），寬36.7m（A～G軸），地下一層層高7.0m，地上一層1～14軸高22.3m、15～18軸高13.6m，抗震等級為三級；基礎為嵌巖灌注樁加筏板，地下部分為一層現澆剪力墻結構，整個建筑的基礎和地下室結構連為一體，未分縫，基礎底板、地下室墻體、0m層樓板在5～6軸和11～12軸之間設有后澆帶；地上部分為排架剪力墻結構體系，在14軸和15軸之間設有100寬的變形縫，在7～8軸間設有通高的后澆帶。

2.2 施工工藝

地下室底板按照后澆帶分區分三次澆筑，養護60天以后澆筑后澆帶。地下室墻體分兩層澆筑，第一層層高為5.4m，第二層層高為1.7m；地上分為四層，每層高均為5.4m。墻體一次性澆筑長度基本控制在24m左右。采用大模板施工工藝，由于工期較緊，澆筑完成兩天后拆模。

3 裂縫統計記錄

在地下室墻體施工期間，拆模后發現局部墻體出現裂縫。經過兩個月的觀察，之前出現的裂縫寬度和長度無明顯發展，后續澆筑的墻體部分出現裂縫。墻體裂縫在墻柱交接處附近分布較多，且多為豎向裂縫。對整個去污和熱檢修車間剪力墻墻體進行統計，發現共58條裂縫，其中地下部分共27條（外墻8條，內墻19條），地上部分共31條（第一層23條，第二層6條，第三層2條，第四層無裂縫）。其中有5條裂縫寬度為0.25～0.3mm，其他裂縫寬度在0.15mm左右，裂縫長度一般為2～3.5m。通過酚酞試驗抽查了裂縫深度。通過對墻體兩側觀察，判斷是否為貫穿裂縫。

4 裂縫成因分析

為查明裂縫成因并確定處理方案，施工單位組織了專家會議，邀請了設計院及大學等機構的專家共五名，經過分析討論，形成結果如下：

4.1 裂縫類型

根據去污和熱檢修車間的裂縫特征，現場的裂縫基本上是等間距的豎向裂縫，推斷主要作用為收縮的軸向力，可以判定為典型的溫度收縮裂縫，裂縫對結構承載力無影響。

4.2 裂縫成因

（1）施工時墻體分段較長，墻體受底板及附壁柱約束較大，混凝土收縮時拉裂；（2）剪力墻墻體過長，沒有設置變形縫；（3）墻體鋼筋保護層偏厚，在溫度作用下易產生裂縫；（4）墻體模板拆除時間偏短，基本上為2天左右，混凝土養護不足。

5 避免裂縫的改進建議

5.1 設計改進

5.1.1 后續類似項目建議增設變形縫（主要是指伸縮縫）。該項目在進行結構設計時，僅考慮了施工期間混凝土收縮及溫度應力影響，但是未考慮使用期間溫度應力的影響，故只留設了后澆帶，未設置變形縫。根據《混凝土結構設計規范》（GB50010-2010）第8.1.1條規定，現澆剪力墻結構，室內或土中部分設置伸縮縫的最大間距為45m，露天部分設置伸縮縫的最大間距為30m；同時在該規范條文說明第8.1.3中也指明“后澆帶是避免施工期收縮裂縫的有效措施”“設置后澆帶可適當增大伸縮縫間距，但不能代替伸縮縫”。可見后澆帶只能是在施工期間起到補償混凝土收縮或溫度變化帶來的影響，但在使用期間溫度應力引起的混凝土收縮變形無法消除，導致混凝土開裂。因此在后續項目中，建議按照規范要求增加變形縫。

5.1.2 適當減小混凝土保護層或在保護層內增加抗裂鋼筋、適當加大墻體配筋或在配筋率一定的情況下減小鋼筋直徑。若混凝土保護層過大，混凝土墻體同樣容易開裂，可在滿足規范要求的情況下減小保護層厚度或者在保護層內增加抗裂鋼筋；在配筋滿足結構設計的前提下，適當加大墻體配筋或者減小鋼筋直徑使鋼筋間距減小，同樣可以達到減小混凝土開裂的目的。

5.1.3 底板與墻、墻與柱交接處等位置增加構造配筋。根據去污和熱檢修車間的情況來看，裂縫多集中在柱子邊，原因為該位置約束大且應力集中，易引發混凝土開裂，可以考慮在底板與墻、墻與柱交界處等應力較大的地方增加構造配筋。

5.2 施工改進

5.2.1 延長拆模時間，不小于3天。現場的墻體混凝土施工，為趕工期和模板倒用，不會利用模板進行混凝土帶模養護，一般2天左右就拆模，規范中對墻體的拆模時間或強度沒有明確規定，僅在《混凝土結構工程施工質量驗收規范》（GB50204-2002）第4.3.4條指出：“側模拆除時的混凝土強度應能保證其表面及棱角不受損傷。”在該項目做過一次實驗，12～14軸/A軸及14軸/A～D軸的5.4～10.8m層墻體澆筑時內部布設了測溫點，澆筑時間為2014年12月30日，隨后記錄了養護期間的混凝土內部溫度和大氣溫度。第三天時，同條件試塊強度達到63%，在此期間，混凝土內部溫度從33.9℃下降至22.0℃，查施工日志知這三天大氣溫度分別為2℃～13℃、0℃～9℃、-3℃～10℃，至拆模時混凝土內部溫差與大氣溫差小于20℃。拆模后發現此段墻體（24m）僅有一條裂縫（墻柱交界位置），可見帶模養護時間長對防止裂縫生成有一定的作用。

5.2.2 保證養護時間和養護效果，墻體需處于保水養護狀態。現場施工時，拆模之后采用灑水養護方式，不能保證墻體一直處于潤濕狀態且養護時間不足。規范《混凝土結構工程施工質量驗收規范》（GB50204-2002）第7.4.7條：“（1）應在澆筑完畢后的12h以內對混凝土加以覆蓋并保濕養護；（2）混凝土澆水養護的時間：對采用硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥或礦渣硅酸鹽水泥拌制的混凝土不得少于7天，對摻用緩凝型外加劑或有抗滲要求的混凝土不得少于14天；（3）澆水次數應能保持混凝土處于濕潤狀態，混凝土養護用水應與拌制用水相同；（4）采用塑料布覆蓋養護的混凝土，其敞露的全部表面應覆蓋嚴實，并應保持塑料布內有凝結水。”現場混凝土一般采用的是普通硅酸鹽水泥，按照規范要求，需灑水或覆蓋養護不小于7天。對于剪力墻來說，墻體無法保水，澆水養護效果不佳，為保證養護效果，需要采用覆蓋薄膜或土工布/麻袋等養護，保持墻體濕潤，對防止混凝土干縮有積極作用。

5.2.3 混凝土澆筑分段不宜過長，控制在30m以內為宜。規范中對剪力墻一次性澆筑長度沒有特殊說明，但是分段長，混凝土干縮大，易產生裂縫。起初暫存庫墻體一次性澆筑42m，裂縫較多，后來在去污和熱檢修車間施工時進行了改進，墻體一次性澆筑長度控制在30m以內，基本上24m左右，單次裂縫出現的頻率低。

6 裂縫處理措施改進

在該核電其他類似結構的廠房出現裂縫后，采用的是環氧樹脂灌縫、表面環氧砂漿抹面的處理方法。但裂縫處理后一段時間，在原有裂縫位置又重新出現了裂縫，調查分析為環氧砂漿抹面不能抵抗溫度應力，導致使用過程中裂縫在薄弱環節重復出現。結合上述經驗和裂縫成因分析，提出環氧樹脂灌縫、表面外粘貼碳纖維布或者掛鐵絲網加環氧砂漿的方法，以此抵抗溫度應力的影響。考慮到該廠房有屏蔽性、氣密性、防水等要求，將裂縫處理對象分為淺表裂縫、貫穿裂縫（非跨屏蔽區）、貫穿裂縫（跨屏蔽區）、地下室外墻裂縫。

6.1 淺表裂縫

直接用環氧砂漿將墻體裂紋抹面封閉。具體工序如下：（1）用鋼絲刷沿裂紋清理裂紋內塵渣或進行墻面打磨清理；（2）用水沖洗并將裂紋兩側各100mm寬范圍內墻面進行濕潤；（3）直接在裂紋處抹相應配合比的環氧樹脂抹面封閉。

6.2 貫穿裂縫（非跨屏蔽區）

對于非跨屏蔽區的貫穿性裂紋，將裂紋兩側各300mm寬的墻面打磨，沖洗清理，待墻面干燥后粘貼碳纖維布，然后裝飾層覆蓋；外側墻面采用環氧樹脂將墻體裂紋抹面封閉。具體工序如下：（1）將裂紋兩側各300mm寬的墻面打磨清除表面剝落、疏松混凝土，用水沖洗清理；（2）按廠家提供的底層樹脂按配比進行底層涂刷；（3）待樹脂表面指觸干燥后進行碳纖維布粘貼施工，裁剪600寬纖維布，涂刷廠家提供的浸漬樹脂于待粘部位，用專用的滾筒順纖維方向多次滾壓，排除氣泡，滾壓時不得操作纖維布，最后在纖維布表面均勻涂刷浸漬樹脂；（4）裝飾面層覆蓋。

6.3 貫穿裂縫（跨屏蔽區）

對于跨屏蔽要求且裂紋貫通的區域，先用環氧砂漿將房間內側墻墻體裂紋注漿封閉，鑿毛內側墻面8～10mm，用水清洗后掛5mm×5mm鐵絲網，然后用環氧砂漿抹面覆蓋鐵絲網；外側墻面采用環氧砂漿將墻體裂紋抹面封閉。具體工序參考6.2節所述。

6.4 地下室外墻裂縫

對于地下室外墻裂紋區域，先用環氧樹脂注漿，再取出針頭將裂紋兩側各300mm寬的墻面打磨，沖洗清理，待墻面干燥后粘貼碳纖維布，然后裝飾層覆蓋；外側墻面采用環氧樹脂將墻體裂紋抹面封閉。具體工序見6.2節所述。

7 結語

通過對裂縫一系列的原因分析，得出了剪力墻裂縫易發生的成因，為后續施工避免裂縫提供了借鑒，同時利用環氧樹脂和碳纖維布對裂縫修補的方法也得到了實際驗證，效果較好，值得推廣。

參考文獻

[1]混凝土結構設計規范（GB50010-2010）[S].

[2]混凝土結構工程施工質量驗收規范（GB50204-2011）[S].

作者簡介：吳小祥，男，浙江寧波人，三門核電有限公司助理工程師，研究方向：土建施工管理。

（責任編輯：蔣建華）