北方地区某框架结构教学楼裂缝原因及其治理

摘要：混凝土结构表面裂缝的产生确实影响了房屋和结构的正常使用，本文通过北方某框架结构教学楼工程实例，分析了B轴框架柱裂缝原因，提出了混凝土结构拆模后和抹灰前均应重视裂缝隐患，局部地基处理对黄河冲积平原基础不均匀沉降影响较大的结论。

关键词：混凝土裂缝、外观质量温度应力、局部地基处理施工工艺

中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：

一、工程概况

本工程为北方某高校综合楼工程，集教学、办公、会议于一体，五层现浇钢筋混凝土框架结构。屋面板顶面标高为18.6m。

工程所在地抗震设防烈度为7度；设计基本地震加速度为0.15g；场地类别为Ⅲ类；安全等级二级；风荷载标准值0.4kN/m2；雪荷载标准值0.65kN/m2。

（一）建筑设计概况

本工程建筑面积约8680m²，5层建筑总高度18.6 m +0.6 m(女儿墙)，基底标高-1.8m。层高：一层到四层3.6 m，5层4.2 m。填充墙外墙为300 m m厚、内墙200 m厚陶粒混凝土砌块；外墙保温为50 m m胶粉聚苯颗粒保温；屋面保温采用80 m m聚苯乙烯泡沫塑料板；防水为4 m m厚SBS；走廊、教室为地板砖地面，楼梯间、门厅为花岗岩面层；窗为断桥隔热塑钢门窗。

（二）结构设计概况

本工程基础为钢筋混凝土独立柱基础，混凝土强度为C30；主体为框架结构，柱、梁、板混凝土强度均为C30；基底土质为粉土，地基承载力140KP唬痪植课110 KP唬桓纸盍接：直径≥16m m的水平和竖向钢筋均采用直螺纹机械连接，其余为绑扎。板厚140m m，柱截面为600×600m m，700×700m m、800×800m m、梁断面为300×700m m、300×600m m等。

（三）施工现场概况

本工程位于市东北部，交通便利，环境优美是一个比较理想的学习场所，另外本地区地处西北高原。根据历史气象资料表明全年很少下雨，年降水量不足140m m，雨季对工程施工影响较小。

二、工程建设和使用情况

本工程建设时间是2007年4月15-2008年2月20日，工期10个月，验收合格后于2008年3月8日正式投入使用。属正常使用情况。

三、裂缝出现情况及其分析

图一教学楼简图

（一）裂缝出现情况

教学楼投入使用后的第二年3月下旬，随着室外温度不断升高，冬季积雪的融化渗透，正立面门厅左侧B轴的9个柱子（1～9轴）和门厅右侧的12个柱子（12～23轴）表面开始有不同程度的水平贯通裂缝出现，裂缝距地面高的约1.62m，最低的距地面0.28m。每条裂缝宽度和深度均不同，宽度小的0.3 mm，大的60 mm，深度5-60 mm都有，呈不规则横向曲线型。到3月26日，右侧一个柱子的裂缝最宽处已达76mm。使得走近教学楼的师生有一种不安的感觉，影响了教学楼的观感和正常使用。

针对上述情况，校方有关部门立即组织专家对裂缝情况进行了现场勘察分析，并制定了处理方法。

(二)裂缝原因考查分析

一般来讲混凝土表面裂缝有两类：一类是结构性裂缝，一类是非结构性裂缝。本结构裂缝据专家现场勘察调研，并查阅了工程验收资料后认为主要是非结构性裂缝，对结构的安全无影响。造成开裂的因素可能与施工质量、施工季节、材料性能、使用条件以及气温变化、工程地质条件等因素有很大关系。归纳起来本结构裂缝的产生基本属下列几种情况：①温度产生的裂缝；②沉降引起的裂缝；③施工质量引起的裂缝。下面就上述裂缝的产生分别加以阐述。

1.温度应力裂缝

由于本结构外墙面属二类使用环境，一层柱浇筑混凝土是在7月末，正值高温季节，且保护层厚度为40 mm。此类裂缝产生的主要原因是由于混凝土浇筑后，聚积在内部的水泥水化热不易散发，造成混凝土的内部温度升高，而混凝土表面散热较快，这样形成较大的内外温差，使混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力。如果在混凝土表面附近存在较大的温度梯度，就会引起较大的表面拉应力，此时混凝土的龄期很短，抗拉强度很低，如果温差产生的表面拉应力，超过此时的混凝土极限抗拉强度，就会在混凝土表面产生表面裂缝。这种裂缝一般产生很早，多呈不规则状态，深度较浅，属表面性质。表面裂缝易产生应力集中，能促使裂缝进一步开展。据施工人员回忆，主体结构完工后，也发现了这个现象，但只有0.1-0.2 mm的细微裂缝，总以为是风裂子，且装修抹灰后直到验收均符合外观质量要求。

2．沉降引起的裂缝

从现场情况看，由于冬季的大雪，3月底温度升高导致冰雪的融化，正立面B轴散水发生了波浪式的不均匀沉降.专家认为主要是由于地基不均匀下沉引起的。该地区地貌属于黄河冲积平原，土层分布多为粉土、淤泥质粘土、粉质粘土，属于软弱地基，地基土的压缩系数均大于0.2MPa，属于中高压缩性土。该建筑据地勘报告和现场基坑实况，存在厚度不均的软弱下卧层，基础工程按照设计单位的地基处理要求做了换填处理，即用红砂取代了原来的软弱下卧层，验收符合设计要求。但换填处理只是局部处理，对整个轴线的影响是显而易见的，再加上回填土不实和雪水的浸润，使得散水下沉较严重，也是柱子裂缝发生的主要原因。

3.施工工艺质量引起的裂缝

若施工工艺不合理，施工质量低劣，也可能产生各种形式的裂缝，经查阅施工组织设计和施工日志，发现有下面因素:

（1）钢筋混凝土保护层过厚，易形成与受力钢筋垂直方向的裂缝。本结构保护层加上抹灰共70 mm，显然是厚了。且抹灰时湿润不到位，检查不到位。

（2）混凝土震捣不密实、不均匀，出现蜂窝、麻面、空洞，是形成裂缝的起源点。现场勘察较大裂缝存在这些问题。

（3）由于7月施工温度高，本工程用泵送混凝土施工，为保证混凝土的流动性，增加了水和水泥用量，导致混凝土凝结硬化时收缩量增加，混凝土表面易出现不规则裂缝。

(4)混凝土分层或分段浇注时，接头部位处理不好，易在新、旧混凝土和施工缝之间出现裂缝。由于一层柱高3.6m，存在分层浇筑情况。

（5）混凝土早期受冻，（抹灰时在10月初）使构件表面出现裂纹。

（6）原材料质量引起的裂缝

混凝土和抹面砂浆主要由水泥、砂、骨料、拌和水及外加剂组成。混凝土所采用材料的质量不合格，可能导致结构出现裂缝。

砂石含泥量超过规定，不仅降低混凝土的强度和抗渗性，还会使混凝土干燥时产生不规则的网状裂缝。砂石的级配差，或砂颗粒过细，用这种材料拌制的混凝土常造成侧面裂缝。碱骨料反应。骨料中含有泥性硅化物质与碱性物质相遇，水、硅反应会生成膨胀的胶质，吸水后造成局部膨胀和拉应力，则构件产生爆裂状裂缝。从验收资料看，九、十月份风天较多，虽然混凝土原材料经检测合格，但由于风砂的原因，可能导致了砂石含泥量超过规定标准。

四、治理措施

不管哪种原因造成的裂缝，都会对结构产生不同程度的不利影响。首先破坏了房屋的整体性，改变了结构构件原有工作状态，降低了房屋的抗震能力和承载能力，降低了结构的可靠度和耐久性；其次是影响房屋的正常使用。因此，针对本结构裂缝出现的原因和开裂程度，专家们制定了下面两种方便快捷的裂缝处理具体措施：

（一）压力注浆法

对于宽度为1mm左右的混凝土裂缝修补采用低压注浆法。修补工序如下：α逊烨謇怼粘贴注浆咀和封闭裂缝―试漏―配制注浆液―压力注浆―二次注浆―清理表面。

（二）开槽填补法

对于结构允许开槽而宽度较大的裂缝采用开槽填补法。工序为：开槽―涂刷界面处理浆―压抹聚合物砂浆―养护。具体做法是先用凿子和扁铲沿裂缝开槽，槽深和宽约3~5cm，呈U型，用刷子在槽底和两壁均匀涂刷一层界面处理浆，在界面处理浆尚未硬化之前ソ拌制好的聚合物水泥砂浆用抹刀压入槽中。压实抹平。在养护时不需要浇水ピ谑空气中即可パ护期间不得淋雨、日晒或风吹プ詈酶哺且徊闼芰媳∧ぁ

以上处理措施根据具体情况对于有的柱是单独采用，有的柱综合采用，但总的原则是行之有效、施工方便、经济美观。

裂缝处理后，经专家检查验收，符合处理要求，可以正常使用。

五、后期观察

裂缝处理后连续观察一年，仅有不影响外观质量的细微裂缝，符合房屋外观质量要求，说明分析正确，处理得当。

六、结束语

裂缝是混凝土结构中普遍存在的现象，它的出现不仅会降低建筑物的抗渗能力，影响建筑物的使用功能和观感，而且会引起钢筋的锈蚀、混凝土的碳化、降低材料的耐久性、影响建筑物的承载能力。因此严格按规程、规范要求施工，严把质量关，防患于未来，尽可能的降低混凝土裂缝的出现，并对混凝土裂缝进行认真研究，采用合理的方法进行处理。并在施工中采取各种有效的预防措施来预防裂缝的出现和发展1Vそㄖ物和构件的安全J够炷土结构能稳定的工作。

参考文献

[1]《建筑工程施工质量验收统一标准》（GB50300-2002）

[2]《混凝土结构工程施工质量验收规范》 （GB50204-2010）

[3] 吴兴国《建筑施工验收》中国环境出版社。2003

[4] 王铁梦《工程结构裂缝控制》北京中国建筑工业出版社1997

[5] 余斌《建筑工程质量事故分析与处理》人民交通出版社2007