某建筑物剪力墻施工質(zhì)量缺陷檢測與成因分析

王 兵 （安徽?。ㄋ炕春铀瘑T會）水利科學研究院，安徽 合肥 230000）

0 引言

隨著國內(nèi)建筑業(yè)的高速發(fā)展，剪力墻結(jié)構(gòu)形式的高層建筑因開間靈活、抗震能力強等優(yōu)點，在當前已經(jīng)成為商業(yè)和住宅建筑的主流。對于高層建筑而言，現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)的特點主要是在連接構(gòu)件的作用下對鋼筋與混凝土的使用性能進行融合，從而提高結(jié)構(gòu)的承載能力與抗震性能。混凝土作為建筑結(jié)構(gòu)中的主材，因其是由粗骨料（砂石）、細骨料（水泥）、外加劑及水等多種材料混合而成，在施工、凝結(jié)和使用過程中都有可能在澆筑完成的結(jié)構(gòu)部位產(chǎn)生缺陷，而缺陷的嚴重程度對建筑物的安全性會產(chǎn)生不同程度的影響，因此有必要對發(fā)生的混凝土構(gòu)件缺陷進行檢測與分析，做到減少或提前避免該類缺陷的發(fā)生。

本文通過檢測工作中遇到的典型案例，對某建筑物剪力墻缺陷范圍的混凝土進行檢測、室內(nèi)試驗與結(jié)構(gòu)復核計算，對缺陷產(chǎn)生的原因進行了分析，并對其安全性進行評價，對同類工程施工遇到此類問題有一定的借鑒意義。

1 混凝土缺陷的分析及檢測

1.1 混凝土缺陷分析

1.1.1 混凝土缺陷分類

缺陷是混凝土結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量不符合規(guī)定要求的檢驗項或檢驗點，按其程度可分為嚴重缺陷和一般缺陷，其中嚴重缺陷是對結(jié)構(gòu)構(gòu)件的受力性能、耐久性能或安裝、使用功能有決定性影響的缺陷，而一般缺陷則影響較小[1]。當前國內(nèi)的主流研究對于混凝土缺陷的分類主要按以下幾種：根據(jù)混凝土缺陷的特征和特征尺寸可將混凝土缺陷分為宏觀缺陷、細觀缺陷和微觀缺陷[2]；根據(jù)缺陷的部位，可分為外觀缺陷和內(nèi)部缺陷[3]。

1.1.2 混凝土缺陷分析內(nèi)容

由于混凝土缺陷的存在可能會嚴重影響混凝土的使用性能和壽命，從而影響建筑物的正常使用和結(jié)構(gòu)安全性，因此有必要對混凝土的缺陷開展相應(yīng)的研究。在開展研究之前首先應(yīng)判斷引起缺陷的主要原因，施工技術(shù)和施工材料是影響混凝土缺陷的兩個主要原因。

現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土施工技術(shù)應(yīng)著重在施工的前期準備、鋼筋工程、模板安裝工程、混凝土澆筑工程以及后期養(yǎng)護的各個環(huán)節(jié)上分析和研究，尤其需要注意地下后澆帶的圍護、轉(zhuǎn)變剪力墻的施工順序、門窗洞口問題、施工縫的清理等。施工材料方面則應(yīng)注意組成材料對混凝土缺陷影響，其中水泥的品種、水泥中堿含量、體積安定性及凝結(jié)時間等指標，骨料的泥和粘土塊含量、有害礦物和活性含量、粒徑和級配等指標，外加劑的種類和摻量等應(yīng)著重注意。

1.2 混凝土缺陷檢測

混凝土構(gòu)件缺陷檢測宜分為外觀缺陷檢測和內(nèi)部缺陷檢測。現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)外觀質(zhì)量缺陷主要分為露筋、蜂窩、孔洞、夾渣、疏松、裂縫及連接部位缺陷、外形缺陷、外表缺陷，以上質(zhì)量缺陷延伸至混凝土內(nèi)部，則為內(nèi)部缺陷。檢測前應(yīng)判斷缺陷的類型，不同的缺陷類型采用不同的檢測方案。

1.2.1 外觀缺陷檢測

對于外觀缺陷的檢測，主要采用量測的方法，不同的外觀缺陷類型可用相對應(yīng)的量測儀器。其中露筋長度和孔洞直徑可用鋼尺量測，孔洞深度可用游標卡尺量測，蜂窩、疏松、麻面和掉皮、起砂等缺陷的位置和范圍可用鋼尺或卷尺量測，裂縫表面寬度可用裂縫測寬儀量測。通過外觀缺陷的檢測結(jié)果，可以判別其嚴重程度，嚴重缺陷判別依據(jù)主要是縱向受力鋼筋有露筋、構(gòu)件主要受力部位有蜂窩、孔洞、夾渣、疏松及影響結(jié)構(gòu)性能或使用功能的裂縫。

1.2.2 內(nèi)部缺陷檢測

混凝土構(gòu)件內(nèi)部缺陷一般采用非破損的檢測方法，非破損檢測法主要是以混凝土強度與某些物理量之間的相關(guān)性為基礎(chǔ)，在不影響結(jié)構(gòu)或構(gòu)件混凝土性能的前提下，測試相關(guān)物理量，從而推算出混凝土的強度和缺陷的方法。常采用的方法主要有超聲法、沖擊回波法和電磁波反射法、雷達檢測法及紅外熱譜法等。

2 工程實例

2.1 工程概況

某33層剪力墻結(jié)構(gòu)商住樓，底部2層商業(yè)，上部31層住宅。當主體結(jié)構(gòu)施工至六層，澆筑鋼筋混凝土剪力墻時，20-26/A-H區(qū)域的混凝土出現(xiàn)離析、表面缺陷等情況。為了解六層結(jié)構(gòu)混凝土構(gòu)件缺陷的成因和該樓層的安全情況，當?shù)刭|(zhì)監(jiān)站及業(yè)主方組織檢測單位對該區(qū)域的質(zhì)量缺陷進行檢測及分析，如圖1～圖3。

圖1 6層剪力墻結(jié)構(gòu)圖

圖2 6層剪力墻24/H-F表面缺陷

圖3 6層剪力墻1/23-24/F鉆孔處外觀

2.2 現(xiàn)場檢測內(nèi)容

根據(jù)上述分析并結(jié)合現(xiàn)場情況，檢測單位主要對以下項目開展檢測：

①混凝土缺陷情況；

②混凝土內(nèi)部密實性；

③混凝土結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量。

2.2.1 混凝土缺陷情況

六層20-26/A-H區(qū)域內(nèi)剪力墻出現(xiàn)混凝土離析現(xiàn)象，其中墻體25/D-E、26/B-D、26/F-H進行了混凝土置換，且墻體26/B-D、26/F-H有開裂情況，出現(xiàn)混凝土離析的剪力墻墻面存在不同程度的孔洞和蜂窩、麻面現(xiàn)象。

六層墻體26/F-H裂縫主要分布于墻體四周角落及新舊混凝土交接處，表面最大縫寬0.25mm。墻體中部有1條由墻頂開展至下部的豎向裂縫，表面最大縫寬0.40mm，在中部裂縫處鉆芯檢查裂縫開展深度，鉆深約140mm，裂縫繼續(xù)向內(nèi)開展。墻體表面裂縫較普遍，呈無規(guī)則龜裂狀，如圖4。六層墻體26/B-D裂縫主要分布于墻體四周角落及新舊混凝土交接處，表面最大縫寬0.20mm。墻體表面裂縫較普遍，呈無規(guī)則龜裂狀，如圖5。

圖4 6層剪力墻26/F-H裂縫示意圖

圖5 6層剪力墻26/B-D裂縫示意圖

2.2.2 混凝土內(nèi)部密實性檢測

現(xiàn)場檢查缺陷區(qū)域的剪力墻外表有不同程度的孔洞和蜂窩、麻面現(xiàn)象，為了解其內(nèi)部混凝土的密實性，采用鉆芯法取芯觀察。各缺陷區(qū)域總計鉆取24個芯樣觀察內(nèi)部密實性，其中有10個芯樣存在較小孔洞（氣孔）現(xiàn)象，有2個芯樣表面輕微酥松現(xiàn)象（最大面積為5.0mm×18.0mm），其余芯樣外觀較完整。

2.2.3 混凝土結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量檢測

①鉆芯法檢測的6層剪力墻混凝土抗壓強度推定值為40.2MPa～54.9MPa，符合設(shè)計強度等級C40的要求；回彈法檢測的7層框架梁混凝土抗壓強度推定值為36.0MPa～45.2MPa，符合設(shè)計強度等級C30的要求。

②抽檢的6層剪力墻、7層框架梁和現(xiàn)澆板板底等結(jié)構(gòu)部位的鋼筋間距基本符合設(shè)計要求。鋼筋原材共取2組，8和10鋼筋的抗拉強度、屈服強度、抗震性能均符合標準要求。

③抽檢的6層剪力墻厚度、7層框架梁截面尺寸、7層現(xiàn)澆板板厚度均符合設(shè)計要求。

2.3 結(jié)構(gòu)承載力復核驗算

2.3.1 檢測與設(shè)計資料

采用PKPM計算軟件建?！，F(xiàn)澆板恒荷載標準值按照設(shè)計板厚計算，恒荷載分項系數(shù)γG=1.2；活荷載標準值按設(shè)計圖紙標注取值，荷載分項系數(shù)γQ=1.4。復核計算時，對于符合設(shè)計要求的實際檢測結(jié)果，按設(shè)計值進行復核?；炷翗?gòu)件缺陷部位的部分構(gòu)件計算結(jié)果見表1、表2。

6層剪力墻構(gòu)件計算結(jié)果 表1

7層梁構(gòu)件配筋計算結(jié)果 表2

2.3.2 分析意見

經(jīng)復核計算，6層剪力墻軸壓比滿足限值要求，7層框架梁配筋滿足正常使用條件下的承載力要求。

2.4 剪力墻混凝土缺陷成因分析

2.4.1 裂縫缺陷的主要成因

剪力墻為現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)，當兩邊固定在墻端的混凝土剪力墻成形時，表面水分蒸發(fā)，這種蒸發(fā)由表及里逐步發(fā)展，內(nèi)外干縮量不一樣，因而混凝土表面收縮變形受到混凝土內(nèi)部約束以及兩邊短肢墻（暗柱）的約束而在沿長度方向上產(chǎn)生拉應(yīng)力，當這種拉應(yīng)力超過混凝土當時的抗拉強度時，會在混凝土表面形成裂縫。同時置換后的混凝土強度等級較高，則收縮較大，彈性模量也增大，約束拉應(yīng)力提高較多而抗拉強度提高很少。

混凝土澆筑完成后構(gòu)件截面變形受到短肢墻（暗柱）和現(xiàn)澆板的約束作用，同時受到鋼筋的約束，這些約束使得剪力墻結(jié)構(gòu)構(gòu)件不能自由變形或者跟約束構(gòu)件的變形不同步（或協(xié)調(diào)）而導致裂縫的產(chǎn)生，收縮變形不一致易引起交界處裂縫的產(chǎn)生。

剪力墻表面無規(guī)則的龜裂則是由于混凝土早期塑性收縮較大所致，并受溫度變化及混凝土徐變的影響，致使裂縫進一步擴展。

2.4.2 孔洞和蜂窩、麻面等缺陷的主要成因

模板表面粗糙或粘附干混凝土、水泥漿渣等雜物；澆筑前模板未清洗干凈或澆水濕潤不夠；模板縫沒有堵嚴，振搗時與模板接觸部分的混凝土露漿，混凝土呈干硬狀態(tài)，使混凝土表面形成許多小凹點。

混凝土攪拌時間短，混凝土和易性差，混凝土澆筑后局部砂漿少、石子多，形成蜂窩。

混凝土澆筑未分層澆筑，下料不當，造成混凝土離析，因而出現(xiàn)蜂窩麻面。

混凝土入倉后振搗不到位或漏振，造成蜂窩麻面。

3 結(jié)論

本文通過對某建筑物剪力墻的混凝土缺陷調(diào)查，通過現(xiàn)場檢測、室內(nèi)試驗，并通過進一步分析和復核計算，分析總結(jié)了該剪力墻混凝土缺陷產(chǎn)生的原因和該樓層的結(jié)構(gòu)安全性，為工程的下一步技術(shù)處理提供了依據(jù)。

混凝土構(gòu)件缺陷的存在會使得混凝土強度等級降低，且有礙觀瞻，對混凝土建筑物和構(gòu)筑物的使用造成一定的影響。當混凝土構(gòu)件出現(xiàn)缺陷時，在采取應(yīng)對措施之前，應(yīng)當查明缺陷產(chǎn)生的原因，判斷其危險性，然后采取有針對性的措施，確保建筑物的安全性和耐久性。