核电去污和热检修车间裂缝成因及处理措施

摘要：某核电去污和热检修车间为排架剪力墙结构体系，墙体施工完成后部分墙体出现裂缝，通过对裂缝的成因进行专家会议分析，确定裂缝处理措施并进行实施，效果较好，相关的裂缝原因分析亦可作为后续类似项目的参考依据。

关键词：排架剪力墙；核电去污；热检修车间；裂缝成因；墙体施工 文献标识码：A

中图分类号：TL942 文章编号：1009-2374（2016）08-0049-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.08.026

1 概述

某核电去污和热检修车间剪力墙在施工过程中出现裂缝，对于涉核子项，裂缝的出现会对厂房的气密性和防辐射性产生影响，通过一系列的统计分析，找出裂缝发生的成因，并针对性地提出了裂缝处理意见。

2 工程概况

2.1 项目简介

去污和热检修车间长97.3m（1～18轴），宽36.7m（A～G轴），地下一层层高7.0m，地上一层1～14轴高22.3m、15～18轴高13.6m，抗震等级为三级；基础为嵌岩灌注桩加筏板，地下部分为一层现浇剪力墙结构，整个建筑的基础和地下室结构连为一体，未分缝，基础底板、地下室墙体、0m层楼板在5～6轴和11～12轴之间设有后浇带；地上部分为排架剪力墙结构体系，在14轴和15轴之间设有100宽的变形缝，在7～8轴间设有通高的后浇带。

2.2 施工工艺

地下室底板按照后浇带分区分三次浇筑，养护60天以后浇筑后浇带。地下室墙体分两层浇筑，第一层层高为5.4m，第二层层高为1.7m；地上分为四层，每层高均为5.4m。墙体一次性浇筑长度基本控制在24m左右。采用大模板施工工艺，由于工期较紧，浇筑完成两天后拆模。

3 裂缝统计记录

在地下室墙体施工期间，拆模后发现局部墙体出现裂缝。经过两个月的观察，之前出现的裂缝宽度和长度无明显发展，后续浇筑的墙体部分出现裂缝。墙体裂缝在墙柱交接处附近分布较多，且多为竖向裂缝。对整个去污和热检修车间剪力墙墙体进行统计，发现共58条裂缝，其中地下部分共27条（外墙8条，内墙19条），地上部分共31条（第一层23条，第二层6条，第三层2条，第四层无裂缝）。其中有5条裂缝宽度为0.25～0.3mm，其他裂缝宽度在0.15mm左右，裂缝长度一般为2～3.5m。通过酚酞试验抽查了裂缝深度。通过对墙体两侧观察，判断是否为贯穿裂缝。

4 裂缝成因分析

为查明裂缝成因并确定处理方案，施工单位组织了专家会议，邀请了设计院及大学等机构的专家共五名，经过分析讨论，形成结果如下：

4.1 裂缝类型

根据去污和热检修车间的裂缝特征，现场的裂缝基本上是等间距的竖向裂缝，推断主要作用为收缩的轴向力，可以判定为典型的温度收缩裂缝，裂缝对结构承载力无影响。

4.2 裂缝成因

（1）施工时墙体分段较长，墙体受底板及附壁柱约束较大，混凝土收缩时拉裂；（2）剪力墙墙体过长，没有设置变形缝；（3）墙体钢筋保护层偏厚，在温度作用下易产生裂缝；（4）墙体模板拆除时间偏短，基本上为2天左右，混凝土养护不足。

5 避免裂缝的改进建议

5.1 设计改进

5.1.1 后续类似项目建议增设变形缝（主要是指伸缩缝）。该项目在进行结构设计时，仅考虑了施工期间混凝土收缩及温度应力影响，但是未考虑使用期间温度应力的影响，故只留设了后浇带，未设置变形缝。根据《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）第8.1.1条规定，现浇剪力墙结构，室内或土中部分设置伸缩缝的最大间距为45m，露天部分设置伸缩缝的最大间距为30m；同时在该规范条文说明第8.1.3中也指明“后浇带是避免施工期收缩裂缝的有效措施”“设置后浇带可适当增大伸缩缝间距，但不能代替伸缩缝”。可见后浇带只能是在施工期间起到补偿混凝土收缩或温度变化带来的影响，但在使用期间温度应力引起的混凝土收缩变形无法消除，导致混凝土开裂。因此在后续项目中，建议按照规范要求增加变形缝。

5.1.2 适当减小混凝土保护层或在保护层内增加抗裂钢筋、适当加大墙体配筋或在配筋率一定的情况下减小钢筋直径。若混凝土保护层过大，混凝土墙体同样容易开裂，可在满足规范要求的情况下减小保护层厚度或者在保护层内增加抗裂钢筋；在配筋满足结构设计的前提下，适当加大墙体配筋或者减小钢筋直径使钢筋间距减小，同样可以达到减小混凝土开裂的目的。

5.1.3 底板与墙、墙与柱交接处等位置增加构造配筋。根据去污和热检修车间的情况来看，裂缝多集中在柱子边，原因为该位置约束大且应力集中，易引发混凝土开裂，可以考虑在底板与墙、墙与柱交界处等应力较大的地方增加构造配筋。

5.2 施工改进

5.2.1 延长拆模时间，不小于3天。现场的墙体混凝土施工，为赶工期和模板倒用，不会利用模板进行混凝土带模养护，一般2天左右就拆模，规范中对墙体的拆模时间或强度没有明确规定，仅在《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2002）第4.3.4条指出：“侧模拆除时的混凝土强度应能保证其表面及棱角不受损伤。”在该项目做过一次实验，12～14轴/A轴及14轴/A～D轴的5.4～10.8m层墙体浇筑时内部布设了测温点，浇筑时间为2014年12月30日，随后记录了养护期间的混凝土内部温度和大气温度。第三天时，同条件试块强度达到63%，在此期间，混凝土内部温度从33.9℃下降至22.0℃，查施工日志知这三天大气温度分别为2℃～13℃、0℃～9℃、-3℃～10℃，至拆模时混凝土内部温差与大气温差小于20℃。拆模后发现此段墙体（24m）仅有一条裂缝（墙柱交界位置），可见带模养护时间长对防止裂缝生成有一定的作用。

5.2.2 保证养护时间和养护效果，墙体需处于保水养护状态。现场施工时，拆模之后采用洒水养护方式，不能保证墙体一直处于润湿状态且养护时间不足。规范《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2002）第7.4.7条：“（1）应在浇筑完毕后的12h以内对混凝土加以覆盖并保湿养护；（2）混凝土浇水养护的时间：对采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥拌制的混凝土不得少于7天，对掺用缓凝型外加剂或有抗渗要求的混凝土不得少于14天；（3）浇水次数应能保持混凝土处于湿润状态，混凝土养护用水应与拌制用水相同；（4）采用塑料布覆盖养护的混凝土，其敞露的全部表面应覆盖严实，并应保持塑料布内有凝结水。”现场混凝土一般采用的是普通硅酸盐水泥，按照规范要求，需洒水或覆盖养护不小于7天。对于剪力墙来说，墙体无法保水，浇水养护效果不佳，为保证养护效果，需要采用覆盖薄膜或土工布/麻袋等养护，保持墙体湿润，对防止混凝土干缩有积极作用。

5.2.3 混凝土浇筑分段不宜过长，控制在30m以内为宜。规范中对剪力墙一次性浇筑长度没有特殊说明，但是分段长，混凝土干缩大，易产生裂缝。起初暂存库墙体一次性浇筑42m，裂缝较多，后来在去污和热检修车间施工时进行了改进，墙体一次性浇筑长度控制在30m以内，基本上24m左右，单次裂缝出现的频率低。

6 裂缝处理措施改进

在该核电其他类似结构的厂房出现裂缝后，采用的是环氧树脂灌缝、表面环氧砂浆抹面的处理方法。但裂缝处理后一段时间，在原有裂缝位置又重新出现了裂缝，调查分析为环氧砂浆抹面不能抵抗温度应力，导致使用过程中裂缝在薄弱环节重复出现。结合上述经验和裂缝成因分析，提出环氧树脂灌缝、表面外粘贴碳纤维布或者挂铁丝网加环氧砂浆的方法，以此抵抗温度应力的影响。考虑到该厂房有屏蔽性、气密性、防水等要求，将裂缝处理对象分为浅表裂缝、贯穿裂缝（非跨屏蔽区）、贯穿裂缝（跨屏蔽区）、地下室外墙裂缝。

6.1 浅表裂缝

直接用环氧砂浆将墙体裂纹抹面封闭。具体工序如下：（1）用钢丝刷沿裂纹清理裂纹内尘渣或进行墙面打磨清理；（2）用水冲洗并将裂纹两侧各100mm宽范围内墙面进行湿润；（3）直接在裂纹处抹相应配合比的环氧树脂抹面封闭。

6.2 贯穿裂缝（非跨屏蔽区）

对于非跨屏蔽区的贯穿性裂纹，将裂纹两侧各300mm宽的墙面打磨，冲洗清理，待墙面干燥后粘贴碳纤维布，然后装饰层覆盖；外侧墙面采用环氧树脂将墙体裂纹抹面封闭。具体工序如下：（1）将裂纹两侧各300mm宽的墙面打磨清除表面剥落、疏松混凝土，用水冲洗清理；（2）按厂家提供的底层树脂按配比进行底层涂刷；（3）待树脂表面指触干燥后进行碳纤维布粘贴施工，裁剪600宽纤维布，涂刷厂家提供的浸渍树脂于待粘部位，用专用的滚筒顺纤维方向多次滚压，排除气泡，滚压时不得操作纤维布，最后在纤维布表面均匀涂刷浸渍树脂；（4）装饰面层覆盖。

6.3 贯穿裂缝（跨屏蔽区）

对于跨屏蔽要求且裂纹贯通的区域，先用环氧砂浆将房间内侧墙墙体裂纹注浆封闭，凿毛内侧墙面8～10mm，用水清洗后挂5mm×5mm铁丝网，然后用环氧砂浆抹面覆盖铁丝网；外侧墙面采用环氧砂浆将墙体裂纹抹面封闭。具体工序参考6.2节所述。

6.4 地下室外墙裂缝

对于地下室外墙裂纹区域，先用环氧树脂注浆，再取出针头将裂纹两侧各300mm宽的墙面打磨，冲洗清理，待墙面干燥后粘贴碳纤维布，然后装饰层覆盖；外侧墙面采用环氧树脂将墙体裂纹抹面封闭。具体工序见6.2节所述。

7 结语

通过对裂缝一系列的原因分析，得出了剪力墙裂缝易发生的成因，为后续施工避免裂缝提供了借鉴，同时利用环氧树脂和碳纤维布对裂缝修补的方法也得到了实际验证，效果较好，值得推广。

参考文献

[1]混凝土结构设计规范（GB50010-2010）[S].

[2]混凝土结构工程施工质量验收规范（GB50204-2011）[S].

作者简介：吴小祥，男，浙江宁波人，三门核电有限公司助理工程师，研究方向：土建施工管理。

（责任编辑：蒋建华）