某建筑物剪力墙施工质量缺陷检测与成因分析

2022-11-21安徽省水利部淮河水利委员会水利科学研究院安徽合肥230000

安徽建筑 2022年11期

王兵（安徽省（水利部淮河水利委员会）水利科学研究院，安徽合肥 230000）

0 引言

随着国内建筑业的高速发展，剪力墙结构形式的高层建筑因开间灵活、抗震能力强等优点，在当前已经成为商业和住宅建筑的主流。对于高层建筑而言，现浇剪力墙结构的特点主要是在连接构件的作用下对钢筋与混凝土的使用性能进行融合，从而提高结构的承载能力与抗震性能。混凝土作为建筑结构中的主材，因其是由粗骨料（砂石）、细骨料（水泥）、外加剂及水等多种材料混合而成，在施工、凝结和使用过程中都有可能在浇筑完成的结构部位产生缺陷，而缺陷的严重程度对建筑物的安全性会产生不同程度的影响，因此有必要对发生的混凝土构件缺陷进行检测与分析，做到减少或提前避免该类缺陷的发生。

本文通过检测工作中遇到的典型案例，对某建筑物剪力墙缺陷范围的混凝土进行检测、室内试验与结构复核计算，对缺陷产生的原因进行了分析，并对其安全性进行评价，对同类工程施工遇到此类问题有一定的借鉴意义。

1 混凝土缺陷的分析及检测

1.1 混凝土缺陷分析

1.1.1 混凝土缺陷分类

缺陷是混凝土结构施工质量不符合规定要求的检验项或检验点，按其程度可分为严重缺陷和一般缺陷，其中严重缺陷是对结构构件的受力性能、耐久性能或安装、使用功能有决定性影响的缺陷，而一般缺陷则影响较小[1]。当前国内的主流研究对于混凝土缺陷的分类主要按以下几种：根据混凝土缺陷的特征和特征尺寸可将混凝土缺陷分为宏观缺陷、细观缺陷和微观缺陷[2]；根据缺陷的部位，可分为外观缺陷和内部缺陷[3]。

1.1.2 混凝土缺陷分析内容

由于混凝土缺陷的存在可能会严重影响混凝土的使用性能和寿命，从而影响建筑物的正常使用和结构安全性，因此有必要对混凝土的缺陷开展相应的研究。在开展研究之前首先应判断引起缺陷的主要原因，施工技术和施工材料是影响混凝土缺陷的两个主要原因。

现浇剪力墙结构钢筋混凝土施工技术应着重在施工的前期准备、钢筋工程、模板安装工程、混凝土浇筑工程以及后期养护的各个环节上分析和研究，尤其需要注意地下后浇带的围护、转变剪力墙的施工顺序、门窗洞口问题、施工缝的清理等。施工材料方面则应注意组成材料对混凝土缺陷影响，其中水泥的品种、水泥中碱含量、体积安定性及凝结时间等指标，骨料的泥和粘土块含量、有害矿物和活性含量、粒径和级配等指标，外加剂的种类和掺量等应着重注意。

1.2 混凝土缺陷检测

混凝土构件缺陷检测宜分为外观缺陷检测和内部缺陷检测。现浇结构外观质量缺陷主要分为露筋、蜂窝、孔洞、夹渣、疏松、裂缝及连接部位缺陷、外形缺陷、外表缺陷，以上质量缺陷延伸至混凝土内部，则为内部缺陷。检测前应判断缺陷的类型，不同的缺陷类型采用不同的检测方案。

1.2.1 外观缺陷检测

对于外观缺陷的检测，主要采用量测的方法，不同的外观缺陷类型可用相对应的量测仪器。其中露筋长度和孔洞直径可用钢尺量测，孔洞深度可用游标卡尺量测，蜂窝、疏松、麻面和掉皮、起砂等缺陷的位置和范围可用钢尺或卷尺量测，裂缝表面宽度可用裂缝测宽仪量测。通过外观缺陷的检测结果，可以判别其严重程度，严重缺陷判别依据主要是纵向受力钢筋有露筋、构件主要受力部位有蜂窝、孔洞、夹渣、疏松及影响结构性能或使用功能的裂缝。

1.2.2 内部缺陷检测

混凝土构件内部缺陷一般采用非破损的检测方法，非破损检测法主要是以混凝土强度与某些物理量之间的相关性为基础，在不影响结构或构件混凝土性能的前提下，测试相关物理量，从而推算出混凝土的强度和缺陷的方法。常采用的方法主要有超声法、冲击回波法和电磁波反射法、雷达检测法及红外热谱法等。

2 工程实例

2.1 工程概况

某33层剪力墙结构商住楼，底部2层商业，上部31层住宅。当主体结构施工至六层，浇筑钢筋混凝土剪力墙时，20-26/A-H区域的混凝土出现离析、表面缺陷等情况。为了解六层结构混凝土构件缺陷的成因和该楼层的安全情况，当地质监站及业主方组织检测单位对该区域的质量缺陷进行检测及分析，如图1～图3。

图1 6层剪力墙结构图

图2 6层剪力墙24/H-F表面缺陷

图3 6层剪力墙1/23-24/F钻孔处外观

2.2 现场检测内容

根据上述分析并结合现场情况，检测单位主要对以下项目开展检测：

①混凝土缺陷情况；

②混凝土内部密实性；

③混凝土结构施工质量。

2.2.1 混凝土缺陷情况

六层20-26/A-H区域内剪力墙出现混凝土离析现象，其中墙体25/D-E、26/B-D、26/F-H进行了混凝土置换，且墙体26/B-D、26/F-H有开裂情况，出现混凝土离析的剪力墙墙面存在不同程度的孔洞和蜂窝、麻面现象。

六层墙体26/F-H裂缝主要分布于墙体四周角落及新旧混凝土交接处，表面最大缝宽0.25mm。墙体中部有1条由墙顶开展至下部的竖向裂缝，表面最大缝宽0.40mm，在中部裂缝处钻芯检查裂缝开展深度，钻深约140mm，裂缝继续向内开展。墙体表面裂缝较普遍，呈无规则龟裂状，如图4。六层墙体26/B-D裂缝主要分布于墙体四周角落及新旧混凝土交接处，表面最大缝宽0.20mm。墙体表面裂缝较普遍，呈无规则龟裂状，如图5。

图4 6层剪力墙26/F-H裂缝示意图

图5 6层剪力墙26/B-D裂缝示意图

2.2.2 混凝土内部密实性检测

现场检查缺陷区域的剪力墙外表有不同程度的孔洞和蜂窝、麻面现象，为了解其内部混凝土的密实性，采用钻芯法取芯观察。各缺陷区域总计钻取24个芯样观察内部密实性，其中有10个芯样存在较小孔洞（气孔）现象，有2个芯样表面轻微酥松现象（最大面积为5.0mm×18.0mm），其余芯样外观较完整。

2.2.3 混凝土结构施工质量检测

①钻芯法检测的6层剪力墙混凝土抗压强度推定值为40.2MPa～54.9MPa，符合设计强度等级C40的要求；回弹法检测的7层框架梁混凝土抗压强度推定值为36.0MPa～45.2MPa，符合设计强度等级C30的要求。

②抽检的6层剪力墙、7层框架梁和现浇板板底等结构部位的钢筋间距基本符合设计要求。钢筋原材共取2组，8和10钢筋的抗拉强度、屈服强度、抗震性能均符合标准要求。

③抽检的6层剪力墙厚度、7层框架梁截面尺寸、7层现浇板板厚度均符合设计要求。

2.3 结构承载力复核验算

2.3.1 检测与设计资料

采用PKPM计算软件建模。现浇板恒荷载标准值按照设计板厚计算，恒荷载分项系数γG=1.2；活荷载标准值按设计图纸标注取值，荷载分项系数γQ=1.4。复核计算时，对于符合设计要求的实际检测结果，按设计值进行复核。混凝土构件缺陷部位的部分构件计算结果见表1、表2。

6层剪力墙构件计算结果表1

7层梁构件配筋计算结果表2

2.3.2 分析意见

经复核计算，6层剪力墙轴压比满足限值要求，7层框架梁配筋满足正常使用条件下的承载力要求。

2.4 剪力墙混凝土缺陷成因分析

2.4.1 裂缝缺陷的主要成因

剪力墙为现浇混凝土结构，当两边固定在墙端的混凝土剪力墙成形时，表面水分蒸发，这种蒸发由表及里逐步发展，内外干缩量不一样，因而混凝土表面收缩变形受到混凝土内部约束以及两边短肢墙（暗柱）的约束而在沿长度方向上产生拉应力，当这种拉应力超过混凝土当时的抗拉强度时，会在混凝土表面形成裂缝。同时置换后的混凝土强度等级较高，则收缩较大，弹性模量也增大，约束拉应力提高较多而抗拉强度提高很少。

混凝土浇筑完成后构件截面变形受到短肢墙（暗柱）和现浇板的约束作用，同时受到钢筋的约束，这些约束使得剪力墙结构构件不能自由变形或者跟约束构件的变形不同步（或协调）而导致裂缝的产生，收缩变形不一致易引起交界处裂缝的产生。

剪力墙表面无规则的龟裂则是由于混凝土早期塑性收缩较大所致，并受温度变化及混凝土徐变的影响，致使裂缝进一步扩展。

2.4.2 孔洞和蜂窝、麻面等缺陷的主要成因

模板表面粗糙或粘附干混凝土、水泥浆渣等杂物；浇筑前模板未清洗干净或浇水湿润不够；模板缝没有堵严，振捣时与模板接触部分的混凝土露浆，混凝土呈干硬状态，使混凝土表面形成许多小凹点。

混凝土搅拌时间短，混凝土和易性差，混凝土浇筑后局部砂浆少、石子多，形成蜂窝。

混凝土浇筑未分层浇筑，下料不当，造成混凝土离析，因而出现蜂窝麻面。

混凝土入仓后振捣不到位或漏振，造成蜂窝麻面。