某建筑物剪力墻施工質量缺陷檢測與成因分析

王 兵 （安徽省（水利部淮河水利委員會）水利科學研究院，安徽 合肥 230000）

0 引言

隨著國內建筑業(yè)的高速發(fā)展，剪力墻結構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)澆剪力墻結構的特點主要是在連接構件的作用下對鋼筋與混凝土的使用性能進行融合，從而提高結構的承載能力與抗震性能。混凝土作為建筑結構中的主材，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、凝結和使用過程中都有可能在澆筑完成的結構部位產生缺陷，而缺陷的嚴重程度對建筑物的安全性會產生不同程度的影響，因此有必要對發(fā)生的混凝土構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、室內試驗與結構復核計算，對缺陷產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

缺陷是混凝土結構施工質量不符合規(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構構件的受力性能、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部缺陷[3]。

1.1.2 混凝土缺陷分析內容

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構安全性，因此有必要對混凝土的缺陷開展相應的研究。在開展研究之前首先應判斷引起缺陷的主要原因，施工技術和施工材料是影響混凝土缺陷的兩個主要原因。

現(xiàn)澆剪力墻結構鋼筋混凝土施工技術應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著重注意。

1.2 混凝土缺陷檢測

混凝土構件缺陷檢測宜分為外觀缺陷檢測和內部缺陷檢測。現(xiàn)澆結構外觀質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，以上質量缺陷延伸至混凝土內部，則為內部缺陷。檢測前應判斷缺陷的類型，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、構件主要受力部位有蜂窩、孔洞、夾渣、疏松及影響結構性能或使用功能的裂縫。

1.2.2 內部缺陷檢測

混凝土構件內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性為基礎，在不影響結構或構件混凝土性能的前提下，測試相關物理量，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層剪力墻結構商住樓，底部2層商業(yè)，上部31層住宅。當主體結構施工至六層，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。為了解六層結構混凝土構件缺陷的成因和該樓層的安全情況，當?shù)刭|監(jiān)站及業(yè)主方組織檢測單位對該區(qū)域的質量缺陷進行檢測及分析，如圖1～圖3。

圖1 6層剪力墻結構圖

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)場檢測內容

根據(jù)上述分析并結合現(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混凝土內部密實性；

③混凝土結構施工質量。

2.2.1 混凝土缺陷情況

六層20-26/A-H區(qū)域內剪力墻出現(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 混凝土結構施工質量檢測

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)澆板板底等結構部位的鋼筋間距基本符合設計要求。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計要求。

2.3 結構承載力復核驗算

2.3.1 檢測與設計資料

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

6層剪力墻構件計算結果 表1

7層梁構件配筋計算結果 表2

2.3.2 分析意見

經復核計算，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)澆混凝土結構，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，內外干縮量不一樣，因而混凝土表面收縮變形受到混凝土內部約束以及兩邊短肢墻（暗柱）的約束而在沿長度方向上產生拉應力，當這種拉應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，約束拉應力提高較多而抗拉強度提高很少。

混凝土澆筑完成后構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構構件不能自由變形或者跟約束構件的變形不同步（或協(xié)調）而導致裂縫的產生，收縮變形不一致易引起交界處裂縫的產生。

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 結論

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

混凝土構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筑物的使用造成一定的影響。當混凝土構件出現(xiàn)缺陷時，在采取應對措施之前，應當查明缺陷產生的原因，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。