论基建工程变电站房屋裂缝防治措施

　　摘 要: 电力基建工程移交生产后的一段时期内, 裂缝不同程度地出现在屋面、混凝土楼板、外墙等处, 轻微者影响建筑物美观、造成渗漏水, 严重者降低建筑结构的承载力、刚度、稳定性和耐久性, 甚至会导致整体倒塌的重大质量事故。针对变电站房屋在运行过程中出现的如墙体、楼板等的裂缝, 从温度变形、基础不均匀沉降、特殊砌体材料等多方面, 对其裂缝的成因作了分析, 并提出一些具体的防治措施。

 

　　关键词: 电力;  基建工程;  变电站; 裂缝; 设计;  混凝土配合比

 

　　Abstract: In a certain period after the electric power infrastructural project been in production, cracks will appear in roof, concrete floor, wall in different degree. Among the cracks, the slight affect the artistic appearance and will cause the leakage; and the serious will reduce the bearing capacity, stiffness, stability and durability of construction structure, and even cause the serious quality accidents of whole collapsed. In view of the cracks occuring in wall and floor of the operation of transformer substation buildings, the causes of cracks are analyzed from temperature deformation, foundation uneven settlement, special masonry materials and other aspects, and puts forward some specific prevention and control measures.

 

　　Key words: electric power; infrastructural projects; transformer substation; crack; design; concrete mix proportion

 

　　中图分类号：TM6  文献标识码：A      文章编号：2095-2104（2012）

 

　　目前, 随着城市的发展，电力基建工程也加大了建设范围。然而，面对着房屋在运行过程中出现了不同程度的裂缝，如墙体、楼板等质量问题，给施工员和建筑单位、运行单位带来很大的烦恼与经济损失。以下是我个人的工作经验和对其问题的解决技术方面的分析，供其参考。

 

　　电力基建工程移交生产后的一段时期内, 裂缝不同程度地出现在屋面、混凝土楼板、外墙等处, 轻微者影响建筑物美观、造成渗漏水, 严重者降低建筑结构的承载力、刚度、稳定性和耐久性, 甚至会导致整体倒塌的重大质量事故。因此, 正确分析裂缝产生的原因、切实加以防治十分必要。

 

　　1  建筑砖砌体裂缝分析与防治措施

 

　　1. 1  温差变形引起的砖砌体裂缝

 

　　这类裂缝较典型和普遍的是建筑物( 特别是那些纵向较长的) 顶层两端内外纵墙上的斜裂缝, 其形态呈“八” 字或“X ”型, 且显对称性, 但有时仅一端有, 轻微者仅在两端1 个~ 2 个开间内出现, 严重者会发展至房屋两端1/ 3 纵墙范围内, 并由顶层向下几层发展。此类裂缝对刚性屋面平屋顶、未设变形缝、隔热层的房屋更易发生。产生的直接原因是混凝土结构屋面的伸缩变形引起其下砖砌体超过其材料抗拉强度的结果。具体的机理可认为是:在阳光照射下( 特别是南方地区) 屋面板温度可高达60 ℃~ 70℃  ,而在其下的砖砌体仅为30 ℃ ~ 35℃ , 如此大的温差, 加上混凝土线膨胀系数比砖砌体近似大一倍, 则根据王铁梦《建筑物的裂缝控制》一书中提出的计算理论和公式, 可计算出砌体中的主应力。设砂浆强度M5. 0、砖强度MU7. 5 时, 则其沿灰缝截面破坏时的轴心抗拉、抗剪强度设计值仅为0. 14 MPa 和0. 12 MPa, 而沿齿缝通缝的弯曲抗拉强度仅为0. 25 MPa 和0. 12 MPa, 则温差引起的砌体主拉应力大于砌体本身抵抗力的50 %~ 300 % 不等。又加上房屋两端为“自由端”水平约束力小, 上部砌体垂直压力较小, 如无相应措施, 上述裂缝在所难免。当屋面向两端热胀时, 致使下部砌体出现正“八” 字缝; 当冷缩时, 就出现倒“八”字缝, 一胀一缩则易出现“X ”字缝。

 

　　其防治的主要方法:

 

　　（1） 消除热胀冷缩动力源, 如隔热层、变形缝;

 

　　（2） 增强相关砌体抗力, 如提高砂浆强度,提高饱满度, 斗空改实砌, 加筋砌体, 加设构造柱;

 

　　（3）提高抹灰的抗裂能力( 对于不影响结构安全的缝) 。

 

　　1. 2  基础不均匀沉降引起的裂缝

 

　　一般在建筑物下部, 由下往上发展, 呈“八”字、倒“八” 字、水平及竖缝。当长条形的建筑物中部沉降过大时, 则在房屋两端由下往上形成正“八” 字缝, 且首先在窗对角突破; 反之, 当两端沉降过大, 则形成的两端由下往上的倒“八”字缝也首先在窗对角突破, 还可以在底层中部窗台处突破形成由上至下竖缝; 当某一端下沉过大时, 则在某端形成沉降端高的斜裂缝; 纵横墙交点处下沉过大, 则在窗台下角形成上宽下窄的竖缝, 有时还有沿窗台下角的水平缝; 当外纵墙凹凸设计时, 由于一侧的不均匀沉降, 还可导致在此处产生水平推力而组成力偶, 从而导致此交接处的竖缝。（特别，在对于构支架基础出现不均匀沉降后，使支架及上设备（瓷瓶）倾斜，影响生产运行及安全运行距离）。

 

　　目前，只要施工措施系采用高压灌注高强度水泥浆处理技术。对于不均匀沉降导致的裂缝应以预防为主, 即无地质勘察资料严禁施工图设计; 施工时应严格按图施工, 不得擅自更改、任意处理,并做好相关资料的记录、收集、整理等，如沉降观测记录。 治理的原则是: 观察裂缝发展的速度、部位、程度, 然后决定是表面处理还是上部加固或基础加固处理。

 

　　1. 3 特殊砌体材料产生的裂缝

 

　　如混凝土小型空心砌块、灰砂砖等的砌体, 前者致裂的主要原因是竖缝砂浆难以饱满以及特殊的构造要求未能跟上。后者一般使用温州地区蒸压灰砂砖, 由于其本身对温差敏感、表面光滑等特殊性, 虽然外观、尺寸指标均较好, 但在实际使用中对严格的灰砂砖砌体施工规程不熟悉, 缺少使用经验, 导致除存在粘土砖常见裂缝外, 还常见在较长墙段中及外墙窗台下的竖斜裂缝。

 

　　其机理可认为:

 

　　（1) 刚出厂的灰砂砖稳定性差。灰砂砖主要由细砂和石灰组成, 蒸压养护后, 一般不到一周就已出厂, 但根据生产经验, 灰砂砖在出厂的一月内其释放的热量较大, 存在着反复的化学反应过程, 而且实际上一时难以完全反应, 因此体积极不稳定。

 

　　（2) 对含水率有苛刻的要求, 据有关试验资料和使用经验表明, 含水率控制在7 %~ 10 %之间砌体可获得较好的粘结力和抗剪强度, 否则影响明显。

 

　　（3) 砌体表面太光滑, 粘结性能差, 特别是当含水率不当致使砌体砂浆强度低劣粘结不良后, 直接导致缝间抗拉强度低下。预防的主要方法: ① 确保使用前的稳定期。② 严格控制含水率。③ 严格按温州地区有关含水率操作规程和构造要求施工。

 

　　④ 改善砖面造型。

 

　　2  建筑混凝土的裂缝成因分析

 

　　2. 1  设计原因

 

　　设计结构中的断面突变而产生的应力集中所产生的构件裂缝;对构件施加预应力不当, 造成构件的裂缝( 偏心、应力过大等) ; 构造钢筋配置过少或过粗等引起构件裂缝( 如墙板、楼板) ;未充分考虑混凝土构件的收缩变形; 采用的混凝土等级过高, 造成用灰量过大, 对收缩不利。

 

　　2. 2 材料成因

 

　　粗细骨料含泥量过大, 造成混凝土收缩增大, 骨料颗粒级配不良或采取不恰当的间断级配, 容易造成混凝土收缩的增大, 导致裂缝的产生; 骨料粒径越细、针片含量越大, 混凝土单方用灰量、用水量增多, 收缩量增大; 混凝土外加剂、掺合料选择不当、或掺量不当, 严重增加混凝土收缩; 水泥品种原因: 矿渣硅酸盐水泥收缩比普通硅酸盐水泥收缩大、粉煤灰及矾土水泥收缩值较小、快硬水泥收缩大; 水泥等级及混凝土强度等级原因: 水泥等级越高、细度越细、早强越高对混凝土开裂影响很大, 混凝土设计强度等级越高、混凝土脆性越大、越容易开裂。

 

　　2. 3 混凝土配合比设计原因

 

　　设计中水泥等级或品种选用不当; 配合比中水灰比过大; 单方水泥用量越大、用水量越高、表现为水泥浆体积越大、坍落度越大、收缩越大; 配合比设计中砂率、水灰比选择不当造成混凝土和易性偏差, 导致混凝土离析、泌水、保水性不良, 收缩量增加; 配合比设计中混凝土膨胀剂掺量选择不当。

 

　　2. 4 施工及现场养护原因

 

　　现场浇捣混凝土时, 振捣或插入不当, 漏振、过振或振捣棒抽撤过快, 均会影响混凝土的密实性和均匀性, 诱导裂缝的产生; 高空浇筑混凝土, 风速过大、烈日曝晒、混凝土收缩值大; 对大体积混凝土工程缺少二次抹灰, 易产生表面收缩裂缝; 大体积混凝土浇筑, 对水化计算不准, 现场混凝土降温及保温工作不到位, 引起混凝土内部温度过高或内外温差过大, 混凝土产生温度裂缝; 现场养护措施不到位, 混凝土早期脱水, 引起收缩裂缝; 现场模板拆除不当, 引起拆模裂缝或拆模过早; 现场预应力张拉不当( 超张、偏心) , 引起混凝土张拉裂缝。

 

　　2. 5 使用原因( 外界因素)

 

　　构筑物基础不均匀沉降, 产生沉降裂缝; 使用荷载超负; 随意拆除承重墙或凿洞等, 引起裂缝; 周围环境影响, 酸、碱、盐等对构筑物的侵蚀, 引起裂缝; 意外事件, 火灾、轻度地震等引起构筑物的裂缝。

 

　　3 建筑墙体裂缝的控制措施

 

　　3. 1 设计

 

　　（1） 电力建设房屋工程地基应按变形控制设计, 并按GB 5007-2002 建筑地基基础设计规范的有关规定进行地基变形计算。

 

　　（2）房屋工程建筑物长度大于40 m 时, 宜设置变形缝, 当有其他可靠措施时, 可在规定范围内适当放宽。

 

　　（3） 多层及主要建筑物砌体工程的顶层和底层应设置通长现浇钢筋混凝土窗台梁, 高度不宜小于120 mm, 纵筋不少于4Φ 10, 箍筋Φ6@ 200; 其他层在窗台标高处应设置通长现浇钢筋混凝土板带; 房屋两端顶层砌体沿高度方向应设置间隔不大于1. 3 m 的现浇钢筋混凝土板带, 板带的混凝土强度等级不应小于C20, 纵向配筋不宜少于3Φ8。

 

　　（4）混凝土小型空心砌块、蒸压加气混凝土砌块等轻质隔墙, 应增设间距不大于3 m 的构造柱, 层高超过4 m 时, 中部增设厚度为120 mm 与墙体同宽的混凝土腰梁, 砌体无约束的端部必须增设构造柱, 预留的门窗洞口应采取钢筋混凝土框加强。

 

　　（5） 顶层圈梁高度不宜超过240 mm, 顶层砌筑砂浆的强度不应小于M7. 5。

 

　　（6） 主体与阳台栏板之间的拉结筋必须预埋。

 

　　（7） 在两种不同基体交接处, 应采用钢丝网抹面或耐碱玻璃网布聚合物砂浆加强带进行处理, 加强带与各基体的搭接宽度不小于150 mm, 顶层粉刷砂浆中宜掺入抗裂纤维。

 

　　（8） 灰砂砖、粉煤灰砖、蒸压加气混凝土砌块宜采用保水性强的砂浆砌筑。

 

　　（9） 顶层框架填充墙不宜采用灰砂砖、粉煤灰砖、混凝土空心砌块、蒸压加气混凝土砌块等材料, 当采用上述材料时, 墙面应采取满铺钢丝网粉刷等必要的措施。

 

　　（10） 寒冷、严寒地区住宅、办公楼等外墙宜采用保温砂浆, 复合保温材料等外墙外保温措施。

 

　　（11） 屋面刚性层与女儿墙、山墙之间应预留30 mm的伸缩缝, 伸缩缝用柔性防水材料填充。

 

　　（12） 屋面应进行保温或隔热设计, 其传热阻力不得小于1. 26 m2?K/W。

 

　　3. 2 施工

 

　　（1） 砌筑砂浆应采用中粗砂, 严禁使用山砂和混合粉。

 

　　（2） 蒸压灰砂砖、粉煤灰砖、加气混凝土砌块的停放期宜为45 d( 不应少于28 d) , 上墙含水率宜为5 %~ 8 %。混凝土及轻骨料混凝土小型空心砌块的龄期不应少于28 d, 并不得在饱和水状态下施工。

 

　　（3) 填充墙砌至接近梁底、板底时, 应留有一定的空隙, 填充墙

 

　　砌筑完并间隔15 d 以后, 方可将其补砌挤紧, 或采用微膨胀混凝

 

　　土嵌填密实; 补砌时, 双侧竖缝用高强度等级水泥砂浆嵌填密实。

 

　　（4） 砌体结构坡屋顶卧梁下口的砌体应砌成踏步形。

 

　　（5） 砌体结构砌筑完后宜30 d 后再抹灰。

 

　　（6） 通长现浇钢筋混凝土板带应一次性浇筑完成。

 

　　（7） 框架柱间填充墙拉结筋应满足砖模数要求, 不得使用膨胀

 

　　螺栓, 不得弯折压入砖缝。

 

　　（8） 采用粉煤灰砖、轻骨料混凝土小型空心砌块等的填充墙与框架柱交接处, 应用15 mm ×15 mm 木条预先留缝, 粉刷前用1：3水泥砂浆嵌实。