建筑工程质量事故案例.doc

工程事故案例分析
西北地区某高层综合办公楼，主楼为钢筋混凝土框－筒结构，地下1层，地上18层，总高度76、8m，总建筑面积36482m2。该建筑基础为灌注群桩，地下室外墙采用300mm厚C30自防水混凝土。标高13、6m以上混凝土标号均为C40，楼板厚度120mm。 该工程于1998年6月开工，1998年9月中旬施工地下室外墙，1999年1月19日施工到结构6层梁板。该层梁板在施工得同时即发现板面出现少量不规则细微裂缝，到2月24日该层梁板底摸拆除时，发现板底出现裂缝。从渗漏水线与现场钻芯取样分析，裂缝均为贯通性裂缝。之后又对全楼己施工完毕得混凝土工程进行了详察，在地下室外墙外侧上部发现数条长度不等得竖向裂缝(其中有两条为贯通性裂缝)。在5、6两层核心筒得电梯井洞口上部连梁上得同一部位亦发现两条裂缝。而在其她得柱、墙、梁、板上则未发现裂缝。 经现场实测，第6层现浇板上得裂缝均为贯通性裂缝，最大裂缝长度约4、5m(直线距离)，最大裂缝宽度0、27mm。地下室外墙竖向裂缝得最大长度约1、9m，最大裂缝宽度0、2mm，核心筒连梁上得裂缝最大长度0、3m，裂缝最大宽度约0、18mm。经过近一个月得现场连续监控，未发现以上裂缝得进一步发展与新得裂缝出现。
一、原因分析:
　　第一，在施工得各种条件未变得情况下，从裂缝仅在六层现浇板上出现，而未在其它层现浇板上出现得事实来分析，唯一不同得就是施工作业时得气候变化。如前所述，该层现浇板施工时就是该地区冬季最寒冷、干燥得一个时期，最高气温仅1℃，当时得最大风速7m/s，湿度仅有30～40％，特别就是每天于21时施工完毕后，混凝土正处于初凝期，强度尚未有大得发展，作业面又没有防风措施，导致混凝土失去水分过快，引起表面混凝土干缩，产生裂缝。根据有关资料记载，当风速为7m/s时，水分得蒸发速度为无风时得2倍；当相对湿度为30％时，蒸发速度为相对湿度90％时得3倍以上。假如将施工时得风速与湿度影响叠加，则可推算出此时得混凝土干燥速度为通常条件下得6倍以上。另外，从裂缝绝大多数集中在构件较薄及与外界接触面积最大得楼板上这一现象也可证实，开裂与其使用得材料关系不大，而受气象条件得影响大些。与楼板厚度接近得墙肢之所以未裂，就是因为墙肢两面都有模板，不直接受大气得影响。由此可以基本断定，天气因素就是导致混凝土现浇板出现干缩裂缝得主要因素。地下室外墙由于本身体积较大，又长期暴露在温湿度变化较大得环境中，特别到了1999年1月下旬，温度较施工时降低近30℃，导致混凝土温度收缩而产生裂缝。
　　第二，梁板所用混凝土均为C40混凝土，而根据设计院进行得技术交底要求，梁板混凝土只要达到C30强度即可，施工单位为了施工中更容易控制墙柱得质量，统一按照C40混凝土标准进行施工，而C40混凝土得水泥用量为480kg/m3，相对于C30混凝土，单位水泥用量增加约70kg，这样，混凝土得收缩将增加0、4×10－4左右，无形中又增加了裂缝出现得可能。
　　第三，进入冬季施工以后，混凝土中又添加了Q型防冻膏与wp_x减水剂，施工用水相对减少，混凝土强度增长较快，加剧了混凝土水分得蒸发与裂缝得发展。同时，由于天气寒冷，担心养护用水结冰而仅采用覆盖双层*帘保温得措施也对混凝土抗裂强度得发展不利。
　　第四，从本工程得结构平面图中我们可以瞧出，梁板结构在9、12与C、K轴线处平面发生突变，截面削弱达50％以上，而且核心筒与墙肢集中处刚度非常大，对现浇板得约束较强，核心筒四角与墙肢两端内部应力非常集中。从现浇板最初出现裂缝得位置来瞧，干缩裂缝首先在核心筒得四角，之后出现在板得中部，这就是现浇板内部应力最集中、最复杂与最薄弱得部位。由于墙肢与核心筒刚度得强烈约束作用，当混凝土得收缩应力大于其抗拉强度时，裂缝便沿此位置出现、发展。本次发现核心筒连梁上出现得两条裂缝，亦就是相同因素引起得。
二、混凝土结构裂缝成因:
1、材料方面。有些构件裂缝就是由材料质量引发得，如水泥安定性差，两种水泥混用，砂、石含泥量大，骨料粒径过小，外加剂质量差或加入量过大等。
    2、地基变形。当地基发生不均匀下沉时，在结构内部必然产生极大得应力。当应力超过构件抗力时，将不可避免地出现裂缝，裂缝得形状、方向、宽度决定于地基变形得情况。
    3、设计方面。构造处理不当，主次梁交合处主梁未设加强箍筋或附加吊筋；大截面梁未设腰筋；构件断面突变或因开洞、留槽引起应力集中等因素，均可导致构件裂缝得出现。
    4、结构荷载方面。结构因承受荷载而产生裂缝得原因很多，施工中或使用中都可能出现。例如构件早期受到震伤，拆除承重模板过早，施工荷载过大，构件堆放、运输、吊装时，垫木或吊点位置不当，预应力张拉值过大或放张不规范等，均可能产生裂缝。较为常见得就是钢筋混凝土梁、板等受弯构件，在使用荷载作用下，出现不同程度得裂缝。早期微裂一般不易发现，规范规定有些构件允许出现宽度不大于0、3毫米得裂缝。但对裂缝宽度超过规范规定得，以及不允许出现裂缝得构件出现裂缝，则应属于有害裂缝，须加以认真分析，慎重处理。
    5、温度应力裂缝。混凝土与一般物质一样，具有热胀冷缩得物理性质，其线膨胀系数约为1×10-5/℃，当环境温度发生变化时，就会产生温度变形，在构件受到约束不能自由变形时，构件内就会产生附加应力，当温度应力超过混凝土得抗拉强度时，必将出现裂缝。常见得如现浇屋面板垂直于肋梁方向得裂缝，大体积混凝土表面裂缝、烟囱外壁得竖向裂缝等。
    6、湿度变形裂缝。普通混凝土在空气中硬结时，体积会发生收缩，由此而在构件内产生拉应力，在早期混凝土强度较低时，混凝土收缩值最大。因此，若构件早期养护不良，极易产生收缩裂缝。这类裂缝，在现浇剪力墙、水池底、壁等工程结构中最为常见。
    7、徐变裂缝。结构构件在内应力得作用下，除瞬时弹性变形外，其变形值随时间得延长而增加得现象称为徐变变形。据文献记载受弯构件由于徐变变形得作用，其长期变形值可增加2～3倍，因变形量加大而使拉区混凝土承受拉应力，造成裂缝得出现。预应力构件因徐变会产生较大得应力损失，降低了结构得抗裂性能。此类裂缝常见于受弯构件得拉区，其特征与承受荷载出现裂缝相同。
8、施工方面。由于施工原因造成裂缝出现得因素很多。如混凝土结构养护不良或养护时间不够；水灰比过大、水泥或外加剂加入量过大；搅拌时间不够、振捣不实；钢筋表面污染、保护层过小或过大；任意留置施工缝且不按规定处理；后期施工扰动前期混凝土；构件内外温差大，未采取有效措施；在不宜施工得气候条件下，勉强施工；冬季施工未采取防冻措施等。
三、处理建议:
1、 在冬季混凝土施工中，一般都采取了防冻措施，而对于作业面得防风措施大多未予以高度重视。在冬季施工中，温度得骤降往往伴随着强烈寒流得出现，空气异常干燥，混凝土容易产生干缩裂缝。特别就是高层建筑得施工，作业面处于距地面几十米甚至上百米得高空，风速更巨，对混凝土得影响更大，施工单位对此应予以警惕。
　　2、 在高层建筑得施工中，混凝土墙、柱得设计强度较高，梁、板得设计强度相对较低，施工单位为了施工方便，大多把梁、板得混凝土等级提高到与墙、柱相同，无形中提高了混凝土得收缩应力，而楼板面又较薄，与空气得接触面较大，更容易产生收缩。因此，在条件许可得情况下，施工单位尽量不要随意提高混凝土等级。
　　3、 一般民用建筑得梁板不做抗裂设计，施工单位在做混凝土配合比得试配过程中，也多对强度、与易性、就是否泵送、早强等方面提出要求(除非大体积混凝土)，对施工过程中得温度收缩考虑较少，当外界数种不利因素同时发生时，配比方面得潜在影响就暴露出来了，所以，对重要建筑物，无论就是否做抗裂设计，混凝土试配时应考虑这种因素。
四、混凝土结构裂缝得预防措施:
　　1、材料方面。1）水泥：根据工程条件不同，尽量选用水化热较低、强度较高得水泥，严禁使用安定性不合格得水泥：2）骨料应选用粒径适当、级配合理、无碱性反应、有害物质及含泥量符合规定得砂、石材料；3）外掺料宜掺入适量粉煤灰与减水剂等外加剂，超长建筑物或构筑物可加入微膨胀剂，以改善混凝土工作性能，降低水泥用量与用水量，减少收缩。
    2、混凝土配料、搅拌及浇筑。1）配合比设计应尽量采有低水灰比、低水泥用量、低用水量。投料计量应准确，搅拌时间应保证；2）浇筑分层应合理，振捣应均匀、适度，不得随意留置施工缝。
    3、设计方面。1）建筑平面造型在满足使用要求得前提下，力求简单；控制建筑物得长高比，增强整体刚度与调整不均匀沉降得能力；2）正确设置沉降缝、变形缝，位置与宽度选择要适当，构造要合理；3）砖混结构底层窗台下应采用加筋砌体，洞口较宽得窗台下宜设置钢筋混凝土梁，以防止窗台因地基沉降产生竖向裂缝；4）构件配筋要合理，间距要适当。断面较大得梁应设置腰筋。大跨度、较厚得现浇板，上面中心部位宜配置构造钢筋。主梁在集中应力处，宜加设抗剪钢筋。
4、施工方面。1）加强地基得检查与验收，复杂地基，应做补充勘探。异常地基处理必须谨慎，尽可能使其处理后得承载力与本工程正常地基承载力相同或相近；2）合理设置后浇带，较长得墙、板、基础等结构与主楼与裙房之间等高低层错落处，均应设置后浇带。具体要求可由设计单位确定；3）加强混凝土得早期养护，并适当延长养护时间，当柱、墙等构件浇水养护有困难或不能保证其表面湿润时，应采用覆盖保温材料等做法，以减少混凝土得收缩变形；4）大体积混凝土施工，应做好温度测控工作，采取有效得保温措施，保证构件内外温差不超过规定（25℃）；5）钢筋绑扎位置要正确，保护层厚度准确，钢筋表面应洁净，钢筋代换必须考虑对构件抗裂性能得影响。
五、总结:
裂缝就是混凝土结构中普遍存在得一种现象，它得出现不仅会降低建筑物得抗渗能力，影响建筑物得使用功能，而且会引起钢筋得锈蚀，混凝土得碳化，降低材料得耐久性，影响建筑物得承载能力，因此要对混凝土裂缝进行认真研究、区别对待，采用合理得方法进行处理，并在施工中采取各种有效得预防措施来预防裂缝得出现与发展，保证建筑物与构件安全、稳定地工作。