余佳
摘 要:本文通過介紹國內(nèi)外混凝土結(jié)構(gòu)裂縫研究現(xiàn)狀,結(jié)合湖北省荊州市吉祥鳳凰城住宅小區(qū)梁及墻體裂縫的情況,分析了產(chǎn)生裂縫的原因,給出了解決裂縫問題的措施,并提出了個人針對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)如何如何避免出現(xiàn)裂縫的一些建議。
關(guān)鍵詞:鋼筋混凝土結(jié)構(gòu);梁及墻體裂縫;措施
隨著城市住宅建設(shè)步伐的加快,不少住宅小區(qū)相繼建成,許多住戶陸續(xù)搬進新居,他們對住房的質(zhì)量要求越來越高,尤其對一些現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板出現(xiàn)的裂縫情況非常關(guān)注,擔(dān)心這些裂縫最終會引發(fā)安全事故,據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計,在商品住宅的投訴中,由于裂縫問題原因所引起的投訴約占工程質(zhì)量問題的60%以上。因此,分析現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板裂縫的原因及探索裂縫的防治措施具有重要的現(xiàn)實意義,本文主要結(jié)合湖北荊州吉祥鳳凰城住宅小區(qū)來分析產(chǎn)生裂縫的原因及控制措施。
一、國內(nèi)外混凝土結(jié)構(gòu)裂縫研究現(xiàn)狀
混凝土裂縫是各類建(構(gòu))筑物中普遍存在的一種缺陷,混凝土裂縫的主要成因有下述三種:一是由外荷載(如靜、動荷載)的直接作用,即按常規(guī)計算的主要應(yīng)力引起的裂縫;二是由外荷載作用,結(jié)構(gòu)次應(yīng)力引起的裂縫;三是由變形變化引起的裂縫,即由溫度、收縮、不均勻沉降等因素而引起的裂縫。國際上許多的國家都有專門的科研機構(gòu)從事鋼筋混凝土在荷載作用下裂縫的研究工作并且編制了相應(yīng)的規(guī)范,如美國混凝土協(xié)會ACI224委員會,英國水泥與混凝土協(xié)會C&CA及其規(guī)范BSS110,BS8001,德國鋼筋混凝土協(xié)會及規(guī)范DIN104—1972,法國規(guī)范CCBA,歐洲混凝土協(xié)會CEB,歐洲混凝土協(xié)會一國際預(yù)應(yīng)力混凝土(CEB—FIP),前蘇聯(lián)混凝土及鋼筋混凝土研究院及穆拉雪夫?qū)W派等。我國清華大學(xué)、東南大學(xué)、大連理工大學(xué)、中國建筑科學(xué)研究院、冶金部建筑研究總院等都做了大量研究工作并編制出鋼筋混凝土規(guī)范有關(guān)裂縫方面的設(shè)計規(guī)定,在工程設(shè)計中發(fā)揮著重要的作用。
普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在一般情況下是允許帶裂縫工作的,這是其他材料(如鋼、木、甚至磚砌體等)結(jié)構(gòu)所不遇的特殊問題,但需要嚴(yán)格控制裂縫的開展,以保證結(jié)構(gòu)的可靠性。國內(nèi)外規(guī)范一般是根據(jù)構(gòu)件的工作環(huán)境和荷載作用時間的情況對裂縫加以很制。簡介如下:
(1)我國《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》規(guī)定,在設(shè)計鋼筋混凝土構(gòu)件時,應(yīng)根據(jù)其使用要求確定控制裂縫的三個等級:
一級,嚴(yán)格要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件,按荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合計算時,構(gòu)件受拉邊緣混凝土不應(yīng)產(chǎn)生拉應(yīng)力;二級,般要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件,按荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合計算時,構(gòu)件受拉邊緣混凝土拉應(yīng)力不應(yīng)大于混凝土軸心抗拉強度標(biāo)準(zhǔn)值;按荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)永久組合計算時構(gòu)件受拉邊緣混凝土不宜產(chǎn)生拉應(yīng)力,當(dāng)有可靠經(jīng)驗時可適當(dāng)放松;三級,允許出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件,按荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)永久組合并考慮長期作用影響計算時,構(gòu)件的最大裂縫寬度不應(yīng)超過規(guī)定的最大裂縫寬度。對預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件,根據(jù)其工作條件、鋼筋種類,分別進行一級或二級或三級裂縫控制驗算。鋼筋混凝土構(gòu)件是允許出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件,應(yīng)按三級裂縫控制要求驗算。
(2)歐洲模式規(guī)范CEB—FIP對于腐蝕不敏感的鋼筋混凝土構(gòu)件,允許裂縫寬度按暴露條件分為三等:輕度的0.4mm,中等程度的0.2mm,嚴(yán)重的0.1mm。
(3)美國ACI224建議的裂縫允許寬度為:干燥空氣或有保護膜0.4mm,潮濕、濕空氣、土0.3mm、海水飛濺區(qū)(干、濕交替)0.15mm、擋水結(jié)構(gòu)0.1mm。允許裂縫寬度規(guī)定的差異,一方面是由于規(guī)定此值的科學(xué)依據(jù)還不充分,另一方面是各國規(guī)范計算裂縫寬度的公式有很大的出入,有些國家根據(jù)研究結(jié)果認為,混凝土裂縫寬度的限制值可放寬至0.4-0.5mm。
二、吉祥鳳凰城工程概況
荊州吉祥鳳凰城的一幢6層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)住宅,于2008年5月建成,業(yè)主于10月底拿到鑰匙,于2009年4月裝修完成,9月份入住。建筑面積約為6028㎡,柱截面尺寸為400mm×500mm;梁截面尺寸:橫向框架梁為240mm×650mm,縱向框架梁為240mm×550mm,縱向連系梁為240mm×450mm,現(xiàn)澆樓板板厚為100mm,混凝土強度設(shè)計等級均為C30,施工采用商品混凝土。
(一)梁及墻開裂受損現(xiàn)狀
住進去后不到半年時間業(yè)主發(fā)現(xiàn)房屋大部分縱向框架梁和縱向連系梁跨中出現(xiàn)多條(約3條)裂縫,裂縫的類型主要為:梁兩側(cè)對稱垂直裂縫(裂縫延伸至板底,基本同梁高);梁底橫向裂縫并向上延伸至板底。梁上每條裂縫基本等寬,裂縫的寬度在0.02-0.40mm間不等,部分開裂梁僅有梁側(cè)裂縫,部分開裂梁梁側(cè)和梁底均有裂縫,同時梁下的墻體出現(xiàn)沿著整個墻分布的斜裂縫,有的地方甚至踢腳處瓷磚也出現(xiàn)了裂縫,本人于2010年5月份重新請工人將墻體進行裝修,但不到一個月時間裂縫又出現(xiàn)了,并且1-6層都是在同一部位的墻體出現(xiàn)裂縫。
(二)裂縫原因分析
1.材料方面
混凝土中的水泥、水灰比、砂率、骨料級配、配合比等因素處理不當(dāng),都會引發(fā)混凝土的收縮裂縫,特別是當(dāng)混凝土配合比不當(dāng)、水泥含量高(水化熱高、干縮性大)、水泥抗凍性差時更容易引發(fā)此類問題。本工程使用的水泥品種為普通硅酸鹽水泥,現(xiàn)場鉆芯取樣檢測的混凝土強度達到42MPa,比原設(shè)計強度C30高很多,查看其混凝土配合比等資料,發(fā)現(xiàn)水泥用量較大,通常水泥用量大易使混凝土收縮較大,混凝土內(nèi)部產(chǎn)生拉應(yīng)力,容易引起梁開裂。
2.施工方面
施工過程中,鋼筋綁扎,混凝土攪拌、澆筑、振搗、養(yǎng)護等質(zhì)量不合格均可能是建筑物裂縫形成最直接的因素。該工程主體結(jié)構(gòu)是在冬季施工,而且混凝土水泥用量較大,混凝土成型后,初期由于水泥水化作用升溫形成混凝土內(nèi)熱外冷,表面限制內(nèi)部的膨脹產(chǎn)生約束應(yīng)力;后期又由于混凝土降溫內(nèi)部收縮,外部給予較大限制,容易造成混凝土開裂。
綜上所述,梁裂縫產(chǎn)生的原因并非是承載力不足引起的,而主要是由冬季施工、未按設(shè)計要求配置構(gòu)造腰筋、混凝土用量偏大導(dǎo)致梁截面不足以抵抗混凝土收縮應(yīng)力引起的;施工后梁實際混凝土保護層厚度與設(shè)計要求偏差較大,造成梁底混凝土拉應(yīng)力增大也是梁底開裂的重要原因。
三、處理的措施
雖然梁承載力滿足要求,但由于構(gòu)造措施不滿足規(guī)范要求,且部分裂縫位于梁底和墻面,寬度較大,給使用者心理造成恐懼感,為了確保房屋全部投入使用后,結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性,對結(jié)構(gòu)可進行加固處理具體加固方案如下:
(1)梁底裂縫:將梁底粉刷層鑿除,清理干凈后采用低壓灌漿的方法對裂縫予以封閉處理,用找平材料將梁底混凝土表面凹陷部位填補平整,然后將碳纖維布用浸漬樹脂或黏結(jié)樹脂沿梁底縱向全長粘貼,在粘貼碳纖維布的端部一定范圍內(nèi)設(shè)置碳纖維復(fù)合材料的U形箍。
(2)梁側(cè)裂縫:將梁側(cè)粉刷層鑿除后對寬度小于0.2mm的裂縫采用環(huán)氧樹脂漿液進行表面封閉,對寬度大于0.2mm的裂縫采用低壓灌漿的方法予以封閉。
(3)墻體裂縫:主要有表面修補法,適用于對寬度較小,不影響建筑的安全使用的裂縫的處理;局部修復(fù)法,將開裂部位鑿開,清理干凈,并用水濕潤,再用水泥砂漿或樹脂砂漿等材料將裂縫填實;水泥灌漿法,水泥灌漿法分為壓力灌漿和重力灌漿兩種;鋼筋拉結(jié)法,適用于墻體兩面開裂的情況,在裂縫的兩側(cè)每間隔0.8m左右的地方將墻體鑿開,加入鋼筋進行拉結(jié),并用水泥砂漿將裂縫填實。
四、結(jié)語
本工程中梁及墻出現(xiàn)的裂縫問題雖然不大,但它極大地影響了住戶的心情,讓住戶總有那么一點點不放心,因此提出如下防治措施:
(1)當(dāng)梁縱向受力鋼筋的混凝土保護層厚度大于40mm時,應(yīng)對保護層采取有效地防裂構(gòu)造措施(如配置構(gòu)造鋼筋網(wǎng)片)。
(2)嚴(yán)格控制混凝土的配合比。在滿足混凝土強度的情況下,盡量降低水泥用量;粗骨料應(yīng)優(yōu)化級配設(shè)計,砂子選用中、粗砂,控制砂石含泥量,減少混凝土收縮。
(3)冬季施工注意加強對混凝土的養(yǎng)護,做好保溫措施,減小混凝土的收縮應(yīng)力。
(4)嚴(yán)格按圖施工,注意鋼筋的綁扎質(zhì)量,并采取措施保證鋼筋的保護層厚度,澆筑混凝土?xí)r應(yīng)設(shè)跳板,嚴(yán)禁施工人員在鋼筋網(wǎng)上踩踏。
(5)墻體裂縫是在生活現(xiàn)實中難以避免的一種建設(shè)工程質(zhì)量問題,只是有些小的裂縫我們看不見而已。因此,對于已經(jīng)出現(xiàn)的墻體裂縫,我們也不必慌張,首先要仔細觀察,找出裂縫的特點與基本規(guī)律,確定裂縫發(fā)生的具體原因。對于溫差裂縫等一般不影響房屋使用安全的墻體裂縫,用砂漿堵抹即可,對于地基沉降裂縫等可能危及房屋結(jié)構(gòu)安全,對人身造成威脅的墻體裂縫則應(yīng)作及時有效的加固處理。
現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中裂縫是工程常見的質(zhì)量通病,只有在結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中針對各影響因素考慮全面、細致,嚴(yán)格遵守設(shè)計規(guī)范,才能大大減少現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫的可能。
參考文獻:
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