彭華(湖南長順項目管理有限公司,湖南 長沙 410000)
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淺談現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板裂縫的成因分析與處理方法
彭華(湖南長順項目管理有限公司,湖南 長沙 410000)
隨著社會的飛速發(fā)展,現(xiàn)澆商品混凝土材料在工業(yè)與民用建筑中的應用也得到了前所未有的飛速推廣與普及,但由于種種原因致使混凝土工程出現(xiàn)各種各樣的質量問題或質量事故,其中以現(xiàn)澆混凝土裂縫問題最為普遍。本文結合筆者從事建筑行業(yè)多年實踐,
并以湖南省某住宅樓現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板裂縫的成因進行分析。
現(xiàn)澆鋼筋混凝土;裂縫;處理方法
現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板具有良好的整體性、抗震性、防滲漏性、防火性能等特點,其應用特別是在民用建筑中越來越廣泛。但由于設計、施工質量、施工環(huán)境、混凝土材料本身物理屬性等方面引起的現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板開裂的問題很普遍也很難避免。
2.1 鋼筋混凝土裂縫的分類
混凝土裂縫分類的方法有多種,根據本文的需要,介紹下面兩種分類方法:
2.1.1 按裂縫危害分類
(1)一般裂縫:這類裂縫不影響結構強度、剛度與穩(wěn)定性;
(2)影響結構構件安全的裂縫:如受壓構件出現(xiàn)了承載能力不足的豎向裂縫等;
(3)影響耐久性的裂縫:如較寬的溫度收縮裂縫,雖一時不可能造成結構破壞,但因縫寬,鋼筋逐漸銹蝕,而導致結構破壞等。
2.1.2 按裂縫成因分類
(1)材料、半成品質量問題造成的裂縫:如水泥安定性不合格;砂石級配差等;
(2)地基變形而造成的裂縫:如地基局部沉降過大等;
(3)施工裂縫:如振搗不密實;養(yǎng)護差,早期收縮過大等;
(4)溫度裂縫:如水泥水化熱引起過大的溫差;環(huán)境溫度變化過大等;
(5)收縮裂縫:如混凝土硬化后表面失水過快等;
(6)其它裂縫:如化學腐蝕,鋼筋生銹體積膨脹而產生的混凝土裂縫等。
2.2 鋼筋混凝土裂縫成因分析
2.2.1 原材料、半成品質量問題造成的裂縫
現(xiàn)澆樓板基本上均采用商品混凝土,在高層建筑中以泵送混凝土為主,此類混凝土為了滿足其和易性以保證泵送要求,普遍采用高用水量、高水泥用量、高砂率的配比方案。同時,由于混凝土需求量的急劇增加致使原材料的緊缺性,骨料的級配控制不好,致使同等級混凝土收縮性能相差很大,從而產生裂縫。
2.2.2 地基變形而造成的裂縫
此類裂縫主要是由于地基不均勻沉降、變形而在結構或構件內產生附加應力,導致混凝土開裂。
2.2.3 施工裂縫
施工過程中的缺陷,需著重強調以下幾個問題:
(1)商品混凝土水灰比控制不嚴,經常出現(xiàn)前后批次混凝土的坍落度差別較大等,致使混凝土產生裂縫。
(2)由于商品混凝土到場時間不及時,易使混凝土產生“冷縫”。
(3)由于混凝土和易性差、流動性較低,澆筑速度過快,在硬化前因混凝土沉實能力不足而形成的裂縫。
(4)模板支撐系統(tǒng)的重量與施工裂縫密切相關。
(5)養(yǎng)護不當,特別是早期養(yǎng)護的質量與裂縫的關系非常密切,早期表面干燥,或混凝土澆筑前模板未充分濕潤等均可能產生裂縫。
(6)其它操作不當?shù)葐栴}引起的開裂:如振搗不到位致使混凝土不密實;過分振搗致使混凝土產生離析,表面浮漿層過厚;混凝土表面抹壓不到位等均易產生裂縫;樓板上過早承受荷載;預埋管件設置不合理;現(xiàn)場澆筑過程中隨意加水等。
2.2.4 溫度裂縫主要有兩類
(1)鋼筋混凝土受熱后,物理力學性能惡化,軸心抗壓、彎曲抗壓和抗拉強度隨受熱溫度而下降,混凝土受熱后,因游離水蒸發(fā)和水泥結石脫水收縮,而形成裂縫,鋼筋與混凝土的粘結力也隨之下降,在光圓鋼筋中尤為明顯。
(2)混凝土具有熱脹冷縮的性質,其線脹系數(shù)一般為1× 10-5/℃。當環(huán)境溫度發(fā)生變化或水泥水化熱使混凝土溫度發(fā)生變化時,鋼筋混凝土結構就產生溫度變形。當建筑物中的結構構件在受到各種約束(外約束、內約束),在溫度變形和約束的共同作用下,產生溫度應力,當這種應力超過混凝土的抗裂強度時,就產生裂縫。這現(xiàn)狀混泥土裂縫在建筑物中比較常見。
2.2.5 收縮裂縫
在實際工程中,混凝土因收縮所引起的裂縫是最常見的。在混凝土收縮種類中,塑性收縮和干縮是發(fā)生混凝土體積變形的主要原因,另外還有自生收縮和碳化收縮。
(1)全面認真的分析裂縫產生的原因以及裂縫的性質,正確區(qū)別受力和變形兩類不同性質的裂縫。
(2)仔細觀察混泥土裂縫變化,尋找裂縫變化規(guī)律,以此作為選擇處理方法的依據。
(3)選擇適當?shù)臅r間處理裂縫。若受力裂縫則應該及時進行處理;若是地基變形引起的裂縫則最好等裂縫穩(wěn)定后再進行處理;溫度變形裂縫宜在裂縫最寬時進行處理。
(4)針對不同裂縫選擇合理的處理方法,既要嚴格遵循設計和施工規(guī)范的有關規(guī)定,又要經濟合理,切實可行。
(5)裂縫處理后應保證結構原有的承載能力、整體性以及防水抗?jié)B性能。處理時要考慮溫度、收縮應力較長時間的影響,以免處理后再出現(xiàn)新的裂縫。
現(xiàn)澆混凝土樓板裂縫修補方法主要有以下四種方法,應根據樓板裂縫的性質、處理目的等綜合分析,選擇經濟合理、切實可行、安全可靠的處理方法進行處理:
4.1 表面封閉法
利用混凝上表層微細獨立裂縫 (裂縫寬度ω≤0.2mm)或網狀裂紋的毛細作用吸收低粘度且具有良好滲透性的修補膠液,封閉裂縫通道。
4.2 注射法
以一定的壓力將低粘度、高強度的裂縫修補膠液注入裂縫腔內;此方法適用于O.1mm≤ω≤1.5mm靜止的獨立裂縫、貫穿性裂縫以及蜂窩狀局部缺陷的補強和封閉。
5.1 工程概況
湖南省某住宅樓建筑層數(shù)為三十二層,建筑高度為97.6m。此建筑結構為框剪結構,設計依據采用的是現(xiàn)行標準和規(guī)范。樓板混凝土強度等級C30。該樓30層29~35×A~F、36~42×N~F樓板出現(xiàn)了貫穿樓板的裂縫。該部位混凝土澆筑時間在2012年4月初和4月底,當時的氣候條件是白天溫度高,而晚上溫度急驟下降,晝夜溫差在15℃以上。
5.2 樓板裂縫的分布情況
該樓30層29~35×A~F、36~42×N~F樓板的裂縫開裂形態(tài)基本相同,通過測量各條裂縫寬度,所有裂縫的裂縫寬度較小,裂縫最大寬度為0.14mm,均小于0.2mm,通過現(xiàn)場的樓板有漏水情況可知,裂縫是貫穿樓板的。從裂縫的形態(tài)特征看,為不規(guī)則龜紋狀或放射狀裂縫,呈人字形,梁、柱未發(fā)現(xiàn)裂紋。
5.3 樓板裂縫的成因分析
根據前述工程概況、結構類型、裂縫特征,樓面板檢測情況以及發(fā)現(xiàn)樓板澆筑當時的氣候等情況綜合進行分析如下:
(1)根據該樓面板的裂縫為貫穿性的裂縫特征,說明開裂的主要原因不是由樓面荷載引起的。因為樓面在荷載作用下為典型的受彎構件,裂縫僅出現(xiàn)在受拉區(qū),受壓區(qū)不會開裂。裂縫貫穿板的特征表明沿板的截面高度方向上,曾經存在大致均勻分布的拉應力,當拉應力超過混凝土的抗拉強度時引起樓板開裂。此時,樓板已成為受拉構件。因此,使樓面成為受拉構件的原因,也就是引起樓面板開裂的原因。
(2)該樓面為現(xiàn)澆的混凝土結構,現(xiàn)澆混凝土樓面結構混凝土的結硬干縮和降溫冷縮,受到剪力墻、梁的約束,不能自由完成,因此,在樓面板內存在約束應變或約束拉應力。
根據裂縫的形態(tài)特征和分布情況可以看出,引起樓板開裂的原因是混凝土的干縮和溫度、收縮等影響,現(xiàn)分析如下:
混凝土澆筑日在2012年4月初,當時白天晴溫度較高,在混凝土硬化過程中,由于混凝土失水干燥,引起體積收縮變形,這種體積變形受到剪力墻、梁的約束時,就產生干縮裂縫。混凝土因失水干燥,引起的體積變形,主要是由于毛細管壓力所造成的,在混凝土干燥過程中,毛細管也逐漸變形產生毛細壓力而導致混凝土收縮。特別是采用泵送的商品混凝土,水灰比較大,容易形成這種不規(guī)則的裂縫。
在混凝土硬化過程中,在有約束的條件下,由于混凝土體積收縮,外界溫度變化導致混凝土收縮和溫度應力和變形,當時施工在4月,在湖南氣候條件變化很大,不利因素的疊加而引起混凝土的開裂。
總之,混凝土裂縫的產生往往是由于多種因素共同作用造成的,混凝土裂縫原因和形成的復雜性使我們在實際工作中沒有具體統(tǒng)一的標準來參考。
5.4 裂縫危害
該樓面的裂縫是以變形因素為主引起的變形裂縫,且這種裂縫寬度較小,未超過《混凝土結構設計規(guī)范》(GB50010-2010)第3.3.4條冠以結構構件的最大裂縫寬度限值0.2mm的規(guī)定。這種裂縫一旦出現(xiàn),約束內力隨即消失(或部分消失),一般不會危及結構安全,但影響結構的整體性、耐久性和正常使用。因此,應對裂縫采取旨在恢復樓面結構整體性、耐久性和滿足其正常使用的處理措施。
5.5 裂縫處理
為確保樓面結構的防水性、整體性和耐久性,對于貫穿混凝土樓板的,根據 《混凝土結構加固設計規(guī)范》(GB50367-2006)第14.1.2條的建議,宜用柔性材料進行灌漿封閉處理。
綜上所述,現(xiàn)澆混凝土樓板裂縫產生的原因很多,影響因素也很多,這也決定了混凝土裂縫的普遍性。因此,在實際工程中,要杜絕混凝土樓板裂縫的問題是非常困難的。但我們在實際工程中,必須根據工程現(xiàn)場的實際情況,采取強有力的措施去預防混凝土裂縫產生的數(shù)量,杜絕危害性裂縫的產生。對于混凝土裂縫問題,我們應該先根據裂縫的分布特征、形態(tài)、發(fā)展情況等鑒別其性質,明確其處理目的,在適當?shù)臅r候選擇合適的處理方法進行處理,以滿足結構要求、功能要求、使用要求等。
[1]《混凝土結構加固設計規(guī)范》(GB50367-2006).
[2]《混凝土結構工程施工質量驗收規(guī)范》(GB50204-2002,2011版).
[3]《混凝土結構設計規(guī)范》(GB50010-2010).
彭 華(1977-),男,工程師,本科,主要從事工程管理工作。
TU755
A
2095-2066(2016)07-0143-02
2016-2-21