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浅析混凝土现浇楼面裂缝的原因和防治措施

发布时间:2014-05-09 09:29:30 共阅
(广元零八一建筑勘察设计院 628017) 何??? 堉

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[摘要] 钢筋混凝土结构出现裂缝在实际工程中经常遇到,已成为了一种质量通病,特别是现浇板出现裂缝的情况更为普遍,本文主要对楼板裂缝的成因和防治措施进行探讨。

[关键词]板面裂缝 成因分析 技术措施

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一、前言

5.12地震过后,灾后重建的过程中,钢筋混凝土结构或构件出现裂缝,已成为了一种质量通病,特别是现浇楼板出现裂缝的情况更为普遍,裂缝有的会破坏结构整体性,降低构件刚度,影响结构承载力,有的虽对承载能力无多大影响,但会引起钢筋锈蚀,降低耐久性,或发生渗漏,影响使用,尤其是在住宅建筑中,现浇梁、板或剪力墙出现的裂缝会给居民造成不安全感,而且裂缝不仅会影响抗渗效果,也易造成水分侵蚀钢筋,影响使用耐久性。楼面结构出现裂缝原因复杂,有材料、温度变化等原因,也有设计、施工、使用等方面的问题;而楼面沿板内预埋管线出现的裂缝尚未引起工程人员足够重视。分析裂缝的成因,利于有目的进行裂缝控制。

二、裂缝发生的形式及规律

从住宅工程现浇楼板裂缝发生的部位分析,最常见、最普遍和数量最多的是房屋四周阳角处(含平面形状突变的凹口房屋阳角处)的房间在离开阳角1米左右,即在楼板的分离式配筋的负弯矩筋以及角部放射筋未端或外侧发生45度左右的楼地面斜角裂缝;沿预埋管线表面发生的裂缝多垂直于房屋长边呈直线形状。而且板面积越大,裂缝出现几率越大;南面房间楼面裂缝比北面房间楼面裂缝多。

三、裂缝的成因分析

裂缝的形成有外荷载、结构计算模型差异、材料的收缩(主要为的混凝土收缩、温度变形)等原因造成。从技术角度来分析,有设计、施工、材料等方面问题,有如下几个方面:

1、从设计方面看

⑴ 楼板刚度不足 :部分楼板设计板厚不够,楼板跨高比偏大,其刚度较小对裂缝控制很不利。此外设计按多跨连续板进行配筋计算,侧重于满足结构安全,较少考虑混凝土收缩特性和温度变形等多种因素。

⑵ 楼板配筋设计考虑不周:受力钢筋采用三级钢,且间距比较大;设计在支座处按常规配设负筋,在中部板面不配钢筋,当板面出现温度变形和混凝土收缩,因无构造钢筋约束,板面即出现裂缝。

⑶ 楼板内布线欠合理 :由于公用专业施工图由各专业设计,实际施工中出现水电管交叉叠放,或由于设计考虑管内容线面积,部分预埋管径≥D25;且设计管线位置在楼板跨中,即在单层双向配筋处,楼板有效截面受到很大程度(15%-40%)削弱,成为楼板最易开裂的部位;当楼板收缩应力大于混凝土极限抗拉强度时,即出现沿管线表面呈直线状的裂缝。

⑷ 从房屋的空间结构来看,剪力墙刚度大,约束了剪力墙间梁板的水平向自由变形,而梁刚度又较板刚度大,因各类因素引起的水平向收缩变形均集中到剪力墙间刚度最小的板上,造成板开裂。

⑸膨胀剂的选用与掺量:设计未明确混凝土的限制膨胀率,只提出膨胀剂的品种和掺量范围,施工时按设计提供掺量进行配比施工,使混凝土的实际限制膨胀率不能达到最佳限制膨胀率。

2、从施工方面看

  ⑴ 空载养护期不足:为赶工期,从楼面混凝土浇完、收光至施工材料堆放,平均空载养护期大为缩短,有的甚至不足一天,人为因素过早地震动、荷载造成楼板幼龄混凝土内部受损开裂。且施工中用塔吊吊运的钢管、钢筋等周转材料因受剪力墙钢筋影响多堆放在预埋管线部位。

⑵ 水电预埋管施工时在板内位置欠合理:管位置过高或过低;位置过高时,极易在板面出现因混凝土硬化收缩产生的裂缝,也易在维修裂缝或室内装修时损坏管线;两根管线并行布置时,管线间距过小甚至并拢,更易因管线集中而产生裂缝。

⑶ 项目部一般较重视混凝土浇筑后1-2天的养护工作,当上部主体施工开始,无法覆盖养护,只能让板面上部暴露在空气中,间断浇水养护,无法按规范要求保证良好的养护,造成商品混凝土有效补偿混凝土的收缩的性能降低。

3、从材料方面看

⑴ 目前砼构件已普遍采用泵送商品砼进行浇筑,但受剧烈的市场竞争,导致各商品砼厂商以采用大粉煤灰掺量,低价位、低性能的砼外加剂,以及细度模数低、含泥量较高的中细砂作为降低价格和成本的主要竞争手段,结果直接导致砼性能下降和收缩裂缝增多。

⑵ 由于商品混凝土的水灰比和坍落度普遍比现场搅拌的普通砼大,其收缩变形值也比同标号的现场搅拌的普通砼大20-30%,施工过程中其中部分水在振捣时被游离出来,部分水与水泥结合成凝胶,相当大一部分为自由水仍留在混凝土孔隙中,成为混凝土干缩的隐患。楼板拆模后,板面和板底长期裸露在大气中,后期施工的细石混凝土面层养护期过后也长期处于干燥环境中。正是这种环境效应(受温度、湿度、风力影响使水泥石毛细孔、凝胶孔内的自由水由表及里逐渐蒸发),和尺寸效应(板裸露面积大,厚度薄)的共同影响,使楼板较其它构件更易出现干缩裂缝。

四、防治裂缝的主要技术措施和组织措施

楼面裂缝的发生除以阳角45度斜角裂缝为主外,其他还有较常见的两类:一类是预理线管及线管集散处,另一类为施工中周转材料临时较集中和较频繁的吊装卸料堆放区域。为很好防止裂缝的出现,建议采取以下几项主要技术措施:

1、? 加强设计控制

梁板混凝土强度等级不宜大于C30;梁板的尺寸确定必须保证足够的刚度;尽量采用一级受力钢筋且间距不宜超过150mm;楼板尽量采用双层双向配筋,否则也应在为配置负筋部位配置构造钢筋网;屋面、转换层楼面配筋宜加强;楼板内管线应避免出现交叉(将交叉部位设置在梁或墙上);控制管线直径,使其不超过板厚的20%且≤D25;重视房屋外围护构件(外墙、屋面、门窗等)的保温设计,使房屋具有良好的保温性能,不仅可大幅度降低房屋长期能耗,更是减少因温差变形而引起裂缝的有效手段。

2、加强楼面上层钢筋网的有效保护措施

钢筋在楼面砼板中的抗拉受力,起着抵坑外荷载所产生的弯矩和防止砼收缩和温差裂缝发生的双重作用,而这一双重作用均需钢筋处在上下合理的保护层前提下才能确保有效。在实际施工中,楼面下层的钢筋网在受到砼垫块及模板的依托下保护层比较容易正确控制,但纵横向的垫块间距应限制在1米左右。

与此相反,楼面上层钢筋网的有效保护,一直是施工中的一大较难问题。其原因为:板的上层钢筋一般较细较软,受到人员踩踏后就立即弯曲、变形、下坠;钢筋离楼层模板的高度较大,无法受到模板的依托保护;各工种交叉作业,造成施工人员众多、行走十分频繁,无处落脚后难免被大量踩踏;上层钢筋网的钢筋小撑马设置间距过大,甚至不设(仅依靠楼面梁上部钢筋搁置和分离式配筋的拐脚支撑)。

为确保有效保护上层钢筋网,可采取下列综合措施加以解决:

A、楼面双层双向钢筋(包括分离式配置的负弯矩短筋)必须设置钢筋小撑马,其纵横向间距不应大于700mm(即每平方米不得少于2只),特别是对于8一类细小钢筋,小撑马的间距应控制在600mm以内(即每平方米不得少于3只),才能取得较良好的效果。

B、在楼梯、通道等频繁和必须的通行处应搭设(或铺设)临时的简易通道,以供必要的施工人员通行。

C、加强教育和管理,使全体操作人员充分重视保护板面上层负筋的正确位置,必须行走时,应自觉沿钢筋小马撑支撑点通行,不得随意踩踏中间架空部位钢筋。

D、安排足够数量的钢筋工(一般应不少于3-4人或以上)在砼浇筑前及浇筑中及时进行护筋,特别是支座端部受力最大处以及楼面裂缝最容易发生处(四周阳角处、预埋线管处以及大跨度房间处)应重点保护。

E、砼工在浇筑时对裂缝的易发生部位和负弯矩筋受力最大区域,应铺设临时性活动挑板,扩大接触面,分散应力,尽力避免上层钢筋受到重新踩踏变形。

3、防治预埋线管处裂缝的措施

预埋线管,特别是多根线管的集散处是截面砼受到较多削弱,从而引起应力集中,容易导致裂缝发生的薄弱部位。当预理线管的直径较小,并且房屋的开间宽度也较小,同时线管的敷设走向又不重于(即垂直于)砼的收缩和受拉方向时,一般不会发生楼面裂缝。反之,当预埋线管的直径较大,开间宽度也较大,并且线管的敷设走向又重合于(即垂直于)砼的收缩和受拉力向时,就很容易发生楼面裂缝。因此对于较粗的管线或多根线管的集散处,应增设垂直于线管的短钢筋网加强,根据实践经验来看,建议增设的抗裂短钢筋采用6-8,间距≤150mm,两端的锚固长度应不小于300mm。

线管在敷设时应尽量避免立体交叉穿越,同时在多根线管的集散处宜采用放射形分布,尽量避免紧密平行排列,以确保线管底部的砼灌筑顺利和振捣密实。并且当线管数量众多,使集散口的砼截面大量削弱时,宜按予留孔洞构造要求在四周增设上下各212的井字形抗裂构造钢筋。

4、防治材料吊卸区域楼面裂缝的措施

目前在主体结构的施工过程中,普遍存在着质量与工期之间的较大矛盾。一般当楼层砼浇筑完毕后不足24小时的养护时间,就忙着进行钢筋绑扎、材料吊运等施工活动,这就给大开间部位的房间雪上加霜。除了大开间的砼总收缩值较小开间要大的不利因素外,更容易在砼强度增长初期强度不足的情况下受材料吊卸冲击振动荷载的作用而引起不规则的受力裂缝。并且这些裂缝一旦形成,就难于闭合,形成永久性裂缝,这种情况在高层住宅主体快速施工时较常见。对这类裂缝的综合防治措施如下:

A、主体结构的施工速度不能强求过快,楼层砼浇筑完后的必要养护(一般不宜≤24小时)必须获得保证。主体结构阶段的楼层施工速度宜控制在6-7天一层为宜,以确保楼面砼获得最起码的养护时间。

B、科学安排楼层施工作业计划,在楼层砼浇筑完毕的24小时以前,可限于做测量、定位、弹线等准备工作,最多只允许暗柱钢筋焊接工作,不允许吊卸大宗标材料,避免冲击振动。24小时以后,可先分批安排吊运少量小批量的暗柱和剪力墙钢筋进行绑扎活动,做到轻卸、轻放,以控制和减小冲击振动力。第3天方可开始吊卸钢管等大宗材料以及从事楼层墙板和楼面的模板正常支模施工。

C、在模板安装时,吊运(或传递)上来的材料应做到尽量分散就位,不得过多地集中堆放,以减少楼面荷重和振动。

D、对计划中的临时大开间面积材料吊卸堆放区域部位的模板支撑架在搭设前,就预先考虑采用加密立杆(立杆的纵、横向间距均不宜大于800mm)和搁栅增加模板支撑架刚度的加强措施,以增强刚度,减少变形来加强该区域的抗冲击振动荷载,并应在该区域的新筑砼表面上铺设旧木模加以保护和扩散应力,进一步防止裂缝的发生。

5、加强对楼面砼的养护

砼的保湿养护对其强度增长和各类性能的提高十分重要,特别是早期的妥善养护可以避免表面脱水并大量减少砼初期伸缩裂缝发生。但实际施工中,由于抢赶工期和浇水将影响弹线及施工人员作业,因此楼面砼往往缺乏较充分和较足够的浇水养护延续时间。为此,施工中必须坚持覆盖麻袋或草包进行一周左右的妥善保湿养护。

五、结束语

????总而言之,楼板裂缝的防治是一个系统的工程,需要从设计到施工的各个环节都采取有针对性的技术及组织措施加以综合预控,这样才能达到较为理想的效果。