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楼面裂缝原因及重点防治措施

2009-08-31曾贤春

中国高新技术企业 2009年13期
关键词:裂缝防治混凝土

曾贤春

摘要:文章结合大量施工实践中楼面裂缝的防治处理经验教训,重点以施工为主,兼顾设计和材料原因,分析了楼面裂缝的综合性防治及其具体措施。

关键词:混凝土;楼面裂缝;裂缝防治

中图分类号:TU755文献标识码:A文章编号:1009-2374(2009)13-0169-03

建筑物钢筋混凝土结构的普遍应用,伴随着商品混凝土的推广,建设单位追求市场效果,建筑结构较为复杂,特别是斜坡屋面,使施工难度大,同时建设单位对工程质量要求高,工期紧。因此,对于楼面裂缝的防治是一个重要的技术课题,现浇钢筋混凝土楼、屋面板的裂缝,是目前较难克服的质量通病之一,特别是住宅工程楼板的裂缝发生后,往往会引起的投诉、纠纷以及索赔要求等。现结合我公司十多年来大量施工实践中的经验和教训,以及裂缝的防治处理,重点以施工为主、兼顾设计和材料原因分析楼面裂缝的综合性防治及具体措施。

一、楼面裂缝成因分析

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,主要反映如下:

(一)设计方面

1楼板刚度不足:对于厅及餐厅、面积较大的房间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,楼板高跨比较小,其刚度较小对裂缝控制很不利。

2楼板构造配筋设计不周: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。

3楼板内布线欠合理:由于水电施工图由各专业设计,实际施工中出现水电管交叉叠放,集中分布,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。

4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,造成这块板开裂。

5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。

6伸缩缝及后浇带的设置,一般情况比规定设计伸缩缝相差不大,就不予考虑,为了美观,通常多设后浇带少设伸缩缝,这样更容易导致楼板开裂,特别是大型厂房。

(二)施工方面

1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。

2空载养护期不足:从楼面混凝土浇完、收光至施工材料堆放,平均空载养护期仅为一天半,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。

(三)材料方面

1楼板商品混凝土强度为C30以上,其收缩变形值为同标号普通混凝土的1.2—1.3倍,且商品混凝土单方用水量过大(200kg),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(楼板裸露面积大,厚度薄)的共同影响,使楼板较其它构件更易出现干缩裂缝。

2本工程商品混凝土所使用的膨胀剂为UEA,需其钙钒石水化反应充分完全,才能有效发挥其膨胀性能;项目部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,无法达到良好的养护,造成商品混凝土有效补偿混凝土的收缩的性能降低。

二、审图时要重视设计中的重点部位

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,此通病在现浇楼板的任何一种类型的建筑中都普遍存在。其原因主要是砼的收缩特性和温差双重作用所引起的,并且愈靠近屋面处的楼层裂缝往往愈大。从设计角度看,现行设计规范侧重于按强度考虑,未充分按温差和混凝土收缩特性等多种因素作综合考虑,配筋量因而达不到要求。而房屋的四周阳角由于受到纵、横二个方向剪力墙或刚度相对较大的楼面梁约束,限制了楼面板砼的自由变形,因此在温差和砼收缩变化时,板面在配筋薄弱处(即在分离式配筋的负弯矩筋和放射筋的未端结束处)首先开裂,产生45度左右的斜角裂缝。虽然楼地面斜角裂缝对结构安全使用没有影响,但在有水源等特殊情况下会发生渗漏缺陷,容易引起住户投诉,是裂缝防治的重点。根据上面的原因分析,项目部在图纸会审时,要十分注意建议业主和设计单位对四周的阳角处楼面板配筋进行加强,负筋不采用分离式切断,改为沿房间(每个阳角仅限一个房间)全长配置,并且适当加密加粗(即按照技术导则一的第6条中的前半条文采用)。多年来的实践充分证明,凡采纳或按上述设计的房屋,基本上不再发生45度斜角裂缝,已能较满意地解决好楼板裂缝中数量最多的主要矛盾,效果显著。

对于外墙转角处的放射形钢筋,根据实践检验,认为作用较小。其原因是放射形钢筋的长度一般不大(约1.2米左右),当阳角处的房间在不按双层双向钢筋加密加强而仍按分离式设置构造负弯矩短筋时,45度的斜向裂缝仍然会向内转移到放射筋的未端或外侧,而当采用了双层双向钢筋加密加强后,纵、横二个方向的钢筋网的合力已能很好地抵抗和防止45度斜角裂缝的发生和转移,并且放射形钢筋往往只有上部一层,在绑扎时常搁置在纵横板面钢筋的上方,导致钢筋交叉重叠,将板面的负弯矩钢筋下压,减少了板面负弯矩钢筋的有效高度,同时浇筑时钢筋弯头(即拐脚)容易翘起造成平仓困难,所以建议重点加强加密双层双向钢筋即可。

三、商品砼的性能改善

目前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、低性能的砼处掺剂,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。因此建议项目部,在招标商品砼厂

商时,在考虑商品砼的市场价格的同时,要认真考察砼质量,特别是用于地下室和住宅楼面工程的砼的供应,更应严把质量关。对于商品砼厂商产品质量的认定,主要从几个方面考察,一是原材料质量,二是砼外掺剂质量,三是生产控制体系。与此同时,项目部在订购商品砼时,应根据工程的不同部位和性质提出对砼品质的明确要求,不能片面压价和追求低价格、低成本而忽视了砼的品质,导致砼性能下降和收缩裂缝增多。同时现场应逐车严格控制好商品砼的坍落度检查,以保证砼熟料的半成品质量。

四、施工中应采取的主要技术措施

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。现从施工角度进行综合分析,并分类采取以下几项主要技术措施:

(一)重点加强楼面钢筋网的有效保护措施

钢筋在楼面砼板中是受抗拉力,起着抵抗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。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较易正确控制。但当垫块间距放大至1.5米时,钢筋网的合理保护层厚度就无法保障,所以纵横向的垫块问跨限制在1平方米中放2块。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难题。其原因:板的上层钢筋一般较细,施工中受到人员踩踏后容易弯曲、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,尤其砼泵管装拆时无处落脚难免被大量踩踏,上层钢筋网的钢筋小马凳设置间距过大,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)。

根据施工实践,建议楼面双层双向钢筋(包括分离式配置的负弯矩筋)必须设置钢筋小马凳,其横向间跨不应大于700毫米(即每平方米不得少于2只),特别是对于中8一类细小钢筋,小马凳的间距应控制在600毫米以内(即每平方米不得少于3只),同时采取下列综合措施加以解决:

1尽可能合理和科学地安排好各工种交叉作业时间,在板底钢筋绑扎后,线管预埋应及时穿插,做到不留或少留尾巴,以减少板面钢筋绑扎后的作业人员数量。

2在楼梯、通道等频繁和必须的通行处应搭设临时简易通道(或铺设跳板),以供施工人员通行。

3加强教育和管理,使全体操作人员充分重视保护板面负筋的正确位置。行走时,应自觉沿钢筋小马凳支撑点通行,不得随意踩踏中间部位钢筋。

4安排足够数量的钢筋工(一般应不少于3~4人)在砼浇筑前及浇筑中及时进行整修,特别是支座端部受力最大处以及楼面裂缝最易发生处(四周阳角处、预埋线管处以及大跨度房间外)应重点检查和修复。

5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,应铺设临时性活动跳板,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。

(二)预埋线管处的裂缝防治

预埋线管,特别是多根线管的集中处容易导致裂缝。当预埋线管直径较大,开间宽度较大,且线管的敷设走向重合时,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中处须加强。根据我公司的经验,建议增设的抗裂短钢筋采用中6~Φ8,间距≤100。

(三)材料吊卸区域的楼面裂缝防治

目前在主体结构施工过程中,普遍存在质量与工期的矛盾。一般主体结构的楼层施工速度平均为5~7天左右一层,最快时甚至不足5天一层。因此当楼层砼浇筑完毕后不足24小时的养护时间,就忙着钢筋、钢管、模板等材料吊运施工,这就给大开间部位的房间雪上加霜。在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:

1主体结构的施工速度不能强求过快,楼层浇筑完后的必要养护必须获得保证(一般不宜≤24小时);主体结构阶段的楼层施工速度宜控制在6~7天一层为宜。

2科学安排楼层施工作业计划,在楼层砼浇筑完毕的24小时后,可做一些测量、定位、弹线的准备工作,最多只允许暗柱钢筋焊接工作,不允许吊装大宗材料,避免冲击负载。砼终凝后可先分批安排运少量暗柱和剪力墙钢筋进行绑扎活动,做到轻卸、轻放,以控制和减少冲击振动力。第3天方可开始吊装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。

3模板安装时,吊运或传递上来的材料应尽量分散就位,不得过多地集中堆放,以减少楼面集中荷重。

4对计划中的临时大开问材料吊装堆放区域部位(一般约40平方米)的模板支撑架设前,应预先考虑采用加密立杆(立杆的纵、横向间距均不宜大于800毫米)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铺设旧木模板以保护和扩散外力,防止裂缝的发生。

(四)对楼面砼的养护

砼的保混养护对其强度增涨和各类性能的提高十分重要,特别是早期的养护可避免表面脱水减少砼初期伸缩裂缝发生。施工中必须坚持覆盖麻袋或草包进行一周左右的养护,并建议采用喷养护液进行养护。

五、结语

对裂缝的弥补处理采取上述综合性防治措施后,由于各种原因仍可能有少量楼面裂缝发生。当这些楼面裂缝发生后,应在楼地面和天棚粉刷前预先作好妥善的裂缝处理工作,然后再进行装修。根据我公司的经验,住宅楼地面上部的粉刷找平层较厚,可通过在找平层中增设钢丝网或抗裂短钢进行加强;楼板底则粉刷层较薄,且通常无吊顶遮盖,更易暴露裂缝,影响美观而引起投诉,建议采用复合增强纤维等材料对裂缝作粘贴加强处理(当遇到裂缝较宽、受力较大等特殊情况时采用碳纤维粘贴加强)。复合增强纤维的粘贴宽度以350~400mm为宜,既能达到良好的抗拉裂补强作用,又不影响粉刷和装饰效果,是目前较理想的裂缝弥补措施。

参考文献

[1]王春林,砖混住宅现浇楼面裂缝原因及防治措施中国建设信息,2004,(16)

[2]周冰,住宅工程楼面裂缝原因及防治,山西建筑,2008,(16)

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