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住宅现浇板裂缝产生的原因及防治

2009-09-21李江辉

关键词:现浇混凝土裂缝措施

李江辉

摘要:楼屋(面)结构从预应力圆孔板体系转换为现浇混凝土体系以来,楼板裂缝已成为工程质量的突出问题,是房屋建筑质量通病之一。本文从现浇混凝土楼(屋)面板裂缝的现状、产生的原因分析着手,从设计、材料和施工等环节提出控制裂缝产生和发展的具体措施及建议,供同行参考。

关键词:现浇混凝土 裂缝 现状和原因 措施

0 引言

近年来,现浇钢筋混凝土楼(屋) 面已逐步替代传统使用的预应力圆孔板,使房屋建筑在结构的整体性、抗震性、抗渗漏及抗房屋不均匀沉降等方面有较大的提高,解决了一些由于使用预应力圆孔板而引发楼(屋) 面的质量通病。但是新的问题也随着旧的矛盾的解决而出现,各种原因引起的现浇钢筋混凝土楼(屋) 面裂缝已经成为广大用户及建筑工程技术人员面临的新问题。

1 楼板裂缝的表现

混凝土开裂实际上是其内部应力释放或外部应力作用的一种表现,最终达到应力平衡的机理。从宏观分析,引起混凝土开裂的因素可归纳为两个方面:首先是混凝土内部自身存在的因素,涉及到组成材料的性质(如水泥品种、细度、骨料品种、含泥量、级配等) 、各种组材的配合比(包括水泥用量、拌和水用量、含砂率等);其次是外界因素,涉及环境条件、外部结构约束、施工管理(振捣、养护、拆模等) 和荷载作用等。裂缝按现浇钢筋混凝土组成材料的特性、建筑结构的力学特性及设计施工等方面问题可以分为收缩裂缝(包括塑性收缩、化学收缩、干燥收缩、温差收缩等)、温差裂缝、结构裂缝、构造裂缝和质量裂缝,上述裂缝除质量原因引发的裂缝无规律外,其他原因引发的裂缝具有一定的规律性,还有一些裂缝是综合作用的结果。

从裂缝出现的时间考虑,可以分为早期裂缝、中期裂缝和晚期裂缝。而早、中、晚三期的划分与施工期间气候、地理环境、建筑物结构形式和应用材料有直接关系,很难人为地以年、月、日进行划分,一般将主体施工过程出现的裂缝称为早期裂缝,竣工前后出现的裂缝称为中期裂缝,交付使用后出现的裂缝称为晚期裂缝。

2 裂缝的原因分析

2.1 建筑设计方面原因 在现绕楼板平而形状突变的部位,由于应力集中现象,也会产生裂缝。在住宅卧室、起居室、电梯旁的平面形状不规则的部位,有时楼板遇到电梯开洞等位置,楼板的受力情况复杂,来自两方而的应力叠加而产生应力集中。在混凝土楼板的凹角部位就会产生大于混凝土抗拉强度的主拉应力,形成上下贯穿性裂缝。

2.2 使用环境方面原因 这方面主要指环境温度湿度的变化。尤其温度的变化是现浇钢筋混凝土楼(屋) 面板产生裂缝的原因。夏季由于受高温影响,外部建筑结构发生膨胀变形,使与其连接的现浇钢筋混凝土楼(屋) 面相应地发生变形,板内产生的拉应力,特别是在纵横外墙两方向的夹角处的楼面板呈现两个方向的拉伸应力,其主拉应力大于混凝土极限抗拉强度(2~3MPa)时,混凝土出现裂缝。这就是部分建筑楼面板在转角处容易发生近似45°斜裂缝的机理之一,通常这一裂缝是上下贯穿的。

2.3 混凝土材料的原因 混凝土材料的配比不当,粗细骨料的含泥量、水泥的品种、细度等也是产生裂缝的原因。随着城市环境保护的需要和高层建筑的发展,预拌(泵送)混凝土已成为混凝土供应的主要方式。为了达到运输、泵送和施工的要求,混凝土单位用水量和水泥用量明显加大,含砂率和坍落度也大于现场搅拌的混凝土,因此混凝土固体颗粒间的层间水和毛细孔大大增加,水泥石的凝胶体也随着水泥用量的增加而增加。

2.4 施工原因 施工过程中模板支撑不合理、拆模过早、施工作业人员随意踩踏抗负弯矩钢筋、过度振捣和压抹、养护不及时及缺乏必要的养护期、施工荷载控制不严等均是混凝土开裂的因素。

3 裂缝防止对策

材料的组成决定了混凝土的不均质性,内部固相、气相、液相及各种孔隙、缺陷、微裂等存在着相互作用。引起现浇混凝土楼(屋)面板裂缝的因素涉及设计方面、使用环境方面、材料方面和施工方面的各个环节,总结、分析裂缝的现状和成因,探索相应的控制对策,具有十分重要的意义。

3.1 设计中应采取的措施

3.1.1 目前的结构设计,主要根据混凝土和钢筋的弹—塑性确立的理论,包括极限强度、极限变形和极限裂缝三种极限状态为主的强度理论。因此设计时应分析建筑物竖向构件的刚度,充分考虑现浇混凝土竖向构件与楼板平面之间三维空间的内力分配和协调变形,楼板配筋中(尤其是建筑物端部和外墙转角处)应考虑侧向力或温度引起竖向构件与楼板之间的内力传递和变形问题,满足内外温差引起的应力需求和角端嵌固作用产生的负弯矩效应。

3.1.2 控制建筑物的长度,适当增设伸缩缝或后浇带,减少楼板的收缩膨胀影响。有预埋塑料管的混凝土楼面,应适当加大楼板的截面厚度,避免管线在楼板内十字交叉,管线位置以预埋在混凝土中性层为妥。

3.1.3 加强屋面保温隔热措施,降低阳光辐射导致屋面结构的升温,外墙面宜采用浅色装饰材料,增强热反射,减少热量吸收等措施对防止温度裂缝有一定的帮助。

3.2 混凝土的组成材料选择 在保证混凝土强度等级和满足施工需求的前提下,控制混凝土拌制时的水泥用量和用水量,能有效地减少混凝土毛细孔及收缩膨胀率较大的凝胶体总量,从而减少混凝土的干缩和化学收缩。合理的粗骨料级配、含砂率以及骨料含泥量小,砂的细度模量增大等是减少水泥、水用量的有效措施。另外,在混凝土拌制过程中掺入适量的减水剂和外掺材料(粉煤灰、矿粉等),能提高混凝土坍落度,减少水泥和水的用量,同时外掺料能与水泥的水化产物氢氧化钙发生二次水化反应,生成的胶体填充混凝土中的孔隙和毛细孔,对阻断毛细孔、致密混凝土、减少收缩、提高后期强度十分有利,对加大混凝土的流动性,提高泵送性能有积极的作用。

3.3 施工工艺应采取的措施

3.3.1 首先模板支撑体系必须具有足够的刚度,其竖向杆件、水平杆件、斜撑应具有整体稳定性,防止形成可变机构,设计时除考虑荷载(包括施工荷载和自重) 外,还应考虑混凝土浇捣时的侧向力引起模板支撑的整体侧移;在局部上应考虑横楞的间距,防止横楞之间模板的弯曲变形。

3.3.2 在混凝土浇筑过程中,要避免为减少拆、装泵管次数而将混凝土拌合物集中卸料,用振捣器赶料等现象,使大量浆体被赶走,粗骨料留在卸料部位,导致混凝土结构分布失匀,导致浆体多的部位出现塑性收缩裂缝和干缩裂缝。

3.3.3 使用木质模板应在混凝土浇捣前使模板充分湿润,浇捣后应及时覆盖,严防烈日暴晒和冰冻,一般应在初凝结束后开始浇水养护。天气越干燥,气温越高,浇水养护频率应加大;在气温较低的情况下,应采取适当的保温措施。

3.3.4 商品混凝土送达施工现场时,不得随意加水稀释,泵送混凝土在符合泵送条件下,配合比设计时尽量降低其坍落度和采用连续级配的粗骨料,并尽可能采用粒径较大的颗粒级配,这样既满足泵送要求又降低组成材料的比表面积,对减少砂率和减少水泥用量较为有利,最终能减少混凝土内部的空隙率和降低混凝土的收缩量。

4 结束语

混凝土裂缝的出现是不可避免的,关键问题在于如何将裂缝控制在可以接受的范围内,而不影响结构自身的使用和安全性能。

减少、控制混凝土楼(屋)面板裂缝的课题,既涉及设计、施工和原材料各个环节,也与工程所在地的环境(包括自然环境和建筑市场环境)、气候有密切联系,尚有待不断研究,不断完善解决办法。

参考文献:

[1]王铁梦.工程结构裂缝控制[M].北京:中国建筑工业出版社.1998.

[2]陈士良.现浇楼板的裂缝控制[M].北京:中国建筑工业出版社.2003.

[3]韩素芳,耿维恕.钢筋混凝土结构裂缝控制指南[M].北京:化学工业出版社.2004.

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