建筑工程楼板开裂原因分析

顾建辉

摘要:为提高建筑结构的整体性及抗震性能,民用建筑普遍应用了现浇钢筋混凝土楼板,但现浇楼板开裂问题比较突出,直接影响到建筑质量。文章结合工程实例分析了现浇楼板发生开裂事故的原因,并对碳纤维布加固措施进行了阐述。

关键词:现浇混凝土楼板;开裂原因;碳纤维布加固

中图分类号:TV375文献标识码:A

文章编号:1674-1145(2009)33-0126-02

一、楼板常见裂缝特征

按照不同的分类标准,裂缝可以有很多种分类方法。比如:按裂缝的大小可分为微观裂缝、宏观裂缝;按裂缝的开展方向可分为斜裂缝、竖向裂缝、水平裂缝;按破坏应力可分为张裂缝、压裂缝、剪裂缝;按裂缝的深度可分为表面裂缝、纵深裂缝、贯穿裂缝;按裂缝生成的原因可分为荷载作用引起的裂缝、变形变化引起的裂缝(包括温度变化引起的裂缝,不均匀沉降引起的裂缝,材料收缩、膨胀引起的裂缝以及地震引起的裂缝);按裂缝的运动规律可分为愈合裂缝、闭合裂缝、稳定运动的裂缝、不稳定运动的裂缝。

如前所述,引起建筑物裂缝的原因很多,裂缝在建筑物各部位表现形式也各不相同,通常现浇砼楼板裂缝是由于荷载作用、地震力作用、地基不均匀沉降影响、材料因素、温差收缩作用、设计承载力不足等原因引起。大量工程实践现场调查表明,混凝土现浇楼板常见裂缝因变形作用引起的几乎占全部裂缝的85%以上,因荷载效应引起的裂缝仅占不足15%。而在这些变形裂缝中,以收缩变形作用为主引起的裂缝占绝大多数。混凝土现浇楼板常见裂缝有如下几类:(1)斜裂缝:该类裂缝主要分布在房屋四角及内外墙交接角部,且大多数裂缝穿透楼板,裂缝形态一般呈中段宽,两端窄,端头消失在圈梁边,与外墙夹角约成45度;(2)平行于楼板短边和长边的裂缝:这类裂缝常出现在楼板中部,多发生于楼板整体连续浇注的工程中;(3)穿线管位置裂缝:这类裂缝位于板内埋设线管的地方,裂缝分布沿线管走向。裂缝常常上下贯通,缝宽较大。

二、裂缝原因分析

(一)混凝土的组成材料、配合比等因素与楼板裂缝的关系

从混凝土的干燥收缩机理看,收缩主要是水泥浆体的收缩,凡是影响水泥浆体中湿度分布、孔隙孔径分布的材料因素都将影响混凝土的收缩。这些因素包括水泥品种、水泥用量、水灰比、掺合料、粗细骨料、外加剂等。混凝土实际上是粗细骨料与水泥浆体形成的混合材料,实际测得的混凝土收缩值是水泥浆体在骨料作用下的约束收缩,这些因素包括骨料的体积含量、骨料的粒径、骨料的级配、骨料的弹性模量、混凝土的强度以及混凝土的均匀性等。由于混凝土收缩的复杂性和组成材料的多变性,很难对混凝土组成材料对收缩的影响得出完整的结论。水泥用量、水灰比、单位用水量以及骨料不可能单独产生变化,混凝土中水泥用量和单位用水量的变化必然伴随水灰比的变化以及骨料体积含量的变化,因此在不掺加矿物混合料时,骨料体积和水灰比就决定了混凝土中水泥浆体组成材料,水泥用量、水灰比、单位用水量中任何因素变化对混凝土收缩的影响都是水灰比和骨料体积含量的共同作用。

(二)钢筋工程施工与楼板裂缝的关系

在所研究的几个工程实例中,经常发现一些楼板裂缝是顺筋开裂、一部分裂缝进行修复开槽时发现是线管埋设问题如多重管重叠、管线未固定于上下皮钢筋当中造成上下偏位导致的混凝土开裂、另外相当一部分是由于钢筋保护层厚度偏大或不够而导致的混凝土开裂,既存在于楼板面层也存在于天棚处。同时,钢筋在楼面混凝土板中的抗拉受力,起着抵抗外荷载所产生的弯矩和防止硅收缩和温差裂缝发生的双重作用,即使是由于温度应力导致产生的45度板角斜裂缝,设计方案往往布置了放射筋,但从实际效果看也是差异很大。

(三)模板工程支撑体系与形成楼板裂缝的关系

市场经济下的建筑市场,利润与成本是建筑企业长期思索的课题。而配备模板的套数与其周转期的长短,则直接关系着成本的大小。而因拆模过早,硅强度未达到或因模板支撑系统不牢,楼面施工荷载影响造成楼板超值挠曲,也会诱发各种形态的裂缝产生。

三、工程实例

(一)工程概况

北海市东航小区楼11栋,总建筑面积约70000 m2,楼板全为现浇楼板,板厚100mm,混凝土强度等级为C20,所用混凝土为工地现浇,小区在主体工程竣工完成后,其中9 栋楼普遍出现了楼板开裂现象,楼板开裂面积约5000m2,约占总面积的10%。经分析,该工程现浇混凝土楼板收缩开裂原因主要有以下几点:(1)混凝土配合比、水灰比欠佳;(2)水泥安定性不合格;(3)配筋和钢筋保护层厚度未达到设计要求;(4)施工人员施工不规范;(5)楼板厚度不够。

(二)加固方案

1.加固方案的选取。根据工程的实际情况,业主因为急要新房子,楼板裂缝的因要及时解决,以免影响业主心理,选取加固期限在二十天内完成。此外,加固过程不能过多减小层高,也不能过多增加楼层荷载,但加固质量必须满足安全及耐久性要求。为此,加固方案决定采用施工方便、工效高、质量易保证且基本不增加原结构尺寸的碳纤维布加固技术。

2.碳纤维布加固楼板机理及材料选取原则。碳纤维布加固技术是利用树脂类黏结材料将碳纤维布粘贴于混凝土表面,以提高构件的抗弯、抗剪、轴向抗压承载力、构件的刚度及延性,控制混凝土构件裂缝而开展的加固修补技术,用碳纤维布加固楼板的实质是对受弯构件抗弯承载能力的补强,其机理与传统的钢筋补强相同,应符合对受弯构件正截面承载力计算的基本假设,所粘贴碳纤维布的抗拉承载能力应与钢筋等效。

(三)加固步骤及施工组织

具体施工工序为:

1.定位放线。进行表面处理前按照加固设计图纸放线,准确定位需要粘贴碳纤维布的部位,随后对此进行混凝土表面处理。

2.凿除表面处理。对混凝土表层出现剥落、蜂窝、腐蚀等较大面积劣化现象的部位,将劣质层凿除后用环氧砂浆进行修复。使用混凝土角磨机除去混凝土表面的浮浆等杂质,直至完全漏出结构新面,将被粘贴混凝土表面打磨平整(尤其是表面的凸起部位),用气泵清除混凝土表面灰尘,然后用丙酮擦洗,待混凝土表面清洁干燥后再进行下一步施工。

3.材料粘贴:(1)涂刷底层树脂:将主剂与固化剂先后置于容器中,用弹簧秤计量,按主剂3:1(主剂:固化剂)的配合比配置底层树脂,均匀搅拌。因正值夏末,现场气温较高,配置剂量应控制在30 min 内用完。用滚筒刷将底层树脂均匀涂刷于混凝土表面,指触干燥后进行下一工序施工,固化时间一般为6 h左右。(2)找平处理:混凝土表面凹陷部位及模板接头等出现高度差的部位以找平材料填补,待表面指触干燥后方可进行下一步工序。(3)粘贴碳纤维布:按设计要求尺寸裁剪碳纤维布,将浸渍树脂(调配方法与底层树脂相同)均匀涂抹于所要粘贴的部位,涂刷厚度比底层树脂稍厚。然后用滚筒刷沿纤维方向对粘贴好的碳纤维布反复滚压,去除气泡,使浸渍树脂充分浸透碳纤维布,并用特制刮板将碳纤维布表面的浸渍树脂刮涂均匀,刮涂过程中不得损伤碳纤维布,待碳纤维布表面指触干燥后进行下一步施工。多层粘贴重复以上步骤,在最后一层碳纤维布的表面均匀涂抹浸渍树脂,并撒上细砂作表面粗糙处理,需要搭接时,沿纤维方向的搭接长度不得小于200 mm。

4.楼板厚度不够,建议一般楼板都要在110mm,其中屋面楼板都要120mm在比较合适。我自己住的私宅5层半,建筑面积660 m2,楼板全为现浇楼板,1～4层楼板厚110 mm ,屋面楼板厚度120mm,混凝土强度等级为C20 ,所用混凝土为工地现浇,到现在有15年时间了,一点裂缝都没有。

参考文献

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