韦健宾
(广西浩天建筑工程有限公司,广西 南宁 530000)
近年来,随着城市建设的迅猛发展,城市基础设施及民用、商业、工业等建筑物日益增加的同时,许多钢筋混凝土结构建筑物在建设和使用的过程中出现了不同程度、不同样式的裂缝,裂缝的扩展将引起结构物的渗漏,降低结构物的刚度、耐久性和抗震性能,随着裂缝的进一步发展,将可能会威胁到人的生命和财产安全。因此,正确认识钢筋混凝土结构墙体裂缝产生的原因,并对其采取相应的对策,以确保建筑物的安全和正常使用,是目前亟待解决的问题之一。在此,本文将主要谈谈钢筋混凝土墙体裂缝的成因及防治措施,以供参考。
剪力墙变形裂缝一般呈竖向,从下层楼板裂至上层楼板,且平行于短边,裂缝宽度不等,裂缝中部宽两缘窄呈枣核形,分表层、深层、贯通3种;另外,也有呈八字形的裂缝,其发生于窗洞角部斜向发展。
地下室混凝土墙体裂缝的位置与墙板短边平行或在变截面处,裂缝宽度在0.1~1 mm之间,深度有表层的、深层的和贯穿的,形状基本垂直,长度大部分是通长的裂缝。
当混凝土成形后,表面水分蒸发由表及里逐步发展,内外干缩量不一样,混凝土表面收缩变形受到混凝土内部约束或受其他约束产生拉应力,因而出现收缩裂缝。混凝土收缩分为自生收缩、碳化收缩、干缩和塑性收缩几种,其主要是由混凝土非荷载下的变形引起的。影响混凝土的非荷载变形的因素包括化学减缩、干缩变形和温度变化3种,其中干缩变形最为主要。
2.1.1 化学减缩引起的收缩裂缝
即指混凝土在硬化过程中,由于水泥水化生成物的固体体积小于水化前反应物的总体积,从而致使混凝土产生体积收缩。其收缩量随着混凝土硬化龄期的延长而增加,一般在4 d内逐渐稳定。
2.1.2 干缩变形引起的收缩裂缝
即指混凝土会因外围环境温度的变化,混凝土中水分蒸发而发生干缩,当干缩应力超过混凝土极限抗拉强度时,则表面被拉裂而产生干缩裂缝。这种干缩裂缝多数发生在表层很浅的位置,裂缝细微。但须注意的是,由于碳化和钢筋锈蚀的作用,干缩裂缝不仅严重损害薄壁结构的抗渗性和耐久性,也会使大体积的混凝土的表面裂缝发展为更严重的裂缝,影响结构的耐久性和承载能力。
钢筋混凝土结构随着温度变化会产生热胀冷缩变形,这种变形称为温度变形。形成温差除施工当日温度影响外还有混凝土内部因素,水泥的含量、水化热及混凝土中材料配合比、失水等。当温差变形受到约束,在混凝土内部即会产生温度应力,当这种温度应力超过混凝土的内外约束力(包括混凝土抗拉强度)时,混凝土即会出现裂缝。这种裂缝一般出现在混凝土浇筑后的3~5 d,初期出现的裂缝很细,随着时间的推移而继续扩大,甚至达到贯穿的情况。
房屋承受的荷载通过基础传到地基后,使地基压缩变形使房屋产生沉降。当地基不均匀沉降超过限度时,可能使建筑物发生倾斜与墙体开裂等事故,影响正常使用,危及安全。其地基沉降据分析可知:①附加应力相差悬殊,如建筑物高低层交界处,上部荷载突变,将产生不均匀沉降;②地基压缩层厚度相差悬殊,或软弱土层厚薄变化大;③地基土的压缩模量相差悬殊,地基持力层水平方向软硬交接处,产生不均匀沉降。
(1)严格控制原材料的质量,严把进货质量关,杜绝使用不合格的原材料,应优先选中、低热的矿渣硅酸盐水泥,以减少水泥用量和水化热;严格控制混凝土骨料的含泥量,改善骨料级配,配合比设计时最大限度地增加粗骨料用量,取最低的水灰比;严格控制混凝土坍落度,控制其含水量,保证混凝士的和易性。
(2)在混凝土中掺入补偿混凝土收缩的外加剂,如 UEA等膨胀剂,以改善混凝土的和易性,达到减少拌合用水和节约水泥的目的,选择外加剂时,应注意外加剂之间的相容以及与水泥的相容性。
(1)根据不同的墙体厚度,制定不同的防裂措施,对于较薄的墙体应采取较好的保温措施,推迟墙体内拉应力的出现,对于较厚的墙体应采取较好的散热措施,以减小墙体内的拉应力。
(2)墙体中的钢筋应有足够的配筋率,钢筋布置宜细而密。墙体中的钢筋除应满足强度外,还应充分考虑混凝土收缩而适当增配构造钢筋,同时可在混凝土保护层内加设防裂钢筋网片,以有效提高混凝土抗裂性能。
(3)留置伸缩缝和后浇带是防止收缩裂缝和温度裂缝产生的主要措施之一。
(4)根据地基土质情况,合理地选择基础类型。如对于湿陷性黄土地基,可采用灰土垫层,灰土挤密桩和采用条形砼刚性基础可改替地基土的强度,降低压缩性。
(5)遇地基软硬极不均匀、建筑物平面形状复杂、高低悬殊等不利情况时,可在特定部位设置沉降缝。沉降缝要求建筑物从屋顶檐口直到底部基础,把整幢建筑物竖向断开,分成几个独立的单元,这样每个单元建筑物的长高比小、整体刚度大,可自成沉降体系。
(1)混凝土浇筑时,应严格控制振捣的时间、位置、移动距离和插入深度,振捣要均匀,保证振捣密实,防止漏振、欠振和过振;浇筑后的混凝土,在振动时间界限以前,应进行二次振捣,以排除混凝土因泌水而在粗骨料、水平钢筋下部产生的水分和空隙,提高混凝土与钢筋握裹力,减小内部微裂,增加混凝土密实度,使混凝土的抗压强度提高 10%~20%左右,从而提高抗裂性,达到防止混凝土墙体裂缝的目的。
(2)在混凝土终凝以前,要用人工或机械多次抹压,防止表面沉缩裂缝的产生,以免影响外观质量。
(3)对于墙与板等截面相差较大的构件或结构,应先浇筑较深的部分,根据气候条件静停0.5~1.5 h后再与较薄部分一起浇筑,以防止沉降裂缝的产生。
(4)严格控制混凝土的入模温度,超过规定温度应停止施工,以保证质量。
(5)施工时,混凝土应尽可能一次浇注,不设施工缝,如因故必须间断,间断时间应小于前层混凝土的初凝时间或能重塑时间;如必须留置施工缝,则须严格按设计要求和施工技术方案确定,超长的墙体宜采用无缝跳仓施工技术,以有效控制其收缩、温度裂缝。
(6)施工完毕后,要注意加强混凝土的中期和初期的表面养护和保温隔热处理。为了减少升温阶段的内外温差,防止产生表面裂缝,混凝土浇筑完成后,应立即用塑料布或草帘子覆盖,并在终凝后立即进行洒水养护;混凝土表面不宜浇水养护时,应涂刷保护层,如薄膜养生液等。当发现表面有裂缝时,应及时抹压一次,再覆盖养护。
这是最简单和最普通的裂缝修补方法,用于修补对结构影响不大的静止裂缝。先用钢丝刷将混凝土表面刷毛,清除表面附着物,用水清洗干净,干燥后先用环氧胶泥、乳胶水泥等嵌补混凝土表面缺损,最后用所选修复材料涂抹。
即指施加一定的压力,将所选修补材料灌入裂缝内部,以达到修补裂缝结构整体性、耐久性和防水性的目的。该法适用于宽度较大、深度较深的裂缝修补,尤其是受力裂缝的修补。
将裂缝清扫干净并切割成槽状,然后嵌补各种粘结材料,如环氧树脂、环氧砂浆、沥青油膏、甲凝等,以便堵缝材料能很好地捣实。该法适用于数量较少的大裂缝和接缝的修补。
钢筋混凝土墙体裂缝虽然是一种比较突出的质量通病,但只要从材料、设计、施工工艺等多方面加强管理和控制,严格遵守施工规程,裂缝是可以得到控制和预防的。同时,对已发生的裂缝,根据其不同特点采用相应的处理方法,可使裂缝对构建或结构的危害降到最小。