常 虹
(安徽工程技术学校 安徽·宿州 234000)
根据工程实践证明,砖混住宅工程现浇楼板出现的裂缝,大多数分部在有贮藏室的一层楼面,二层和顶层次之,中间楼层出现裂缝的几率较小;有50%左右的裂缝为贯通性裂缝,裂缝的宽度一般在0.05~0.50之间,其主要形式为:
1.房间内平行短跨主要受力钢筋方向的裂缝居多,楼房短向的裂缝居多;大多数房间有一条裂缝,多位于房间的中间1/3范围内,也有的位于墙根部位,但单纯板底裂缝甚少。
2.板角裂缝多出现在房间的外墙墙角部位,内、外门口交接处也易出现裂缝,客厅等房间出现对角裂缝,楼梯间住房门口平台中间裂缝等。
根据王赫教授在《建筑工程质量事故》一书中关于裂缝的理论论述,钢筋混凝土结构产生裂缝的原因共7大类42条。根据工程事故的实际调查,砖混住宅工程现浇楼板产生裂缝的主要原因是:混凝土干缩变形、温度变形及二者叠加作用引起的混凝土裂缝,并且多发生在春秋季节。干缩裂缝
混凝土在空气中凝结硬化时,由于混凝土内部毛细管水和凝胶水蒸发的相继作用,使混凝土体积逐渐减小,这种现象称为混凝土的干缩。由于结构的约束作用,当收缩应力大于混凝土抗拉强度时所产生的裂缝,称为“干缩裂缝”或“收缩裂缝”。
混凝土在空气收缩裂缝由两部分组成,一是湿度收缩,即混凝土中多余水分蒸发,体积减小而产生收缩,这种收缩占整个收缩量的80%~90%;二是混凝土的自收缩,即水泥经过水化反映,使形成的水泥骨架不断紧密,从而使体积缩小。试验证明,混凝土收缩的整个过程将持续2年以上。
混凝土的干缩变形对混凝土的危害较大,能使混凝土表面出现较大应力,而在结构薄弱部位开裂,严重影响混凝土的耐久性。实际上,混凝土结构的干缩是一个非常复杂的变形过程,影响收缩的因素很多,其主要影响因素有:
(1)水泥的品种。水泥颗粒越细,其在空气中的收缩越大,因此,高强度等级水泥制成的混凝土其收缩较大。
(2)水泥用量及水灰比。水泥用量越多,其收缩越大;水灰比越大,湿度收缩大,其收缩也大。
(3)集料的性质。若集料的弹性模量大,则收缩小;反之,则收缩大。
(4)混凝土质量。在混凝土浇筑施工中,振捣越密实,其收缩越小。
(5)构件的体积与表面积的比值。其比值越大,暴露于空气中的混凝土越小,其收缩则越小。
(6)养护条件。混凝土的凝结硬化过程中,能按标准对混凝土进行湿养护,其收缩大大减小。有资料表明,湿润养护的混凝土其极限拉伸值,比干燥环境养护的要大20%~50%。
(7)使用环境的湿度。使用环境湿度大时,混凝土结构的收缩小。带贮藏室的一层楼面,由于贮藏室一般通风差,空气比较干燥,所以一层地面的收缩裂缝较多。
混凝土与其他材料一样,具有热胀冷缩的基本性质,其膨胀系数一般为 (1.0~1.5)×10-5混凝土受冷缩的影响大于热胀的影响。当环境温度低于成型时的温度时,混凝土就容易产生收缩,混凝土结构收到约束的限制,将在结构中产生拉应力。当这种拉应力超过混凝土的极限抗拉强度时,则会产生裂缝。
工程中常见的温度裂缝有两大类:一类是内约束裂缝,是由于混凝土内外温差过大而引起的。从理论上计算可知,混凝土表面温度骤降,超过5~7℃就有可能引起裂缝。这种裂缝多发生在混凝土凝结硬化的早期,通常只在混凝土的表面出现,表层以下仍保持结构的完整。另一类是外约束裂缝,是由于平均温差过大引起的。如住宅楼现浇面,其四周墙体的固端约束相当大,现浇板裂缝多发生在施工后2~3个月或更长时间,多在结构物的中端出现,裂缝多为深进的或贯通的,破坏结构的整体性。
(1)角裂。有的属于设计或施工中没按要求配置足够的负筋及放射筋,或者施工中产生钢筋位移,有的板的厚度不够,刚度不够,在角部产生较大的负弯矩,而且在干缩及温度应力的共同作用下,致使板角产生角部斜向裂缝。
(2)在门口、穿线管走向部位及其变截面和产生应力集中的部位,也易产生裂缝。
(3)现行结构设计若从经济方面考虑,一般板的厚度较薄,刚度较小,对抑制混凝土的收缩及温度裂缝非常不利。如我国规范要求现浇板厚度不小于板跨度的1/40(连续板)或1/35(简支板),而美国规范规定分别是1/24~1/28或1/20。日本有关资料表明,板的厚度在140㎜以上才能达到防止混凝土干缩和温差裂缝的要求。
(4)普通钢筋混凝土构件内力不到30%极限荷载时,若混凝土达到抗拉强度,钢筋应力为50~60Mpa,就会出现板底裂缝,裂缝宽度在0.05~0.10㎜左右。
(5)在混凝土的强度达到5Mpa之前,过早上人砌砖或施工过程中超载,扰动了混凝土的内在质量,使混凝土存在潜在质量损伤,而导致裂缝产生。
砖混住宅工程现浇楼板产生裂缝的原因是多方面的,既有建筑材料方面的问题,也有设计和施工方面的原因。因此,要想避免这一质量通病的发生,必须从设计、材料、施工三个方面入手,实行综合治理。
(1)建议板跨超过4m的楼板其板厚不小于140mm,其余小房间板厚不小于120mm,厨房、卫生间等潮湿房间不小于100mm。为避免房间净高的减少,要求按施工混凝土工艺施工,可省去顶棚抹灰及地面找平层工序,两面的平整度控制在5mm/2m之内。
(2)现浇板配筋应当进行抗裂验算,最好采用细密配筋方案,角部放射筋按构造要求配置,每50m长度设置温度伸缩缝(或后浇带)。沉降缝(或抗震缝)应按规范要求设置。
(3)房间相邻板的负弯矩钢筋宜采用整筋配置方案,这样不仅有利于下料,而且有利于保证钢筋的定位。
(4)板内穿线管应采用钢管,沿管方向应增加Φ4@150、宽500mm的钢筋网片,做到在应力集中部位有双层布筋。
(1)楼板应采用冷轧带肋钢筋,禁止使用光圆钢筋,以增强钢筋与混凝土的握裹力,减小钢筋的弹塑性变形,进而增强混凝土的抵抗变形能力。
(2)选用收缩性较小的水泥品种。高铝水泥及早强水泥其收缩值均比较大,在正常施工条件下,一般不宜选用,可选用普通硅酸盐水泥和矿渣硅酸盐水泥。
(3)在设计和施工许可的情况下,应优先选取颗粒较大的粗集料,以减小混凝土的收缩。
(4)大部分外加剂能增加混凝土的收缩,这对裂缝的控制是不利的。因此,外加剂(如早强剂、缓凝剂、减水剂、引气剂等)的掺量,必须符合试验要求,千万不可过量。否则,混凝土的收缩量将增大。建议选用JD-JS减缩防裂剂。
根据工程实践经验证明,施工质量的优劣是造成楼板裂缝多或少、裂缝宽度大或小的重要原因。建筑物的施工周期一般都比较长,影响施工质量的因素也比较多。因此,搞好施工质量控制是防止现浇板不产生裂缝或少产生裂缝的重要环节,必须引起建设、监理、质量监督、施工单位的高度重视。
(1)模板工程
1)各类模板应具有足够的强度、刚度和稳定性,以防止模板产生变形或下沉。严禁模板隔离剂污染钢筋即混凝土的施工缝部位。
2)楼面模板应按清水混凝土工艺要求施工。模板安装时的标高、平面尺寸、轴线一定要准确,并在允许偏差范围内。其允许偏差为:标高±3mm,轴线±5mm,平整线±3mm。
3)为减少混凝土结构自重状态下的拉应力,施工中不仅不允许现浇楼面有自然下垂的现象,而且原则上现浇楼面全部按短跨长度的1/1000~3/1000起拱。
4)现浇楼面的模板及其支架拆除时,混凝土强度必须符合设计及施工荷载的要求,以防止板面混凝土在拆模式受振或顶裂。
(2)钢筋工程
1)楼板所配置的钢筋网为双向受力钢筋,为保证其整体性,其交叉点必须全部绑扎牢固,不得有松懈。
2)由于楼板的厚度较小,所以钢筋网的保护层应采用专用塑料垫块等有效措施控制。
3)在绑扎负弯矩钢筋时,采用预先制作好的“铁马”垫至设计高度,间距掌握在1m左右为宜;在浇筑混凝土时,一定要做好防护刚进的工作,凡被碰倒货变形的钢筋,应随时修复到位。
4)拐角处的放射及应力集中部位(如门口、孔洞等)的附加钢筋千万不可漏放。
5)如果需要在楼板内设置预埋管时,应放在楼板的中间部位,避免预埋管与板底钢筋接触。
(3)混凝土工程
1)应加强对原材料的质量检查,优化混凝土配合比设计,采用良好的集料颗粒级配,尽量采用稠度低的低流动性混凝土配合比,施工中应严格控制混凝土的水灰比、砂率、沙石含泥量,以提高混凝土的抗裂性。
2)在拌合混凝土时,首先要控制好原材料每盘重量的偏差,不得超过施工规范的规定:水泥、混合材料、水及外加剂的允许偏差为±2%;粗集料和细集料的允许偏差为±3%,以确保符合设计的要求。其次,要采用新的搅拌工艺,如分次投料搅拌工艺、高速搅拌机等,禁止采用人工拌合混凝土。
3)浇筑楼板的虚铺厚度应略大于板的厚度,先用平板式振捣器垂直浇筑方向来回振捣后,再用3m长木杠将混凝土赶平,在终凝前进行二次抹压,以解决混凝土的塑性收缩裂缝。
4)混凝土施工缝应设置在结构受力较小且全局便于施工的部位。调查结果表明,在楼面设置施工缝的部位出现的裂缝较多。对砖墙承重的楼面,施工缝留置在单元分户墙的轴心位置比较恰当合理、在施工缝处继续浇筑混凝土时,已浇筑的混凝土抗压强度不小于1.2Mpa。
5)保证养护条件是提高混凝土质量的重要措施。在自然养护条件,应在混凝土浇筑完毕10~12h(夏季可缩短2~3h)内,立即用苇帘、砂等进行覆盖并及时洒水养护。在有条件时,也可采用密封保水法,如在混凝土表面覆盖塑料薄膜或喷一层氯偏乳液养护剂,以保持混凝土具有足够的湿润状态。
夏季施工或大风季节施工,混凝土的成型温度高及水分散发快,应当适当延长养护时间并加强施工中对养护的监督,冬季施工要注意混凝土的防冻。
6)混凝土之上砖墙的砌垒时间要适宜,应在楼板混凝土强度达到5Mpa以上后进行,并严格控制集中施工荷载不得超载。
7)工程竣工尚未交工验收的空置房间,应注意经常开窗或洒水,以保证室内的相对湿度不低于85%。
王铁梦教授在《工程结构裂缝控制》中认为:“由于变形引起裂缝,只需根据防水、防渗、防气、防辐射、美观及使用要求进行控制,且不必再规范中明确规定,而可由用户提出要求,留给设计者和施工人员自己解决。一般只须封闭裂缝即可解决问题。”由此可见,对一般性变形引起的裂缝,可根据实际情况采取以下治理措施:
1.当混凝土结构裂缝宽度小于0.15mm时,应用LCT型混凝土维修高分子聚合物水泥材料和施工工艺进行涂抹封闭处理。
2.当混凝土结构裂缝宽度大于0.15mm时,应用LCT型混凝土结构胶粘剂材料和施工工艺进行处理。
3.关于混凝土结构维修设计、施工及验收,要严格执行《混凝土维修工艺和材料的开发技术规程》(Q/JT141-D01.01-1999)的有关规定。
[1]王赫编著.建筑工程质量事故分析。北京:中国建筑工业出版社,1999
[2]陈晓华著.预应力管桩质量通病及防止。建筑技术开发2002.