住宅楼屋面裂缝成因分析与处理

■廖翌宇 ■福建钢松地产开发有限公司，福建 三明 365000

1 工程概况

三钢青山三村27、28 栋等住宅楼，人工挖孔桩基础，均为框架结构。原图纸设计的露台屋面做法见图2 为:屋面结构板、20 厚1∶3 防水砂浆层，2 厚911 防水涂料、25 厚挤塑板隔热层、40 厚钢筋砼层。原设计露台屋面层结构板厚度为100mm，砼强度等级为C25。受力筋保护层为15mm，分布筋保护层10mm，楼板配筋见图1。(后业主在装修过程中增加了铺贴了面砖层，屋面荷载有所增加)。主体施工过程中砼试件抗压强度检验合格，地基土质，各分项隐蔽工程均由各责任主体验收合格，施工、监理、质监站对现场达到28d 龄期的柱、梁、板进行全面抽查检测，均达到设计要求。在整个施工过程中，未发现任何异常现象。

2 问题的出现

竣工后2～3 年，其中顶层住户楼中楼露台相继发现屋面结构板有小面积微裂情况(其余的三村60、61 栋，三村20～22 栋也局部出现这样情况)。原来裂缝较细较短，住户当时也没在意。后来裂缝有所发展(处理前已基本处于稳定状态)。并在少数部位出现渗漏现象(大多数是出现在照明灯的附近处)。裂缝部位都有管线穿过，且裂缝全部平行于板的长边方向。在最接近楼板中间地方明显，远离中部裂缝逐渐变细直到消失。屋面发生漏水现象:一般是下雨时不漏，等到第二天雨后天晴温度升高后，水才从裂缝中渗漏下来，很有规律。

3 裂缝成因分析

3.1 定性分析

根据现场裂缝的形式及其分布情况分析，结合外部环境影响，综合考虑，主要原因有以下几点:

(1)维修过程中将发现漏水的屋面板上方凿开防水、隔热、装饰面层检查，发现证实了以下问题:发现挤塑板隔热层及其上下的玻璃纤维布隔离层都浸满了大量的雨水。钢筋砼层的钢筋网片相互之间没有搭接和绑扎不到位，位置没有垫高，全部位于细石砼层的底部，没有完全起到抗拉抗裂的作用;分隔伸缩缝，象征性地割缝，缝宽只有2mm，没有按设计的要求在缝内填防水油膏，而是象征性地灌了普通沥青，一定时间后即变硬开裂渗水，使挤塑板隔热层进水，隔热效果变差。加之屋面的911 防水层施工时的厚薄不均匀、弹性和延性较差(这已从凿开的屋面柔性防水层部位的检查中得到了证实)，在其薄弱处就会产生断裂漏水。

(2)现场考查过程中发现:屋面垫层内铺设的暗装水管、电线套管铺设不当，如水管、电线套管铺设不够牢靠、集中铺设、上下交叠铺设致使水管、电线套管上皮在垫层厚度1/3 以内，保护层厚度不足都可能造成板面沿管线长度方向产生裂缝。裂缝的位置正好有预埋管通过，并且预埋管的管径多为1.5～2.5CM，由此会使该处屋面板的实际厚度减小，一定程度削弱了屋面板在该截面的承载力和抗变形能力。

(3)楼板结构混凝土本身的收缩影响。混凝土引起收缩的原因，在硬化初期主要是由于水泥的水化作用，形成一种新的水泥结晶体，这种结晶体化合物较原材料体积小，因而引起混凝土体积的收缩，即所谓的凝缩，后期主要是混凝土内自由水蒸发而引起的干缩。而且，如果混凝土处在一个温差变化较大的环境下，将会使其收缩更为加剧。如施工发生在夏季炎热气温下，石子表面温度升高，使石子体积膨胀，拌制成混凝土后，石子受冷收缩，使混凝土表面出现发丝裂缝;混凝土浇捣后未及时浇水养护，混凝土在较高温度下失水收缩，水化热释放量较大，而又未及时得到水分的补充，因而在硬化过程中，现浇板受到支座的约束，势必产生温度应力而出现裂缝，这些裂缝也首先产生在较薄弱的部位。

(4)温差变化较大，也会引起一定的裂缝。地处亚热带地区的福建，夏季晴天的太阳辐射十分强烈，午后屋面表层的温度可达50℃以上，表层下面隔热层中的积水温度也可达45℃以上。隔热层被水浸湿，导热系数增大，由于隔热层中水的上面有厚达40mm 厚的钢筋砼及面(大理石)砖整体面层，水受热产生的水蒸汽无法顺利排出，会对其下面的钢筋砼屋面板产生较大的压力。这就使钢筋砼屋面板在夏季晴天午后的高温时，承受了大于原来考虑的荷载，附加的荷载可能会使钢筋砼屋面板产生超过规范允许的裂缝宽度。

3.2 定量分析与计算

根据《砼结构设计规范》GB50010-2002，对该露台的钢筋砼屋面板进行装修后的正常情况下及隔热层进水情况下的两种裂缝宽度分析和计算。

3.2.1 荷载计算

(1)永久荷载(自上而下)

材料名称 自重(KN/m2)

装修面砖 0.3

15mm 厚水泥砂浆 0.3

40mm 厚钢筋砼层 1.0

玻璃纤维布 0.02

25mm 厚挤塑板隔热 0.0125

2mm 厚911 防水涂料 0.04

20mm 厚水泥砂浆找平层 0.4

100mm 厚钢筋砼楼板 2.5

15mm 厚混合砂浆天棚装饰层 0.3

吊顶灯具等 0.02

合计: 4.89

(2)活荷载: 2

(3)隔热层进水后增加的附加荷载

水重 0.1

50℃时水蒸汽产生附加荷载 1.63

合计 8.62

(查水蒸汽表，50℃温度时，其蒸汽压力为12.3kpa，即12.3KN/m2)考虑面层和楼板中间不是全密封的状态，即不可能产生那么大压力，可以考虑50℃温度时水蒸汽产生附加荷载(隔热层以上的荷载):0.3 +0.3 +1.0 +0.02 +0.0125=1.63。

由以上得到:

在正常情况下露台产生的屋面荷载为:

q1=q1=4.89 +2=6.89KN/m2

隔热层进水后，夏季晴天午后的露台屋面总荷载为:

q2=q1+0.1 +1.63=8.62KN/m2

3.2.2 屋面板跨中弯矩的计算

计算跨度Lx=3300mm，Ly=3600mm，双向板长宽比K=0.917，砼强度等级C25，板厚h=100mm。根据裂缝的分布特征及位置可以确定，该裂缝属现浇板跨中(即跨中弯矩处)的应力集中处先发引起的裂缝。由于短跨跨中弯矩大于长跨跨中弯矩，在这里取短跨跨中的最大跨中弯矩值来考虑。按静力计算手册考虑活荷不利布置，把数值代入MorGain 结构设计程序中的双向板的设计计算得出平行于Lx 方向的跨中弯矩Mx:

(1)正常情况下:

Mx=Max{Mx(L)，Mx(D)}=Max{2.735，2.519}=2.735kN·m

(2)隔热层进水后，夏季晴天午后情况下:

Mx=Max{Mx(L)，Mx(D)}=Max{3.293，3.124}=3.293kN·m

3.2.3 屋面板裂缝宽度计算

《砼结构设计规范》GB50010—2002 第8.1.2 条规定:按荷载效应的标准组合并考虑长期作用影响的最大裂缝宽度(mm)可按下列公式计算:

式中:αcr——构件受力特征系数，对受弯构件αcr取2.1;

ftk——砼轴心抗拉强度标准值;

σsk——按荷载效应的标准组合计算的纵向受拉钢筋应力，受弯构件

ρte——按有效受拉砼截面面积计算的纵向受拉钢筋配筋率。

(ρte=当ρte＜0.01 时，取ρte=0.01;)

Es——钢筋弹性模量(HPB235 取2.1 ×105N/mm2);

C——砼保护层厚度，当C ＜20mm，取C=20mm;

deg——纵向受拉钢筋的等效直径mm，(vi光面钢筋取0.7);

取1m 板宽来计算，屋面板有关参数:ftk=1.78，As=279(受拉区纵向钢筋截面面积)当c=15 ＜20，取c=20，h0=100-(15 +0.5 ×8)=81，

把以上参数代入公式中:

3.2.4 分析结果

通过以上的分析和计算，两种情况下的产生的裂缝宽度都远小于规范规定的最大裂缝宽度限值0.2mm，对工程结构的承载力、稳定性、刚度以及安全使用不构成威胁，故该屋面楼板裂缝为非结构性裂缝。但该裂缝的出现即影响美观使用，又会使楼板结构钢筋受渗漏水、潮湿等影响而腐蚀生锈，长久将影响结构构件的耐久性，因而宜尽早采取措施进行处理。

4 处理措施

处理措施须达到两个目的:阻止裂缝继续开展;屋面不再渗漏。基于这两点基本要求，我们采取了以下处理方法:

(1)裂缝处理。清除屋面结构板上原有施工层，对有裂缝的楼板进行修补，沿裂缝方向将裂缝切成V 形凹槽，深约25mm，宽约30mm，冲洗干净待干燥后使用环氧树脂胶泥封堵，最后用1∶1 水泥砂浆做保护。

(2)钢筋砼层设置分隔伸缩缝，宽度上面为15mm、下面为20mm，要求用防水油膏填缝。严格按规范重新施工防水层，防水层与原设计一致，为两布(玻纤布)三涂(91l 涂膜)。

(3)减少因太阳直射所产生的温度应力对屋面结构板的影响。为了降低温度应力对屋面结构板的影响。在防水保护层上设置一层架空隔热板，起隔热屏障作用。做法为详见图3。

图3 屋面处理做法

5 结语

通过合理的定性和定量分析并采取相应的处理之后，我们对屋面裂缝位置的下方卧室天棚中渗水痕迹重新做了涂料粉刷以便观察。历经暴雨和时间考验，裂缝不再出现，渗漏迹象得到控制。

［1］建筑结构荷载规范(GB50009—2001)(2006 年版).

［2］混凝土结构设计规范(GB50010—2002).

［3］工程常用物质的热物理性质手册.