武春阳
(中交建筑集团第二工程有限公司,南昌 330013)
现浇混凝土楼板虽然克服了传统预应力空心板拼缝的质量通病,但是由于设计或者施工原因,也遇到了现浇混凝土结构楼板裂缝的问题,一方面使得钢筋产生腐蚀变形,另一方面也影响了混凝土楼板的承载力,影响工程质量、建筑整体效果和建筑结构强度,甚至影响建筑物和使用者的安全。下面具体分析现浇混凝土楼板裂缝的种类和出现的原因,并提出合理的控制措施[1]。
从裂缝大小层面,可以将裂缝分为微观裂缝和宏观裂缝两种;从破坏应力层面,可分为压力缝、张裂缝、剪裂缝;从裂缝发生的位置层面,可分为沿墙边和梁边的裂缝、建筑四角的斜裂缝、横纵向贯通楼板的跨中裂缝、平行板面钢筋的裂缝、板内预埋管线周边的裂缝、施工缝或者后浇带处形成的裂缝[2]。
根据相关数据统计,现浇混凝土楼板裂缝的产生原因,排除施工原因外,还有设计原因,如在伸缩缝的位置设计布局不合理或者是建筑内部空间布置不合理等,都有可能会导致现浇混凝土楼板产生裂缝。具体体现为下面几个方面。
1)建筑结构设计不合理。建筑设计师在进行方案设计时,会采用不规则几何体的建筑造型,尤其在通风采光部位,更多地注重建筑外在效果和功能设计,而忽略了建筑结构问题,这样会导致结构刚度突变,相对应的部位和转角部位很容易发生应力集中裂缝。应力集中位置易发生变形而形成受力薄弱部位,当受到外部环境的变化,比如受力和温度等因素,极易出现开裂问题[3]。
2)建筑楼板配筋不合理。其一,如果现浇混凝土楼板配筋率偏低,会导致钢筋之间间距很大,结构不稳定;其二,现浇混凝土楼板采用双向板的设计原理,如有一面楼板未设置钢筋或者配筋不合理,会使双向板约束力不够。上述都可能导致裂缝的产生,常见的为纵向贯通楼板的跨中裂缝(见图1)。
图1 楼板渗漏结构与钢筋网分布吻合
3)楼板尺寸设计不合理。如果楼板体型不均衡,就会在相对薄弱的位置出现裂缝,由于尺寸等原因,如有些建筑物楼板体型过长,拉应力集中处抗拉能力低、结构设计不合理,就会出现裂缝[4]。
4)伸缩缝设计不合理。为防止建筑不均匀沉降,在建筑物的特定位置处会设置沉降缝和伸缩缝,但是因为设计人员并不具备伸缩缝的设计能力和计算能力,会导致伸缩缝缺失,这样当建筑受到不均匀沉降后,相应位置会发生沉降裂缝,墙体开裂进而引发在转角或者墙体位置处的楼板开裂的现象。
1)现浇混凝土楼板拆模过早。有些项目为了赶工期或者因为施工人员经验不足,在施工中,现浇混凝土楼板在未达到拆模标准就进行拆模,导致混凝土楼板早期强度不足,进行下一步荷载施加时,造成现浇混凝土楼板弹性变形,最终致使混凝土早期强度低,承受弯、压、拉应力,导致楼板产生断裂。
2)施工中钢筋得不到有效保护。在施工过程中,施工人员经验不足、素质水平不高、管理不善等原因,加上各工种交叉作业,会造成现浇混凝土楼板钢筋位置被踩踏或者受其他建材损坏,得不到有效保护,施工人员没有及时发现进行矫正修复,这就造成现浇混凝土楼板有效截面高度减小,应力集中,承载力不足,致使钢筋效力减弱,导致楼板产生裂缝。
3)板内预埋管线施工不当。很多项目会将电线预埋在现浇混凝土楼板中,为了节省工期,将多根管线集中布置,在实际施工过程中,将其绑在楼板内的钢筋上面,因为线管材料的特殊性,就会导致钢筋不能和混凝土进行最大程度的黏结,在没有采取其他加强措施的情况下,混凝土楼板结构不稳定,截面承载力减弱,如果遇到外部环境的影响,会引起楼板应力集中,在管线预埋位置处形成裂缝(见图2)。
图2 沿着预埋管开裂
4)施工荷载较大或者养护不到位。在实际施工过程中,会存在不同工种的交叉作业,这就会导致在现浇混凝土楼板浇筑完毕后,施工人员需在楼面上完成钢筋绑扎和材料调运工作,在现浇混凝土楼板还处于养护阶段,甚至还因为混凝土浇筑振捣不结实、混凝土在气温较高的情况下浇筑后没有迅速施行养护或根本不到位,不可避免会承载其他施工荷载,如振动荷载,这种不规范施工极易造成混凝土产生裂缝。
5)施工材料质量差及混凝土配合比不良。有些项目在施工管理水平有限、质量和成本管控不严的情况下,极易出现所用材料达不到标准,比如水泥安定性不够、水灰比大、砂石含泥量过大、级配差等都可能是楼板产生裂缝的最直接原因,不合理配比下,可能会出现微观裂缝,后期形成比较严重的宏观裂缝。
在完工后使用过程中,混凝土楼板产生裂缝时的膨胀系数会受周围环境温度的影响,根据相关数据可知,混凝土楼板产生裂缝时的膨胀系数大约是1×10-5/℃,即温度每升高或降低10 ℃,混凝土会产生0.01%的线膨胀或收缩。由此可知,受周围环境温度的影响,混凝土楼板会产生热胀冷缩,从而产生裂缝。
根据上述原因分析可知,因为建筑设计原因产生的裂缝,一般位置分布在阳角位置和楼板纵向贯通位置,如楼板的分离式配筋的负弯矩钢筋、角部附加放射钢筋的末端和外侧,针对此,我们要在设计时注意以下方面。
首先,应该配置双层双向钢筋来增强楼板抗的强度。为了避免贯通裂缝的产生,设计师应该控制混凝土材料的质量和与钢筋的配筋率,最好采用贯通式横向纵向布置钢筋或者采用辐射状配置钢筋,加强钢筋和混凝土之间的融合力和附着力。
其次,楼板伸缩缝设计。楼板内部的约束力直接影响着裂缝的产生,如果内部约束力强,则不易产生裂缝,反之极易产生裂缝,因此,楼板受到外界影响时的伸缩变形和其内部的约束关系密切。最直接影响的参数就是楼板伸缩缝的设计。因为我们要根据设计要求将楼板的伸缩缝进行合理的设计,降低现浇混凝土楼板受到内部、外部因素影响的可能性,以及裂缝产生的可能性。
最后,设计师在现浇楼板设计中,应充分考虑施工过程中以及地域性温度问题的影响。
4.2.1 宏观层面
首先,依据国家和甲方要求,在施工前,应该做好现场的布置规划和人员的培训工作,通过思想教育,让工作人员意识到现浇混凝土楼板施工的重要性。在施工人员密集的位置,要提前设置临时通道,必须搭设可靠的施工平台、人行走道,施工中应派专人护理钢筋,确保钢筋位置符合要求,并设专人移动操作马道。不能在楼板上走动。在施工中,要减少不同工种的交叉施工和荷载。
其次,控制混凝土楼板浇筑施工速度,满足养护质量。为了预防裂缝的产生,混凝土楼板的浇筑施工速度要严格按照相关规范的要求执行,对养护时间和养护质量进行严格控制,不能过早地进行交叉作业,亦不能过早地施加荷载。
最后,要科学安排施工计划,施工人员严格按照计划实施,如在楼板混凝土浇筑完成养护阶段,不可以使楼板承重,只能做一些基本的准备工作,如测量定位等,不能引起振动,也不能进行大面积施工,不能形成材料的堆积等,上述都是为了减少对楼板的冲击作用,进而降低裂缝产生的可能性。
4.2.2 微观层面
1)在施工时,要加强对现场材料的管理,严格控制混凝土原材料中水泥、沙石等质量,严格控制水灰比以及制浇筑流程和速度。
2)依据钢筋设计标准,要严格执行钢筋的绑扎工作,保证上下层钢筋位置的精准度。严格控制钢筋的间距和位置,采用双层双向钢筋时,也要保证施工的合理性,避免在混凝土养护阶段绑扎钢筋,造成已完工钢筋的变形或者偏移,建筑物端部房间外角应按设计要求设置放射加强钢筋,设计无要求时也应建议设计增设。
3)在混凝土楼板浇筑养护完毕,进行其他交叉施工作业时,不能集中吊卸施工,避免造成建筑材料的集中荷载在楼板上,应该设置特殊堆放区域或者分散放置来减少对混凝土楼面的荷载和振动。且在施工过程中,应该对材料做到轻拿轻放,避免引起振动,此外,楼板上吊装、运输、堆放材料、构件时,应采取措施减轻对楼板的冲击。外架采用悬挑外架时,对布设悬挑工字钢的楼板,应进行强度、刚度及局部承载验算。
4)在混凝土终凝前,通过二次抹压来提高混凝土的抗拉强度,能有效消除混凝土在收缩阶段产生的表面裂缝。
5)在拆除模板时,要控制拆除模板的时间,而且拆除时一定不能造成楼板的损伤,且拆除下来的材料一定要及时清走或者转运,不能短时间集中堆放在楼板上,避免混凝土楼板振动或者荷载过量形成裂缝。
6)板内预埋水平线管的直径不应大于板厚的1/3,并置于板底层钢筋之上。板内线管预埋宜避免交叉,确需交叉时应设接线盒。如图3 所示。
图3 设置角部放射钢筋或横纵贯穿钢筋
通过上述分析可知,了解裂缝的种类、原因和控制裂缝的措施,可以更好地降低裂缝产生的可能性,从源头预防裂缝的产生。项目人员应该从设计阶段重点考虑裂缝产生的可能性,将各种因素前置考虑,在施工过程中要严格遵循相关标准要求,对施工中的各个环节进行把控,采用科学的施工方法,保证设计的执行性和施工的合理性,避免裂缝的产生,保证建筑的质量安全。