浅论住宅建筑混凝土结构裂缝成因与防治

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浅论住宅建筑混凝土结构裂缝成因与防治

山东茂隆新材料 2020-11-16 2690


摘要:本文通过多年来的施工和监理工作的实践,总结和分析住宅工程中现浇钢筋混凝土结构裂缝的种类(收缩、温度、沉降等)、成因(设计、材料、施工等),从模板工程、钢筋工程、混凝土工程和施工现场管理等方面,研究探讨并提出相应的防治对策。

关键词:住宅;混凝土;裂缝;防治

近年来,随着社会主义市场经济的日益成熟,住宅分配制度改革和住房商品化的深入发展,广大住户成了住宅的实际投资者,其对住宅质量的标准和要求越来越高,并逐步转向功能质量和外观质量,因此,有关现浇混凝土结构裂缝已成为目前住宅工程质量问题的主流和市场投诉的热点, 广大住户作为住宅的消费者和投资者,对混凝土裂缝及因其而产生的使用功能和外观质量问题,反应极为敏感。

然而,根据近代工程材料学关于混凝土强度的亚微观理论研究以及大量工程实践所提供的经验都说明,结构物的裂缝是不可避免的。我们在这里可以混凝土的收缩裂缝来做一说明:测试可知,混凝土的收缩值一般在(4~8)×10-4,混凝土抗拉强度一般在2~3MPa,弹性模量一般在(2~4)×104 MPa,由公式ε=σ/E,可知混凝土允许变形范围在万分之一左右,而混凝土实际收缩在(4~8)×10-4,混凝土实际收缩大于混凝土允许变形范围,因此混凝土的裂缝是不可避免的。我们工作的关键不是完全消除裂缝,而是控制裂缝的宽度和深度,通过控制裂缝的外形和危害度,一是消除或化解住户对裂缝的畏惧心理和误解,二是消除或化解裂缝对使用功能与结构安全的危害程度。

因此,本文想通过多年来的施工和监理工作的实践,总结和分析住宅工程中现浇钢筋混凝土结构裂缝的成因,研究探讨并提出相应的防治对策。

1.裂缝的种类

从产生的原因来分,可分为塑性收缩裂缝、沉降收缩裂缝、凝缩裂缝、干缩裂缝、温度裂缝、炭化收缩裂缝、化学反应裂缝、徐变裂缝等。

从出现的形式来分,可分为45度斜裂缝、纵横向裂缝、长裂缝、不规则裂缝、贯穿与不贯穿裂缝等。

从出现的时间来分,可分为早期裂缝、中期裂缝和后期裂缝等。

2.裂缝的成因

2.1裂缝产生的设计原因

2.1.1结构计算提供的数据不准确,检查复核疏忽,使板厚偏薄、配筋间距偏大。

2.1.2设计时未充分估算到装修的恒载,使用活荷载,造成设计计算配筋率较小,而实际受力较大发生板下开裂现象。

2.1.3住宅平面设计长度超长,由于材料的收缩和温差引起变形影响,会造成墙体连同楼板的横向裂缝。

2.1.4顶层屋面板的温度应力大,高温下设计无可靠的保温隔热措施,使屋面板受温度影响较大,顶层板缝开裂较下层更多。

2.1.5结构设计中对温度应力与混凝土收缩应力的控制进行有针对性的配筋考虑不够。

2.1.6结构设计中对具有预埋管的楼板在板面裂缝的构造措施上的考虑不够。例如:PVC电管用得较多,在局部节点上还有十字交叉,不利于混凝土楼板发挥整体受力作用,因为PVC管与混凝土的握固力很小,PVC管密集部位的楼板变成了“夹心饼干”,大大降低了板在抗弯时的计算高度。

2.1.7开孔楼板,特别是开孔较大的双向板设计时,我们只考虑楼板在竖向荷载作用下的洞口四周加强配筋,而没考虑如果周围的支撑点上是剪力墙或深梁时,板与墙体或板与梁的变形协调问题。这时,如墙或梁刚度较大,板的孔边凹角处必然出现应力集中现象,开洞板发生翘曲开裂。

2.1.8采用不同混凝土级配时,在楼板与梁交接处处理不好,不同级配混凝土收缩变形不协调,也是造成楼板与梁、柱交接处开裂的原因之一。

2.2裂缝产生的材料原因

2.2.1混凝土塌落度过大。现今,商品混凝土已广泛应用于现在的建筑施工中,在实际施工中,为了保证商品混凝土的可泵性,部分楼板混凝土塌落度过大,导致混凝土流动性过大,为将来混凝土产生裂缝留下了隐患。

2.2.2混凝土配合比不当。为加快施工进度,施工单位常将柱、墙、梁板混凝土改为同一种强度等级,并一起浇捣。

2.2.3外加剂、掺合料掺量过多。这样会使混凝土早期强度偏低,抗拉强度达不到要求。

2.2.4原材料质量波动。混凝土生产前,未对原材料进行严格检验复试,个别水泥、外加剂、掺合料质量波动,粗细骨料含泥量超标,严重影响混凝土质量。

2.3裂缝产生的施工原因

2.3.1钢筋绑扎不规范,板中正负受力钢筋之间有效高度不够,局部钢筋保护层厚度无保证,使下部受力筋的抗拉强度不能有效发挥,此时产生的裂缝,严重时会是贯穿性的,易出现在板边及板中受力较集中的部位。

2.3.2为赶工期造成的裂缝。在现浇梁板混凝土低于规范允许的强度下,甚至在浇筑完的混凝土刚终凝后,即将成吨重钢管、钢筋、模板或红砖吊上去压在板上,材料重压和人员的踩踏,使板面混凝土内部胶结凝固受损,是导致板表面及贯穿开裂的原因之一。

2.3.3板中预埋各种管线直径较大,板混凝土包裹不严、厚度不够,混凝土浇筑时PVC管在混凝土自重作用下下沉,使板底筋保护层在振密实后变薄,胶结过程中干缩开裂。同样,PVC管在交叉处的板面筋保护层过薄,板面也会开裂。

2.3.4在浇筑混凝土时,板底筋无保护层垫块或垫块过少,双层钢筋中无马凳筋或马凳筋过少,混凝土面层会出现裂缝。

2.3.5板混凝土厚度不足也会引起板的裂缝出现。钢筋混凝土结构受力时,构件过薄刚度不足,板中受拉筋和受压混凝土的应力增大出现“超载”现象,混凝土因此开裂。

2.3.6混凝土由于多种原因实际的强度等级低于实际强度等级,导致混凝土在安全使用范围内因强度低过早开裂。

2.4裂缝产生的其他原因

2.4.1地基变形。地基的不均匀沉降是造成结构开裂的一个重要原因,裂缝的形状大小、部位及方向决定于地基变形的程度,由于地基变形造成的应力相对较大,裂缝的出现一般为贯穿性的。

2.4.2温差变形。混凝土也具有热胀冷缩的特性,当环境温度出现变化时,就会产生温差变形,由此产生的附加应力超过混凝土当时的抗拉强度时,混凝土就会产生裂缝。

2.4.3湿度变形。混凝土在大气环境中凝结时体积会逐渐减小,因此产生的裂缝较普遍,发展规律为早期快,后期慢。

2.4.4混凝土徐变。受弯构件截面混凝土受压徐变,可使构件变形量增加,造成开裂。

2.4.5受荷原因。结构受荷后产生裂缝的原因很多,施工中和使用中都有可能出现裂缝,如早期受震、拆模过早或方法不当等。普通混凝土构件一般在承受了40%~50%的设计荷载时可能出现裂缝,而构件的极限荷载往往都在设计荷载的1.5倍以上。所以一般情况下混凝土结构是允许带裂缝工作的,这类裂缝属于无害性裂缝。在钢筋混凝土设计规范中,区分不同情况,规定裂缝的最大宽度为0.2~0.3mm。

3.裂缝的施工防治措施

根据工程施工实践,主要应从以下几个环节加强管理,将施工中的裂缝原因得到克服和解决,使现浇混凝土楼板得到有效控制,保证施工质量达到设计和验收标准。

3.1模板工程

3.1.1保证模板的足够刚度。模板支撑的选用必须经过计算,除满足强度要求外,还必须有足够的刚度和稳定性,支撑立杆(φ48钢管)的间距一般不大于900mm。

3.1.2座在回填土上的模板支撑,填土应夯实,支撑下应加设足够的垫板,并有较好的排水措施。

3.1.3板底部支设底模时,下部木楞间距应不大于600mm。竹木胶合板节缝处应钉牢固,防止局部受压不均而发生翘曲变形。

3.1.4根据工期要求,配备足够数量的模板,保证按规范要求拆模。

3.2钢筋工程

3.2.1钢筋制作的规范性,重视钢筋的品种、直径、间距、上下层钢筋间的有效高度、锚固长度、附加弯起筋的位置、上下层筋的保护层厚度及分布筋是否符合要求。这些项目施工企业自检合格后,必须报请监理工程师确认,以确保准确无误。

3.2.2浇筑混凝土时,必须有专门的钢筋工护筋,当钢筋由于人员踩踏、震动错位、保护层不到位时能保证及时调整,使钢筋在混凝土中位置正确,符合设计要求。

3.2.3对于板周边支座处的负弯矩钢筋、板周边的放射形钢筋和阳台板钢筋,绑扎时位置必须正确,同时必须设置足够的钢筋支架,将上述钢筋牢固架设,支架的间距≤1m。

3.2.4严格保证钢筋位置。固定后的钢筋与模板之间必须严格按规范规定镶嵌保护层垫块。

3.3混凝土工程

3.3.1保证楼板厚度。应严格按设计和规范要求控制楼板厚度。浇捣混凝土前必须落实做好板厚控制措施。

沥青麻筋是有选有上等的麻筋,浸泡在技术人员研发的一款具有防腐性,沥青为主要材料的添加剂里面的一款产品。麻筋具有质地轻、强力大、防虫防霉、静电少、织物不易污染等特点。沥青是由不同分子量的碳氢化合物及其非金属衍生物组成的黑褐色复杂混合物,是高黏度有机液体的一种,呈液态,表面呈黑色,可溶于二硫化碳。沥青是一种防水防潮和防腐的有机胶凝材料。本产品主要用在伸缩缝、沉降缝等填缝材料。本产品施工非常方便,替代了原有的麻烦施工方法。我们一般是桶装的,只需要采购后,取出来就可以使用。沥青麻筋主要起防水、防杂物进入沉降缝内的作用,在填塞过程中,应填塞密实、牢固,在材料选用上,要选用优质合格的材料,麻筋为新的未变质的麻筋。

3.3.2严格控制用水量,混凝土浇捣时,必须在规定的塌落度条件下施工,以防止混凝土离析度过大,影响强度。

3.3.3混凝土终凝前必须用木批两次抹平。混凝土浇捣后,在终凝前须用木批进行两次压抹处理,以提高混凝土表面的抗裂能力。

3.3.4混凝土养护应充分、规范。混凝土浇捣后,12h内应对混凝土加以覆盖和浇水,浇水养护时间一般不得少于7d。施工现场必须安装供浇水养护的水管。高层建筑还须设计有足够扬程的临时用的水泵和水源。在养护期内,混凝土强度小于1.2MPa时,不得进行后续工序的施工。混凝土强度小于10MPa时,楼板上不得吊运堆放重物,在满足混凝土强度≥10MPa时,吊运重物时,重物堆放应采取有效措施,减轻对楼板的冲击影响。

3.4施工现场管理措施

3.4.1施工单位应按GB/T 19001—2000《质量管理体系要求》标准的要求,建立质量保证体系,落实岗位职责,确保人员能够胜任,加强过程控制。具体操作上,要做好项目工程师对技术人员和技术人员在控制裂缝方面的技术交底工作。

 3.4.2认真审查工程结构施工图,仔细检查钢筋配置、不同部位混凝土强度等级;屋面板的配筋设计构造要考虑温度应力的影响,使其在檐口部位的配筋、保温处理更合理。

 3.4.3在编制施工组织设计时,应将控制裂缝的措施,包括加强地基基础处理,保持结构稳定性的措施编入施工组织设计中,并督促项目部认真贯彻实施。

 3.4.4在施工图纸交底时,就钢筋混凝土现浇楼板在设计方面可能会出现裂缝的问题,如楼板L/H≥30、楼板厚度不够、钢筋间距过大、直径过小等,与业主、设计、监理研讨,取得有利于控制裂缝的一致意见,并形成会议记录。

 3.4.5合理确定结构施工工期。施工组织设计时对主体结构施工工期的确定必须科学合理,既要保证施工的连续性,更要保持前期施工结构的刚度、强度均已达到规范允许强度后才继续进行下一层结构施工。

4.裂缝的一般处理方法

预防板的开裂是施工控制的关键,已出现裂缝不处理是不能进行下道工序的。下面简单介绍几种对裂缝的处理方法。

4.1板上裂缝宽在0.2~1mm之间时,一般采用环氧树脂常用法修补。具体做法是:沿裂缝凿八字形凹槽,冲洗干净后,用环氧树脂掺已二胺、丙酮及二丁脂增加韧性,并同砂浆混合成稠糊状,压抹与板平。

4.2对于一般混凝土楼板表面的龟裂,可先将裂缝干燥后用环氧树脂液灌缝或将表面涂涮。

4.3板面上裂缝面积较大、较多时,用整体加固的方法处理,可采用覆盖钢丝网细石混凝土的方法,同时注意养护,以防开裂。

4.4裂缝宽度在1mm以上时,可用压力喷浆的方法补缝,采用素浆,但拌合用水必须掺入占水量20%的108胶拌浆。

4.5板下裂缝一般可不修补,如影响使用时要修补,如采用压力喷浆时高压浆可能会渗出板底,待终凝前铲平板面即可。

4.5通长、贯通的威胁结构安全的裂缝,裂缝宽度大于0.3mm的,可采用结构胶粘扁钢加固补强,板缝用结构胶高压灌胶。


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