現(xiàn)澆混凝土樓板裂縫預(yù)防控制措施
2008-11-18 00:00
關(guān)鍵詞：現(xiàn)澆混凝土樓板；裂縫類型；成因；預(yù)防控制
在房屋建筑工程中，現(xiàn)澆混凝土樓（屋）面板是現(xiàn)代建筑的主要結(jié)構(gòu)形式之一，與預(yù)制混凝土板相比其結(jié)構(gòu)有較好的整體剛度，抗不均勻沉降性強(qiáng)，結(jié)構(gòu)安全性高，對(duì)結(jié)構(gòu)抗震有利。雖然投入較大，但隨著人們生活水平的不斷增長(zhǎng)和對(duì)安全意識(shí)的不斷提高，在房屋建筑工程中，越來越多的使用現(xiàn)澆混凝土樓(屋)面板，有些地區(qū)已明確規(guī)定在房屋建設(shè)中不準(zhǔn)使用預(yù)制混凝土板作為承重構(gòu)件。但是由于設(shè)計(jì)和施工等因素的影響，以及混凝土自身抗拉強(qiáng)度低、抗變形能力差、受拉時(shí)容易產(chǎn)生裂縫，當(dāng)裂縫寬度超過一定程度時(shí)，就要影響建筑的使用功能。一些已竣工房屋建筑的現(xiàn)澆混凝土樓(屋)面板，已出現(xiàn)了不同程度的裂縫，在社會(huì)上造成了一些不良影響，也使很多業(yè)主為此而擔(dān)憂。因此，必須采取措施，預(yù)防和控制混凝土裂縫的發(fā)生。
一、現(xiàn)澆混凝土板裂縫的類型及產(chǎn)生的主要成因
混凝土裂縫按形成原因可分為外荷載作用引起的結(jié)構(gòu)性裂縫和受變形變化引起的變形裂縫兩大類。前者是結(jié)構(gòu)受外荷載作用引起，通過合理的結(jié)構(gòu)選型及配筋，基本能避免產(chǎn)生結(jié)構(gòu)性裂縫；后者主要由于材料本身性質(zhì)，構(gòu)造措施不足，施工管理不善和溫差變化、不均勻沉降等多種原因引起?；炷灵_裂多數(shù)裂縫屬這種裂縫。而裂縫發(fā)生的部位最常見是在樓板的陽角，多種原因引起?；炷灵_裂多數(shù)裂縫屬這種裂縫。而裂縫發(fā)生的部位最常見是在樓板的陽角，其主要原因是混凝土的收縮特性和溫差的作用。同時(shí)，由于樓板陽角受到四周剛度較大的構(gòu)件(梁體或剪力墻)的約束，限制了混凝土樓板的自由變形，因而在溫差和混凝土收縮變化時(shí)，樓板陽角處容易產(chǎn)生裂縫。常見的混凝土樓板裂縫的類型及成因主要有以下幾種情況：
1．混凝土收縮變形引起的裂縫
混凝土收縮裂縫根據(jù)其形成的時(shí)間分為硬化前、硬化中和硬化后裂縫；初凝和終凝階段是混凝土膠結(jié)硬化的重要過程，也是裂縫的多發(fā)期，其龜裂就是常見裂縫之一。同時(shí)，混凝土因硬化而體積縮小，樓板四周受支座梁體的約束而不能自由伸展，當(dāng)收縮引起板產(chǎn)生的約束力超過一定程度時(shí)，早期混凝土強(qiáng)度極低又不足以抵抗，就會(huì)在板應(yīng)力相對(duì)較集中的板角處開裂，其走向與板的對(duì)角線相垂直。引起裂縫的原因包括：混凝土水泥用量、含水量、水灰比、坍落度等過大，骨料級(jí)配差；振搗不實(shí)或混凝土澆筑后氣溫高未及時(shí)養(yǎng)護(hù)或養(yǎng)護(hù)不到位，風(fēng)吹日曬后表面水分蒸發(fā)過快而急劇收縮開裂等。一般商品混凝土的收縮量要比現(xiàn)場(chǎng)攪拌混凝土大?，F(xiàn)澆混凝土樓板未能連續(xù)澆灌而設(shè)置施工縫后，新舊混凝土間形成接縫，如處理不當(dāng)，也容易因收縮而發(fā)生裂縫。
2．環(huán)境溫度變化引起的裂縫
混凝土線膨脹系數(shù)約為10×10－6/℃，即溫度每升高或降低10℃，混凝土?xí)a(chǎn)生0.01%的線膨脹或收縮，即熱脹冷縮變形。環(huán)境溫度變化影響了樓板及梁的變形與開裂，一般板的厚度遠(yuǎn)小于梁高，板全截面隨氣溫的變化而變化，而梁的截面高則大于板厚，溫差變形則大大滯后于板，特別是急冷急熱后尤為明顯。如氣溫驟降或曝曬后突受雨淋冷卻時(shí)，板收縮量突然變大而梁則大大滯后，使板收縮時(shí)受梁的限制產(chǎn)生拉應(yīng)力而開裂，板長(zhǎng)度越大，越易出現(xiàn)垂直于板長(zhǎng)邊的貫穿裂縫。而當(dāng)氣溫急劇升高時(shí)，板發(fā)生膨脹，而梁變形滯后則限制板的膨脹，使梁受拉，致梁側(cè)產(chǎn)生豎向裂縫，有時(shí)包圍梁腹截面。梁裂縫也可常見于屋面板隔熱差而板下通風(fēng)良好，夏季時(shí)板面溫度極高而板下溫度較低這種大溫差情況。
3．不均勻沉降引起的裂縫
由于沉降縫或伸縮縫的設(shè)置，往往給建筑物處理及使用帶來麻煩，較容易引起滲漏，所以一些建筑物沒有設(shè)置必要的變形縫。當(dāng)基礎(chǔ)沉降不均勻時(shí)，特別是對(duì)沉降相當(dāng)敏感的框架結(jié)構(gòu)，容易在不均勻沉降的相鄰柱位處產(chǎn)生沉降裂縫，同時(shí)墻體也會(huì)在相應(yīng)部位開裂。另外，轉(zhuǎn)角角柱處也是不均勻沉降開裂的多發(fā)區(qū)。
4．應(yīng)力集中引起的裂縫
主要出現(xiàn)在轉(zhuǎn)角處或結(jié)構(gòu)剛度突變的地方。當(dāng)平面布局凹凸較多時(shí)，轉(zhuǎn)角也較多，轉(zhuǎn)角處由于剛度突變形成薄弱部位，當(dāng)受到混凝土收縮、溫度變化或少許沉降差影響時(shí)，易產(chǎn)生集中剪拉應(yīng)力而開裂。切角裂縫一般不會(huì)引起墻體開裂。
5．預(yù)埋管線引起的線管裂縫
一些地區(qū)習(xí)慣于將PVC電線管預(yù)埋于樓板結(jié)構(gòu)中，且線管多層交差重疊，施工時(shí)為方便線管固定，將其綁扎在板底鋼筋上，造成混凝土澆灌后鋼筋與混凝土失去有效的結(jié)合，該處板的有效厚度大大減少，形成樓板的抗拉、抗彎薄弱點(diǎn)。在秋冬季節(jié)氣溫變化大、空氣干燥、濕度低等多種不利因素影響下，混凝土收縮加劇，導(dǎo)致樓板產(chǎn)生較大的內(nèi)拉應(yīng)力，于是在電線管預(yù)埋處的薄弱位置發(fā)生開裂，使內(nèi)拉應(yīng)力得以釋放。通常裂縫位于PVC線管處，縫寬約0.2～1.2㎜，且貫通板厚。
6．荷載作用下引起的結(jié)構(gòu)性裂縫
主要是結(jié)構(gòu)受外荷載或自重作用下，材料承載力不足或不起作用，板受拉或剪切破壞而產(chǎn)生的裂縫。這種裂縫除結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理外，施工管理不善，支座處負(fù)筋下沉或板厚不足是導(dǎo)致結(jié)構(gòu)裂縫的主要原因。當(dāng)負(fù)鋼筋下陷嚴(yán)重時(shí)，鋼筋無法發(fā)揮抗拉作用；或是板厚嚴(yán)重不足時(shí)，則會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)抗力下降，結(jié)構(gòu)抗力不足以抵抗拉應(yīng)力或剪切應(yīng)力而開裂，裂縫通常位于梁側(cè)且平行于板長(zhǎng)邊，嚴(yán)重時(shí)也可環(huán)繞四周梁側(cè)。此時(shí)板面將出現(xiàn)破壞性裂縫。
二、裂縫的預(yù)防和控制
根據(jù)裂縫產(chǎn)生的原因及多發(fā)部位情況，在工程設(shè)計(jì)中采用合理的措施，必然能預(yù)防及控制樓板裂縫的發(fā)生，從而加強(qiáng)混凝土樓板的抗裂性。
1．建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
平面布置上應(yīng)盡量減少凹凸現(xiàn)象，必要時(shí)設(shè)置變形縫。減少結(jié)構(gòu)在平面內(nèi)和上下層間的剛度突變，避免由此引起板角等薄弱部位的剪拉力集中，造成板剪拉開裂。當(dāng)不可避免時(shí)，應(yīng)局部處理加強(qiáng)，逐漸過渡。
2．控制變形減少沉降量
工程設(shè)計(jì)中往往重視結(jié)構(gòu)承載力驗(yàn)算，而忽視變形和沉降，由于變形或沉降差，樓板才會(huì)發(fā)生沉降裂縫和切角裂縫。一些地基地質(zhì)條件差，沉降變形大的建筑，產(chǎn)生裂縫的現(xiàn)象比地質(zhì)條件好、沉降量小的多得多。如支承于持力層較好的強(qiáng)風(fēng)化土或變形小的殘積土等土層，或者以端承樁為基礎(chǔ)的建筑，其沉降量很小，裂縫較少出現(xiàn)。而一些持力層較差的地質(zhì)由于基礎(chǔ)沉降量大，而易產(chǎn)生不均勻沉降，時(shí)常有樓板開裂的現(xiàn)象發(fā)生。所以，對(duì)地基地質(zhì)條件較差的建筑物，除應(yīng)滿足結(jié)構(gòu)承載力要求外，控制沉降變形是基礎(chǔ)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的關(guān)鍵因素。
3．設(shè)置后澆帶
后澆帶是施工期間保留的臨時(shí)性溫度收縮變形縫，是一種專業(yè)留設(shè)的特殊施工縫。當(dāng)樓板結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度超過40m～45m而不設(shè)縫，高低層相差大或地基變形大等可能導(dǎo)致沉降差時(shí)，適當(dāng)設(shè)置后澆帶，可以消除早期收縮和沉降差。對(duì)超長(zhǎng)板，后澆帶間距宜控制在25m～30m間，為消除沉降差而設(shè)置的后澆帶，應(yīng)根據(jù)功能性質(zhì)，從首層到天面層逐層設(shè)置，有地下室的也應(yīng)包含地下室剪力墻設(shè)置，并于主體結(jié)構(gòu)（含磚砌體等主要荷載）完成后再澆筑后澆帶。
4．剛體變化較大的地方增加負(fù)筋及板厚
在凹凸變化較大處或框剪結(jié)構(gòu)的剪力墻周圍，特別是剪力墻的樓梯間或電梯井周邊，其剛度遠(yuǎn)大于周邊結(jié)構(gòu)，極易因剪拉應(yīng)力集中而使剪力墻周圍板塊產(chǎn)生剪拉開裂。采用周邊板塊加大板厚，加大配筋率、配置雙層雙向鋼筋等技術(shù)措施，可有效抵抗剛度突變產(chǎn)生的剪拉應(yīng)力，避免產(chǎn)生裂縫。
5．增加構(gòu)造鋼筋及合理配置鋼筋，能明顯改善混凝土性能及控制裂縫的產(chǎn)生和擴(kuò)展。并對(duì)一些薄弱部位進(jìn)行加強(qiáng)處理。
?。?）在板陽角部分配置抗拉鋼筋，以減少產(chǎn)生切角裂縫。板周邊配置負(fù)筋，但不足以抵抗因變形引起的板角集中拉應(yīng)力，在板角增加抗拉放射筋（面筋），位置與產(chǎn)生裂縫的拉力作用方向一致，以角柱外角為極點(diǎn)，成放射狀布置，鋼筋全部錨固于角柱內(nèi)，可用9φ8＠100或9φ10＠100，長(zhǎng)度可接近板的中線，不宜小于2100，一旦太短，切角裂縫會(huì)外移至放射筋外圍。如果角板跨度較小，也可配雙層雙向鋼筋。
?。?）屋面板及梁由于受溫差的影響較大，較易因溫差驟變而產(chǎn)生溫度裂縫?？蛇m當(dāng)減少板分布鋼筋間距，如采用φ6＠200。另外，屋面框架梁腹板高大于300時(shí)，每側(cè)應(yīng)增加縱向構(gòu)造鋼筋，鋼筋直徑不小于φ12，間距不大于200，相應(yīng)可減少屋面梁產(chǎn)生橫向裂縫。
?。?）板面受力鋼筋按小而密的原則布筋，可有效減小溫差及收縮產(chǎn)生的裂縫。如某小區(qū)地下室頂板厚250，配雙層雙向φ12＠200鋼筋，頂板上僅覆土40㎝，出現(xiàn)數(shù)處裂縫；在小區(qū)的另一地下室頂板采用φ10＠140鋼筋等置代換，頂板上覆土60㎝，未出現(xiàn)裂縫。
?。?）提高混凝土等級(jí)和增加樓板配筋率。當(dāng)經(jīng)濟(jì)條件允許或建筑物需要時(shí)，提高混凝土強(qiáng)度等級(jí)，增加板的配筋量，可大大提高樓板的抗裂能力。
?。?）施工技術(shù)措施。為了減少裂縫，施工中還應(yīng)采取一些技術(shù)措施。如澆混凝土?xí)r應(yīng)鋪設(shè)臨時(shí)道路，避免對(duì)面層鋼筋的踩踏。另外，還應(yīng)注意對(duì)樓面混凝土的養(yǎng)護(hù)，可以采用蓄水養(yǎng)護(hù)或覆蓋麻袋保濕養(yǎng)護(hù)等措施，以減少混凝土干裂和塑性裂縫。
三、裂縫處理
雖然一般的非結(jié)構(gòu)性裂縫對(duì)結(jié)構(gòu)安全不構(gòu)成威脅，但會(huì)在一定程度上影響使用，對(duì)此可作修補(bǔ)。應(yīng)根據(jù)裂縫的性質(zhì)，區(qū)分處理，確保修補(bǔ)后裂縫不再擴(kuò)展，基本根治。對(duì)非結(jié)構(gòu)性裂縫，為防止裂縫處鋼筋受空氣侵蝕，確保鋼筋密封及使用壽命，可以使用封縫膠在板底封縫，再用高強(qiáng)結(jié)構(gòu)膠進(jìn)行灌縫（可視結(jié)構(gòu)膠膠性進(jìn)行自由滲透或壓力灌漿），并根據(jù)需要在結(jié)構(gòu)受力面粘貼高強(qiáng)碳纖維（寬400），可以達(dá)到標(biāo)本根治。
總之，要提高混凝土樓板抗裂性能，預(yù)防和控制裂縫的發(fā)生，需要從混凝土采取措施給以控制，做到預(yù)防為主，防治結(jié)合，才能得到滿意的效果。
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