建筑工程樓板開裂原因分析

顧建輝

摘要:為提高建筑結構的整體性及抗震性能,民用建筑普遍應用了現澆鋼筋混凝土樓板,但現澆樓板開裂問題比較突出,直接影響到建筑質量。文章結合工程實例分析了現澆樓板發(fā)生開裂事故的原因,并對碳纖維布加固措施進行了闡述。

關鍵詞:現澆混凝土樓板;開裂原因;碳纖維布加固

中圖分類號:TV375文獻標識碼:A

文章編號:1674-1145(2009)33-0126-02

一、樓板常見裂縫特征

按照不同的分類標準,裂縫可以有很多種分類方法。比如:按裂縫的大小可分為微觀裂縫、宏觀裂縫;按裂縫的開展方向可分為斜裂縫、豎向裂縫、水平裂縫;按破壞應力可分為張裂縫、壓裂縫、剪裂縫;按裂縫的深度可分為表面裂縫、縱深裂縫、貫穿裂縫;按裂縫生成的原因可分為荷載作用引起的裂縫、變形變化引起的裂縫(包括溫度變化引起的裂縫,不均勻沉降引起的裂縫,材料收縮、膨脹引起的裂縫以及地震引起的裂縫);按裂縫的運動規(guī)律可分為愈合裂縫、閉合裂縫、穩(wěn)定運動的裂縫、不穩(wěn)定運動的裂縫。

如前所述,引起建筑物裂縫的原因很多,裂縫在建筑物各部位表現形式也各不相同,通常現澆砼樓板裂縫是由于荷載作用、地震力作用、地基不均勻沉降影響、材料因素、溫差收縮作用、設計承載力不足等原因引起。大量工程實踐現場調查表明,混凝土現澆樓板常見裂縫因變形作用引起的幾乎占全部裂縫的85%以上,因荷載效應引起的裂縫僅占不足15%。而在這些變形裂縫中,以收縮變形作用為主引起的裂縫占絕大多數?；炷连F澆樓板常見裂縫有如下幾類:(1)斜裂縫:該類裂縫主要分布在房屋四角及內外墻交接角部,且大多數裂縫穿透樓板,裂縫形態(tài)一般呈中段寬,兩端窄,端頭消失在圈梁邊,與外墻夾角約成45度;(2)平行于樓板短邊和長邊的裂縫:這類裂縫常出現在樓板中部,多發(fā)生于樓板整體連續(xù)澆注的工程中;(3)穿線管位置裂縫:這類裂縫位于板內埋設線管的地方,裂縫分布沿線管走向。裂縫常常上下貫通,縫寬較大。

二、裂縫原因分析

(一)混凝土的組成材料、配合比等因素與樓板裂縫的關系

從混凝土的干燥收縮機理看,收縮主要是水泥漿體的收縮,凡是影響水泥漿體中濕度分布、孔隙孔徑分布的材料因素都將影響混凝土的收縮。這些因素包括水泥品種、水泥用量、水灰比、摻合料、粗細骨料、外加劑等?；炷翆嶋H上是粗細骨料與水泥漿體形成的混合材料,實際測得的混凝土收縮值是水泥漿體在骨料作用下的約束收縮,這些因素包括骨料的體積含量、骨料的粒徑、骨料的級配、骨料的彈性模量、混凝土的強度以及混凝土的均勻性等。由于混凝土收縮的復雜性和組成材料的多變性,很難對混凝土組成材料對收縮的影響得出完整的結論。水泥用量、水灰比、單位用水量以及骨料不可能單獨產生變化,混凝土中水泥用量和單位用水量的變化必然伴隨水灰比的變化以及骨料體積含量的變化,因此在不摻加礦物混合料時,骨料體積和水灰比就決定了混凝土中水泥漿體組成材料,水泥用量、水灰比、單位用水量中任何因素變化對混凝土收縮的影響都是水灰比和骨料體積含量的共同作用。

(二)鋼筋工程施工與樓板裂縫的關系

在所研究的幾個工程實例中,經常發(fā)現一些樓板裂縫是順筋開裂、一部分裂縫進行修復開槽時發(fā)現是線管埋設問題如多重管重疊、管線未固定于上下皮鋼筋當中造成上下偏位導致的混凝土開裂、另外相當一部分是由于鋼筋保護層厚度偏大或不夠而導致的混凝土開裂,既存在于樓板面層也存在于天棚處。同時,鋼筋在樓面混凝土板中的抗拉受力,起著抵抗外荷載所產生的彎矩和防止硅收縮和溫差裂縫發(fā)生的雙重作用,即使是由于溫度應力導致產生的45度板角斜裂縫,設計方案往往布置了放射筋,但從實際效果看也是差異很大。

(三)模板工程支撐體系與形成樓板裂縫的關系

市場經濟下的建筑市場,利潤與成本是建筑企業(yè)長期思索的課題。而配備模板的套數與其周轉期的長短,則直接關系著成本的大小。而因拆模過早,硅強度未達到或因模板支撐系統(tǒng)不牢,樓面施工荷載影響造成樓板超值撓曲,也會誘發(fā)各種形態(tài)的裂縫產生。

三、工程實例

(一)工程概況

北海市東航小區(qū)樓11棟,總建筑面積約70000 m2,樓板全為現澆樓板,板厚100mm,混凝土強度等級為C20,所用混凝土為工地現澆,小區(qū)在主體工程竣工完成后,其中9 棟樓普遍出現了樓板開裂現象,樓板開裂面積約5000m2,約占總面積的10%。經分析,該工程現澆混凝土樓板收縮開裂原因主要有以下幾點:(1)混凝土配合比、水灰比欠佳;(2)水泥安定性不合格;(3)配筋和鋼筋保護層厚度未達到設計要求;(4)施工人員施工不規(guī)范;(5)樓板厚度不夠。

(二)加固方案

1.加固方案的選取。根據工程的實際情況,業(yè)主因為急要新房子,樓板裂縫的因要及時解決,以免影響業(yè)主心理,選取加固期限在二十天內完成。此外,加固過程不能過多減小層高,也不能過多增加樓層荷載,但加固質量必須滿足安全及耐久性要求。為此,加固方案決定采用施工方便、工效高、質量易保證且基本不增加原結構尺寸的碳纖維布加固技術。

2.碳纖維布加固樓板機理及材料選取原則。碳纖維布加固技術是利用樹脂類黏結材料將碳纖維布粘貼于混凝土表面,以提高構件的抗彎、抗剪、軸向抗壓承載力、構件的剛度及延性,控制混凝土構件裂縫而開展的加固修補技術,用碳纖維布加固樓板的實質是對受彎構件抗彎承載能力的補強,其機理與傳統(tǒng)的鋼筋補強相同,應符合對受彎構件正截面承載力計算的基本假設,所粘貼碳纖維布的抗拉承載能力應與鋼筋等效。

(三)加固步驟及施工組織

具體施工工序為:

1.定位放線。進行表面處理前按照加固設計圖紙放線,準確定位需要粘貼碳纖維布的部位,隨后對此進行混凝土表面處理。

2.鑿除表面處理。對混凝土表層出現剝落、蜂窩、腐蝕等較大面積劣化現象的部位,將劣質層鑿除后用環(huán)氧砂漿進行修復。使用混凝土角磨機除去混凝土表面的浮漿等雜質,直至完全漏出結構新面,將被粘貼混凝土表面打磨平整(尤其是表面的凸起部位),用氣泵清除混凝土表面灰塵,然后用丙酮擦洗,待混凝土表面清潔干燥后再進行下一步施工。

3.材料粘貼:(1)涂刷底層樹脂:將主劑與固化劑先后置于容器中,用彈簧秤計量,按主劑3:1(主劑:固化劑)的配合比配置底層樹脂,均勻攪拌。因正值夏末,現場氣溫較高,配置劑量應控制在30 min 內用完。用滾筒刷將底層樹脂均勻涂刷于混凝土表面,指觸干燥后進行下一工序施工,固化時間一般為6 h左右。(2)找平處理:混凝土表面凹陷部位及模板接頭等出現高度差的部位以找平材料填補,待表面指觸干燥后方可進行下一步工序。(3)粘貼碳纖維布:按設計要求尺寸裁剪碳纖維布,將浸漬樹脂(調配方法與底層樹脂相同)均勻涂抹于所要粘貼的部位,涂刷厚度比底層樹脂稍厚。然后用滾筒刷沿纖維方向對粘貼好的碳纖維布反復滾壓,去除氣泡,使浸漬樹脂充分浸透碳纖維布,并用特制刮板將碳纖維布表面的浸漬樹脂刮涂均勻,刮涂過程中不得損傷碳纖維布,待碳纖維布表面指觸干燥后進行下一步施工。多層粘貼重復以上步驟,在最后一層碳纖維布的表面均勻涂抹浸漬樹脂,并撒上細砂作表面粗糙處理,需要搭接時,沿纖維方向的搭接長度不得小于200 mm。

4.樓板厚度不夠,建議一般樓板都要在110mm,其中屋面樓板都要120mm在比較合適。我自己住的私宅5層半,建筑面積660 m2,樓板全為現澆樓板,1～4層樓板厚110 mm ,屋面樓板厚度120mm,混凝土強度等級為C20 ,所用混凝土為工地現澆,到現在有15年時間了,一點裂縫都沒有。

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