鋼筋混凝土現(xiàn)澆板裂縫成因及防治的探究

陸秋云

[摘要]通過多年從事土建工作,總結(jié)施工經(jīng)驗(yàn),分析建筑工程中鋼筋混凝土現(xiàn)澆板產(chǎn)生裂縫的原因及其防治措施,

[關(guān)鍵詞]鋼筋混凝土砼現(xiàn)澆板裂縫原因防治

中圖分類號:TU5文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1671-7597(2009)1220085-02

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在我國應(yīng)用極為廣泛,它的設(shè)計(jì)比較復(fù)雜,構(gòu)造要求細(xì),而且其施工工序多,制造工期較長,其中某一環(huán)節(jié)出了差錯(cuò)都可能導(dǎo)致開裂事故。鋼筋混凝土的裂縫是不可避免的,其微觀裂縫是由本身物理力學(xué)性質(zhì)決定的,但它的有害程度是可以控制的,有害程度的標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)使用條件決定的。目前世界各國的規(guī)定不完全一致,但大致相同。如從結(jié)構(gòu)耐久性要求、承載力要求及正常使用要求,最嚴(yán)格的允許裂縫寬度為0.1mm。近年來,許多國家已根據(jù)大量試驗(yàn)與泵送混凝土的經(jīng)驗(yàn)將其放寬到0.2mm。當(dāng)結(jié)構(gòu)所處的環(huán)境正常,保護(hù)層厚度滿足設(shè)計(jì)要求,無侵蝕介質(zhì),鋼筋混凝土裂縫寬度可放寬至0.4mm;在濕氣及土中為0.3mm;在海水及干濕交替中為0.15mm。沿鋼筋的順筋裂縫有害程度高,必須處理。

一、鋼筋混凝土現(xiàn)澆板裂縫原因的分析

通常情況下,現(xiàn)澆板裂縫一般表現(xiàn)為:不規(guī)則、不連貫表面微裂縫;表面龜裂、縱向、橫向裂縫以及斜向裂縫。究其原因,主要有施工、設(shè)計(jì)及混凝土原材料等方面的原因,以下將逐一具體分析。

(一)混凝土原材料質(zhì)量方面

1.水泥凝結(jié)或膨脹不正常,如水泥安定性不穩(wěn)定,水泥中含有生石灰或氧化鎂,這些成分在和水化合后產(chǎn)生體積膨脹,產(chǎn)生裂縫。

2.如果骨料中含泥量過多,則隨著混凝土的干燥,會產(chǎn)生不規(guī)則的網(wǎng)狀裂縫。

3.堿-骨料反應(yīng):蛋白質(zhì)、安山巖、玄武巖、輝綠巖、千枚巖等堿性骨料有可能與堿性很強(qiáng)的水泥起化學(xué)反應(yīng),生成有膨脹能力的堿-硅凝膠而引起混凝土膨脹破壞,產(chǎn)生裂縫。

4.水灰比、坍落度過大,或使用過量粉砂混凝土強(qiáng)度值對水灰比變化十分敏感,基本上是水和水泥計(jì)量變動對強(qiáng)度影響的疊加。因此,水、水泥、外滲混合材料外加劑溶液的計(jì)量偏差,將直接影響混凝土的強(qiáng)度。而采用含泥量大的粉砂配置的混凝土收縮大,抗拉強(qiáng)度低,容易因塑性收縮而產(chǎn)生裂縫,泵送混凝土為了滿足泵送條件,坍落度大,流動性好,易產(chǎn)生局部粗骨料少、砂漿多的現(xiàn)象,此時(shí),混凝土脫水干縮時(shí),就會產(chǎn)生表面裂縫。

(二)施工質(zhì)量方面

1.混凝土施工過分振搗,模板、墊層過于干燥的混凝土澆筑振搗后,粗骨料沉落擠出水分、空氣,表面呈現(xiàn)泌水而形成豎向體積縮小沉落,造成表面砂漿層,它比下層混凝土有較大的干縮性能,待水分蒸發(fā)后,易形成凝縮裂縫。而模板、墊層在澆筑混凝土之間灑水不夠,過于干燥,則模板吸水量大,引起混凝土的塑性收縮,產(chǎn)生裂縫。

2.混凝土澆搗后過分抹干壓光會使混凝土的細(xì)骨料過多地浮到表面,形成含水量很大的水泥漿層,水泥漿中的氫氧化鈣與空氣中二氧化碳作用生成碳酸鈣,引起表面體積碳水化收縮,導(dǎo)致混凝土板表面龜裂。

3.施工工藝不當(dāng)引起:在施工過程中由于施工工藝不當(dāng),致使支座處負(fù)筋下陷,保護(hù)層過大,固定支座變成塑性鉸支座,使板上部沿梁支座處產(chǎn)生裂縫。樓板的彈性變形及支座處的負(fù)彎矩施工中在混凝土未達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度,過早拆模,或者在混凝土未達(dá)到終凝時(shí)間就上荷載,造成混凝土樓板的彈性變形,致使砼早期強(qiáng)度低或無強(qiáng)度時(shí),承受彎、壓、拉應(yīng)力,導(dǎo)致樓板產(chǎn)生內(nèi)傷或斷裂;大梁兩側(cè)的樓板不均勻沉降也會使支座產(chǎn)生負(fù)彎矩造成橫向裂縫。

4.后澆帶施工不慎而造成的板面裂縫:為了解決鋼筋混凝土收縮變形和溫度應(yīng)力,規(guī)范要求采用施工后澆帶法,有些施工后澆帶不完全按設(shè)計(jì)要求施工,例如施工未留好施工縫;板的后澆帶不支模板,造成斜坡槎;疏松混凝土未徹底鑿除等都可能造成板面的裂縫。

5.樓面墊層內(nèi)鋪設(shè)的暗裝水管、電線套管鋪設(shè)不當(dāng),如水管、電線套管鋪設(shè)不夠牢靠、集中鋪設(shè)、上下交疊鋪設(shè)致使水管、電線套管上皮在墊層厚度1/3以內(nèi),保護(hù)層厚度不足都可能造成板面沿管線長度方向產(chǎn)生裂縫。

6.混凝土的收縮(溫度裂縫):眾所周知,混凝土引起收縮的原因,在硬化初期主要是由于水泥的水化作用,形成一種新的水泥結(jié)晶體,這種結(jié)晶體化合物較原材料體積小,因而引起混凝土體積的收縮,即所謂的凝縮,后期主要是混凝土內(nèi)自由水蒸發(fā)而引起的干縮。而且,如果混凝土處在一個(gè)溫差變化較大的環(huán)境下,將會使其收縮更為加劇。如施工發(fā)生在夏季炎熱氣溫下,石子表面溫度升高,使石子體積膨脹,拌制成混凝土后,石子受冷收縮,使混凝土表面出現(xiàn)發(fā)絲裂縫;混凝土澆搗后未及時(shí)澆水養(yǎng)護(hù),混凝土在較高溫度下失水收縮,水化熱釋放量較大,而又未及時(shí)得到水分的補(bǔ)充,因而在硬化過程中,現(xiàn)澆板受到支座的約束,勢必產(chǎn)生溫度應(yīng)力而出現(xiàn)裂縫,這些裂縫也首先產(chǎn)生在較薄弱的部位,即板角處。另外,室內(nèi)外溫差變化較大,也要引起一定的裂縫。

7.目前在主體結(jié)構(gòu)的施工過程中,普遍存在著質(zhì)量與工期之間的較大矛盾。一般主體結(jié)構(gòu)的樓層施工速度平均為5-7天左右一層,最快時(shí)甚至不足5天一層。因此在樓層混凝土澆筑完畢后不足24小時(shí)的養(yǎng)護(hù)時(shí)間,就忙著進(jìn)行鋼筋綁扎、材料吊運(yùn)等施工活動,這就給大開間部位的房間雪上加霜。除了大開間的混凝土總收縮值較小開間要大的不利因素外,更容易在強(qiáng)度不足的情況下受材料吊卸沖擊振動荷載的作用而引起不規(guī)則的受力裂縫。并且這些裂縫一旦形成,就難于閉合,形成永久性裂縫。

(三)設(shè)計(jì)方面

1.地基的不均勻沉降。在住宅建設(shè)中,有相當(dāng)一部分的鋼筋混凝土現(xiàn)澆板的裂縫,是由于地基不均勻沉降的原因而造成的。如在軟土地基下采用擴(kuò)展基礎(chǔ),則對于那些相對較長的條式樓來說,要想保證它們沉降均勻是相當(dāng)困難的,因此,在這種情況下,有時(shí)也會由于基礎(chǔ)的不均勻沉降,而引起樓房的拉裂和鋼筋混凝土現(xiàn)澆板的開裂。

2.荷載的作用。在住宅建設(shè)中,也有少部分鋼筋混凝土現(xiàn)澆板的裂縫,是由于荷載作用方面的原因引起的。由于設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行現(xiàn)澆板的配筋計(jì)算過程中,通常只是根據(jù)其承載能力來確定配筋量的,而往往忽略了對板在正常使用階段由其承受的荷載而引起的撓度及裂縫寬度的驗(yàn)算,由此而引起裂縫的產(chǎn)生,這些裂縫有時(shí)也會超過規(guī)范的最大允許值,這也應(yīng)當(dāng)引起足夠的重視。

3.結(jié)構(gòu)體型突變及未設(shè)置必要的伸縮縫。房屋長度過長,而又未考慮設(shè)置伸縮縫,當(dāng)房屋的自由伸縮達(dá)到應(yīng)設(shè)置伸縮縫要求的間距時(shí),就要引起裂縫的產(chǎn)生。另外,平面布局凹凸較多,即轉(zhuǎn)角也越多,這些轉(zhuǎn)角處由于應(yīng)力集中形成薄弱部位,一受到混凝土收縮及溫差變化易于產(chǎn)生裂縫。

4.在樓房的設(shè)計(jì)中,設(shè)備專業(yè)特別是電氣專業(yè),大多將照明、有線電視、通訊等所需的管線直接敷設(shè)于現(xiàn)澆板中,而且有時(shí)集中于某一處現(xiàn)澆板中的管線多達(dá)7～8根,并且這些管線的直徑多為2～3CM,由此就會使該處的現(xiàn)澆板厚度大大削弱,從而引起現(xiàn)澆板在該處開裂。

二、裂縫的預(yù)防措施

雖然鋼筋混凝土現(xiàn)澆板在使用過程中,存在出現(xiàn)裂縫這一重大缺陷,但它與預(yù)制板相比,還是優(yōu)點(diǎn)要大于其缺點(diǎn)的,并且它的這一缺點(diǎn)在設(shè)計(jì)與施工過程中,可以通過一定的措施,使其影響控制在規(guī)范允許的范圍內(nèi)?，F(xiàn)澆板的優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)在結(jié)構(gòu)性能方面,采用現(xiàn)澆板后,將使樓、屋蓋的結(jié)構(gòu)剛度及強(qiáng)度、建筑物的整體抗震性能得到顯著的提高。對于現(xiàn)澆板的裂縫問題,可以采取以下幾個(gè)方面的措施,以減少或避免這些裂縫的出現(xiàn):

(一)混凝土原材料質(zhì)量方面

1.盡可能不使用民辦小廠生產(chǎn)的水泥,如必須使用,應(yīng)認(rèn)真對水泥標(biāo)號及安定性進(jìn)行試驗(yàn)。

2.采取嚴(yán)把原材料進(jìn)貨關(guān)、認(rèn)真地對進(jìn)場砂石骨料進(jìn)行檢驗(yàn),嚴(yán)格控制砂的粒徑及含泥量。并做好各項(xiàng)試驗(yàn),一經(jīng)發(fā)現(xiàn)不合格材料進(jìn)場必須立即停止使用并清除出場。

3.嚴(yán)格控制混凝土施工配合比。根據(jù)混凝土強(qiáng)度等級和質(zhì)量檢驗(yàn)以及混凝土和易性的要求確定配合比,嚴(yán)格控制水和水泥用量,選擇級配良好的石子,減小空隙率和砂率以減少收縮量,提高混凝土抗裂強(qiáng)度。

近十幾年來,為實(shí)現(xiàn)文明施工,提高設(shè)備利用率,節(jié)約能源,商品混凝土的使用率逐年提高。但受劇烈的市場競爭,導(dǎo)致各商品砼廠商以采用大粉煤灰摻量,低價(jià)位、低性能的砼外摻劑,以及細(xì)度模數(shù)低、含泥量較高的中細(xì)砂作為降低價(jià)格和成本的主要競爭手段,導(dǎo)致商品混凝土質(zhì)量顯著下降;另一方面承包商在訂購商品混凝土?xí)r,應(yīng)根據(jù)工程的不同部位和性質(zhì)提出對混凝土品質(zhì)的明確要求,不能片面壓價(jià)和追求低價(jià)格、低成本而忽視了混凝土的品質(zhì),導(dǎo)致混凝土性能下降和收縮裂縫增多。同時(shí)現(xiàn)場應(yīng)逐車嚴(yán)格控制好商品混凝土的坍落度檢查,以保證混凝土熟料的半成品質(zhì)量。

(二)施工質(zhì)量

1.在混凝土澆搗前,應(yīng)先將基層和模板澆水濕透,避免過多吸收水分,澆搗過程中應(yīng)盡量做到既振搗充分又避免過度。

2.混凝土樓板澆筑完畢后,表面刮抹應(yīng)限制到最小程度,防止在混凝土表面撒干水泥刮抹,并加強(qiáng)混凝土早期養(yǎng)護(hù)。樓板澆筑后,對板面應(yīng)及時(shí)用材料覆蓋、保溫,認(rèn)真養(yǎng)護(hù),防止強(qiáng)風(fēng)和烈日暴曬。

3.嚴(yán)格施工操作程序,不盲目趕工。杜絕過早上傳、上荷載和過早拆模。在樓板澆搗過程中更要派專人護(hù)筋,避免踩彎面負(fù)筋的現(xiàn)象發(fā)生。通過在大梁兩側(cè)的面層內(nèi)配置通長的鋼筋網(wǎng)片,承受支座負(fù)彎矩,避免因不均勻沉降而產(chǎn)生的裂縫。

4.施工后澆帶的施工應(yīng)認(rèn)真領(lǐng)會設(shè)計(jì)意圖,制定施工方案,杜絕在后澆處出現(xiàn)混凝土不密實(shí)、不按圖紙要求留設(shè)施工縫,以及施工中鋼筋被踩彎等現(xiàn)象。同時(shí)更要杜絕在未澆注混凝土前就將部分模板,支柱拆除而導(dǎo)致梁板形成懸臂,造成變形。

5.對于較粗的線管或多根線管的集散處,可增設(shè)垂直于線管的抗裂短鋼筋網(wǎng)加強(qiáng),抗裂短鋼筋采用Φ6～Φ8,間距≤150,兩端的錨固長度應(yīng)不小于300毫米。

線管在敷設(shè)時(shí)應(yīng)盡量避免立體交叉穿越,交叉布線處采用線盒,同時(shí)在多根線管的集散處宜采用放射形分布,盡量避免緊密平行排列,以確保線管底部的砼灌筑順利和振搗密實(shí)。并且當(dāng)線管數(shù)量眾多,使集散口的砼截面大量削弱時(shí),宜按預(yù)留孔洞構(gòu)造要求在四周增設(shè)上下各2Φ12的井字形抗裂構(gòu)造鋼筋。

6.對計(jì)劃中的臨時(shí)大開間面積材料吊卸堆放區(qū)域部位的模板支撐架在搭設(shè)前,要預(yù)先考慮采用加密立桿和擱柵增加模板支撐架剛度的加強(qiáng)措施,以增強(qiáng)剛度,減少變形來加強(qiáng)該區(qū)域的抗沖擊振動荷載,并應(yīng)在該區(qū)域的新筑砼表面上鋪設(shè)舊木模加以保護(hù)和擴(kuò)散應(yīng)力,進(jìn)一步防止裂縫的發(fā)生。

7.加強(qiáng)對樓面砼的養(yǎng)護(hù):剛澆筑后的混凝土尚處于凝固硬化階段,水化速度較快,可采用覆蓋保濕的辦法創(chuàng)造適宜的潮濕條件防止混凝土表面脫水而產(chǎn)生干縮裂縫,因此加強(qiáng)混凝土表面養(yǎng)護(hù),尤其在7天內(nèi)使混凝土始終保持濕潤狀態(tài)是防止混凝土裂縫很重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。

三、裂縫的處理方法

1.表面處理法:包括表面涂抹和表面貼補(bǔ)法

表面涂抹適用范圍是漿材難以灌入的細(xì)而淺的裂縫,深度未達(dá)到鋼筋表面的發(fā)絲裂縫,不漏水的縫,不伸縮的裂縫以及不再活動的裂縫。表面貼補(bǔ)(土工膜或其他防水片)法適用于大面積漏水(蜂窩麻面等或不易確定具體漏水位置、變形縫)的防滲堵漏。

2.填充法

用修補(bǔ)材料直接填充裂縫,一般用來修補(bǔ)較寬的裂縫,作業(yè)簡單,費(fèi)用低。寬度小于0.3mm,深度較淺的裂縫、或是裂縫中有充填物,用灌漿法很難達(dá)到效果的裂縫以及小規(guī)模裂縫的簡易處理可采取開V型槽,然后作填充處理。

3.灌漿法

此法應(yīng)用范圍廣,從細(xì)微裂縫到大裂縫均可適用,處理效果好。

4.結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)法

因超荷載產(chǎn)生的裂縫、裂縫長時(shí)間不處理導(dǎo)致的混凝土耐久性降低、火災(zāi)造成的裂縫等影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度可采取結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)法。包括斷面補(bǔ)強(qiáng)法、錨固補(bǔ)強(qiáng)法、預(yù)應(yīng)力法等混凝土裂縫處在具體施工中,可視情況做如下處理:

(1)對于一般混凝土樓板表面的龜裂,可先將裂縫清洗干凈,待干燥后用環(huán)氧漿液灌縫或用表面涂刷封閉。施工中若在終凝前發(fā)現(xiàn)龜裂時(shí),可用抹壓一遍處理。

(2)其他一般裂縫處理,可將板縫清洗后用1:2或1:l水泥砂漿襪縫,壓平養(yǎng)護(hù)。

(3)當(dāng)裂縫較大時(shí),應(yīng)沿裂縫鑿八字形凹槽,沖洗干凈后,用1:2水泥砂漿抹平,也可以采用環(huán)氧膠泥嵌補(bǔ)。

(4)當(dāng)樓板出現(xiàn)裂縫面積較大時(shí),應(yīng)對樓板進(jìn)行靜載試驗(yàn),檢驗(yàn)其結(jié)構(gòu)安全性,必要時(shí)可在樓板上增做一層鋼筋網(wǎng)片,以提高板的整體性。

(5)通長、貫通的危險(xiǎn)結(jié)構(gòu)裂縫,裂縫寬度大于0.3mm的,可采用結(jié)構(gòu)膠粘扁鋼加固補(bǔ)強(qiáng),板縫用灌縫膠高壓灌膠。

四、結(jié)束語

總而言之,我們應(yīng)嚴(yán)格按照國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工,科學(xué)施工,嚴(yán)格管理,在選材上派專人把好關(guān),在任用工人上也要選擇素質(zhì)好、懂技術(shù)、有經(jīng)驗(yàn)的熟練工人,發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)向有關(guān)設(shè)計(jì)和管理部門匯報(bào),不能擅自修改設(shè)計(jì),應(yīng)會同設(shè)計(jì)人員和專家、上級主觀部門研究解決方案,總結(jié)經(jīng)驗(yàn),吸取教訓(xùn),使產(chǎn)生裂縫的幾率變得最小。