高層住宅現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板裂縫成因分析與處理

摘 要:本文結(jié)合筆者多年建筑施工實(shí)踐，介紹了高層住宅現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板裂縫的類型，并結(jié)合實(shí)例，從多方面著重對(duì)常見(jiàn)的斜角裂縫形成原因進(jìn)行了分析，并對(duì)裂縫防治措施及修復(fù)處理進(jìn)行了詳細(xì)闡述。

關(guān)鍵詞:高層住宅;現(xiàn)澆鋼筋混凝土;樓板結(jié)構(gòu);斜角裂縫;防治措施;處理

中圖分類號(hào):TU746.3

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B

文章編號(hào):1008-0422(2009)07-0173-02

1引言

現(xiàn)澆樓板具有整體性好、抗震性能強(qiáng)、防滲漏性能好等特點(diǎn)，其應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。但由于設(shè)計(jì)、施工及材料本身等方面引起的現(xiàn)澆板開(kāi)裂問(wèn)題時(shí)有發(fā)生，裂縫是不可避免的，但通過(guò)良好的設(shè)計(jì)與施工則可以減少裂縫的發(fā)生。其中斜角裂縫在住宅工程裂縫問(wèn)題中占了較大比重，因此，合理對(duì)現(xiàn)澆板斜角裂縫進(jìn)行分析與防治成為眾多建筑技術(shù)人員不斷研究探討的重要課題，現(xiàn)結(jié)合筆者多年施工技術(shù)管理實(shí)踐對(duì)此進(jìn)行分析探討。

2樓板斜角裂縫的主要特征

近年來(lái)，很多新建住宅不同程度出現(xiàn)現(xiàn)澆樓板斜角裂縫，這也引起了業(yè)主投訴等諸多問(wèn)題。以株洲頤景園住宅小區(qū)5#樓13層高層住宅為例，建筑平面為矩形，完工后一年左右，裝修時(shí)發(fā)現(xiàn)的3、6、10層樓板出現(xiàn)了此類斜角裂縫，經(jīng)過(guò)混凝土強(qiáng)度及樓板承載力檢測(cè)，結(jié)果都符合要求?？梢钥闯觯肆芽p并非貫穿性結(jié)構(gòu)裂縫，一般來(lái)說(shuō)，高層住宅最常見(jiàn)、最普遍和數(shù)量最多的是這類分布在房屋四周陽(yáng)角處或平面形狀突變的凹口房屋陽(yáng)角處的裂縫，如圖1所示。

從圖1中可見(jiàn)，具體位置大多在離開(kāi)陽(yáng)角左右，即在樓板的分離式配筋的負(fù)彎矩筋以及角部放射筋末端或外側(cè)發(fā)生45o左右的樓地面斜面裂縫，且上下貫穿，裂縫寬度一般均小于1mm，分布在各層樓蓋的兩端處(邊單元)、臥室墻角部地面，裂縫一般中間較寬，兩端較細(xì)。從工程現(xiàn)澆樓板裂縫發(fā)生的部位分析，鋼筋混凝土樓板斜角裂縫的主要特征如下:

1)這種裂縫具有相當(dāng)大的普遍性，并不局限于某個(gè)特定的地區(qū)，在南方城市如南寧、廣州，北方城市如大連等也均有發(fā)生。

2)裂縫主要出現(xiàn)在新建住宅完工后的幾個(gè)月到一年的時(shí)間內(nèi);

3)出現(xiàn)此種裂縫的樓板大多為商品混凝土現(xiàn)澆樓板，且裂縫中部寬，兩頭窄;

4)裂縫均發(fā)生在房屋四周陽(yáng)角處或平面形狀突變的凹口房屋陽(yáng)角處，離開(kāi)陽(yáng)角1m左右，均為斜向切角裂縫，與縱橫墻夾角約45o;

5)裂縫多為一條，少數(shù)為兩條平行斜向裂縫，且裂縫寬度均較小，一般小于1mm。

3現(xiàn)澆樓板裂縫形成原因分析

引起建筑物樓板裂縫的原因很多，大致可以分為兩類:一是由荷載引起的裂縫;二是由其它原因引起的裂縫，如設(shè)計(jì)不夠合理、施工養(yǎng)護(hù)不善、溫度變化、混凝土收縮徐變、基礎(chǔ)不均勻沉降等。

相關(guān)資料表明:荷載引起的裂縫僅占20﹪左右，而其它原因引起的裂縫約占80﹪左右;荷載引起的裂縫可以通過(guò)設(shè)計(jì)驗(yàn)算裂縫寬度，使之符合《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50010-2002)所規(guī)定的限值，許可裂縫寬度最大為0.3mm。而實(shí)際樓板斜角裂縫寬度往往在0.5～1.0mm之間，在滿足設(shè)計(jì)要求的前提下，很明顯并非荷載裂縫，而屬于其它原因造成，主要原因分析如下:

3.1材料方面的原因

鋼筋混凝土樓板一般受到其收縮和溫差雙重作用，這種作用極易引起開(kāi)裂，并且愈靠近屋面處的樓層裂縫往往愈大。房屋的四周陽(yáng)角由于受到縱、橫兩個(gè)方向剪力墻或剛度相對(duì)較大的樓面梁約束，限制了樓板鋼筋混凝土的自由變形，因此，在溫差和砼收縮變化時(shí)，板面在配筋薄弱處(即在分離式配筋的負(fù)彎矩筋和放射筋的末端結(jié)束處)首先開(kāi)裂，產(chǎn)生45o左右的斜角裂縫，這也是形成這種裂縫的主要原因。

1)根據(jù)砌體和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范知，普通燒結(jié)粘土磚砌體的干縮率為0.1mm/m，而鋼筋混凝土的干縮率為0.2mm/m，比磚砌體大1倍。磚砌體溫度線膨脹系數(shù)為0.5×10^-5/℃，鋼筋混凝土的溫度線膨脹系數(shù)為1.0×10^-5/℃，又比磚砌體大1倍。這表明如果磚外墻的收縮量為1mm，則現(xiàn)澆樓板同期的收縮為2mm，此差值即為現(xiàn)澆樓板開(kāi)裂的根源。

2)收縮的疊加效應(yīng):在房屋竣工后空置期間，可認(rèn)為內(nèi)溫度與大氣溫度相等，如果比施工期間溫度升高，則熱脹具有抵償干縮的作用，表現(xiàn)為不縮也不脹。到冬季，氣溫較施工期間有所降低，此時(shí)產(chǎn)生的冷縮與干縮同時(shí)作用，收縮加劇，成為收縮的疊加效應(yīng)，即為現(xiàn)澆板板角產(chǎn)生斜裂縫的內(nèi)在原因。

3.2施工方面的原因

建筑工程施工及其養(yǎng)護(hù)是防治裂縫產(chǎn)生的重要環(huán)節(jié)，此環(huán)節(jié)稍有不慎也會(huì)造成樓板裂縫，從嚴(yán)重影響后期使用及商品住宅的銷售。建筑工程施工質(zhì)量必須滿足《建筑工程施工質(zhì)量驗(yàn)收統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》(GB50300-2001)及其相應(yīng)專業(yè)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范的要求，施工引起鋼筋混凝土斜角裂縫的原因主要可歸結(jié)為以下幾方面:

1)折模過(guò)早使樓板產(chǎn)生彈性變形，支座處產(chǎn)生負(fù)彎矩;

2)樓板上層鋼筋位置未得到有效保護(hù)，移位、變形嚴(yán)重;

3)不合理的施工荷載;

4)在施工中隨意增加水泥用量;

5)鋼筋混凝土澆搗后過(guò)分抹干、壓光及養(yǎng)護(hù)、保護(hù)不當(dāng);

6)后澆帶和施工縫處理不慎。

3.3設(shè)計(jì)方面的原因

在板角上面雙向配置長(zhǎng)度為L(zhǎng)/4的負(fù)彎矩鋼筋(L為單向板跨度或雙向板的短邊跨度)，它與下面正彎矩鋼筋伸入外角框架柱或構(gòu)造柱，有時(shí)該板通過(guò)圈梁與角柱鋼筋混凝土澆筑成一個(gè)整體，目前現(xiàn)澆板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一般大多都是這樣做的。這種增強(qiáng)節(jié)點(diǎn)構(gòu)造措施的做法，與磚外墻一起形成一種特有的角柱約束機(jī)構(gòu)，其剛度極大，使現(xiàn)澆板板邊和板角均受到很強(qiáng)的嵌固、約束作用，所以板角斜裂縫被局限在一定范圍。在角柱牽制下板角絕無(wú)自由伸縮的余地。而在磚砌體中，板邊界為強(qiáng)度等級(jí)很低的砂漿層，其抗剪能力較差，因此板邊的伸縮比較自由。從板角配筋加強(qiáng)區(qū)到一般配筋區(qū)的中間有一個(gè)斜向的過(guò)渡帶，這是一個(gè)比較薄弱的環(huán)節(jié)，在此不可避免的要發(fā)生由于混凝土干縮加冷縮造成的雙向合成裂縫，該裂縫的寬度可達(dá)單向收縮量的倍左右。正是由于在外角部位存在的一個(gè)強(qiáng)大的約束牽制機(jī)構(gòu)和雙向收縮的條件，此類現(xiàn)澆板板若不在四角處配置上部抗裂鋼筋有可能在角上出現(xiàn)斜角裂縫，這是現(xiàn)澆板出現(xiàn)斜角裂縫的原因之一。

4住宅現(xiàn)澆樓板裂縫的控制措施

雖然樓板斜角裂縫對(duì)結(jié)構(gòu)安全使用沒(méi)有影響，但在有水源等特殊情況下會(huì)發(fā)生滲漏缺陷，是裂縫防治的重點(diǎn)。對(duì)于鋼筋混凝土斜角裂縫的控制，施工時(shí)可考慮在鋼筋混凝土中摻入U(xiǎn)EA、HEA等微膨脹劑、抗裂劑來(lái)防止現(xiàn)澆鋼筋砼樓、屋面板開(kāi)裂。此外，在把握好每個(gè)施工環(huán)節(jié)嚴(yán)格按照相應(yīng)的施工規(guī)程進(jìn)行施工的前提下，主要是從設(shè)計(jì)的角度來(lái)加以防控。設(shè)計(jì)人員應(yīng)充分認(rèn)識(shí)采用商品鋼筋混凝土及本地區(qū)的氣候特點(diǎn)，適當(dāng)采取加強(qiáng)措施，盡量減小現(xiàn)澆板開(kāi)裂的可能性。

4.1建筑設(shè)計(jì)方面

1)適當(dāng)控制建筑物的長(zhǎng)度。多層住宅一般應(yīng)控制在不大于40m，高層應(yīng)控制在不大于45m 較為合適。如果超過(guò)此長(zhǎng)度，應(yīng)采取構(gòu)造措施，設(shè)置伸縮縫，超出量不大時(shí)，可用留設(shè)后澆帶等措施，減少樓板混凝土的收縮影響。

(2減少伸縮縫的間距，增強(qiáng)外墻保溫措施。

從調(diào)查結(jié)果可知，采用了外墻保溫措施的工程中，出現(xiàn)板角斜裂縫的概率遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于沒(méi)有采用外墻保溫措施的工程。

3)設(shè)法使該板與外角約束牽制機(jī)構(gòu)脫離，即板不與下面圈梁和角柱整體連接，僅由圈梁和角柱構(gòu)筑成約束框架，滿足抗震的需要。在角柱與現(xiàn)澆板之間設(shè)一道虛縫，板四邊支承在砂漿墊層上，板邊界的外側(cè)和上面均為2mm厚的砂漿層，可任板邊較自由地伸縮。也可在角柱邊與現(xiàn)澆板接觸處預(yù)留一道20mm厚的空槽，用彈性密封膠填實(shí)，以消除溫度能量的間隙。

4.2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面

4.2.1合理構(gòu)造配筋

設(shè)計(jì)時(shí)注意構(gòu)造配筋十分重要，目前國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)對(duì)此都不夠重視，對(duì)結(jié)構(gòu)抗裂影響很大。合理的構(gòu)造配筋，如采用小筋密布的配筋方式，可以提高混凝土的極限拉伸，可采用齊斯克列里經(jīng)驗(yàn)公式估算混凝土的極限拉應(yīng)變?chǔ)舙·a:

式中:ftk——混凝土軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值;

p ——配筋率;

d——縱向鋼筋的直徑。

1)采用雙層雙向鋼筋加密加強(qiáng)。使縱、橫兩個(gè)方向鋼筋網(wǎng)的合力能夠很好地抵抗和防止450斜角裂縫的發(fā)生和轉(zhuǎn)移。

2)在外墻大角處設(shè)置放射形鋼筋。按相關(guān)規(guī)范的要求，在建筑物的陽(yáng)角設(shè)置抗裂構(gòu)造鋼筋，附加斜向應(yīng)平行于該板的角平分線，間距不大于150mm，直徑不小于5mm，長(zhǎng)度為L(zhǎng)/Z(L為板短向計(jì)算跨度)，位置應(yīng)在負(fù)筋或分布筋的下面。這種方法使建筑物的大角得到了有效保護(hù)，實(shí)踐證明，按上述方法配置板角抗裂筋的工程中鮮有發(fā)現(xiàn)板角斜裂縫。

3)適當(dāng)增大板厚，板厚應(yīng)≥L0/(30～35)(L0為單向板跨度或雙向反短向跨度)，一般樓板厚度應(yīng)≥100mm，屋面板厚度宜≥120mm，且當(dāng)板厚≥130mm時(shí)，采用雙層雙向配筋。

4)屋面板應(yīng)采用雙層雙向配筋。若樓面雙向板負(fù)筋按分離式配筋，在板面無(wú)負(fù)筋區(qū)應(yīng)配置雙向鋼筋網(wǎng)與負(fù)筋搭接200 mm，其配筋率不宜小于0.15%。鋼筋直徑不宜小于~P6或~P6.5 ，鋼筋間距不宜大于150mm。在有條件時(shí)，宜采用雙層雙向配筋，即負(fù)筋也拉通配筋，并可采用冷軋帶肋鋼筋等強(qiáng)度較高、與砼握裹較好的鋼筋配筋，并采用細(xì)而密的配筋方案。

另外，對(duì)連續(xù)多跨現(xiàn)澆混凝土梁板結(jié)構(gòu)不宜采用分離式配筋;孔洞處配加強(qiáng)筋，混凝土梁的腰部增配構(gòu)造腰筋，間距200mm。構(gòu)造鋼筋的直徑由8～14mm，間距100～200mm，視情況而定。

4.2.2充分考慮樓板結(jié)構(gòu)正彎矩荷載受力

為減少樓板角部開(kāi)裂的可能性，雙向板周邊支座為墻、梁、圈梁時(shí)，支座彎矩宜按四邊嵌固板計(jì)算，并進(jìn)行配筋;正彎矩筋應(yīng)將彎矩增大1.2～1.5倍配筋，對(duì)于兩端受到轉(zhuǎn)動(dòng)約束的簡(jiǎn)支梁，其約束力矩M可按下式計(jì)算:

式中:E——混凝土梁的彈性模量;

I——混凝土梁的截面慣性矩;

α——混凝土的線膨脹系數(shù);

△T——溫差;

h——混凝土梁的截面高度。

其中ET為梁截面的彎曲剛度，它不僅隨荷載增大而減小，而且還隨荷載作用時(shí)間增長(zhǎng)而減小，剛度越大，約束力矩越大，這適宜于裂縫出現(xiàn)及擴(kuò)展階段的預(yù)控。

4.2.3樓板結(jié)構(gòu)細(xì)部處理

建筑平面有凹口時(shí)，凹口處外橫墻應(yīng)與橫墻拉通對(duì)齊，并應(yīng)在凹口外緣設(shè)置拉梁，其截面及配筋不能太少;凹口處的樓板應(yīng)適當(dāng)加厚并加強(qiáng)配筋，使能抵抗在此處集中的溫度應(yīng)力及鋼筋混凝土收縮應(yīng)力;在磚混結(jié)構(gòu)中，凹口陽(yáng)角及陰角處必須設(shè)置構(gòu)造柱。在磚混結(jié)構(gòu)沿所有240墻設(shè)置鋼筋混凝土圈梁，圈梁平面應(yīng)封閉，起圈梁作用的梁的主筋應(yīng)與圈梁鋼筋搭接LL(LL為圈梁鋼筋的搭接長(zhǎng)度)，圈梁截面高度不宜小于200mm，配筋不宜小于4@12mm。

對(duì)刀把形等異形板塊應(yīng)設(shè)次梁，使板塊成為矩形、四邊形等形狀，且板塊不能太大，一般不宜大于450cm×600cm，否則應(yīng)設(shè)次梁予以分離。

5現(xiàn)澆樓板裂縫的處理

混凝土結(jié)構(gòu)裂縫修復(fù)是在可能情況下對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件裂縫進(jìn)行相應(yīng)處理，這是對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的耐久性和承載力滿足設(shè)計(jì)

要求的一種裂縫處理方法。一般情況下，可分為表面處理法、壓力灌漿法和填充法。

5.1表面處理法

這種方法主要適用于裂縫寬度<0.2mm，且深度較淺的細(xì)微裂縫，主要用來(lái)提高結(jié)構(gòu)的防水性和耐久性。這種方法的特點(diǎn)是填充材料無(wú)法深入到裂縫內(nèi)部，僅僅是對(duì)裂縫表面進(jìn)行閉合處理，

其修復(fù)要點(diǎn)為:

1)鑿開(kāi)表面，露出結(jié)構(gòu)面，用鋼絲刷清潔表面污物;

2)用清水充分清洗并干燥;

3) 用彈性涂膜放水材料或聚合物灰漿等填充裂縫表面，注意涂抹均勻;

4 ) 待第一遍涂抹層半干燥后，再涂抹第二遍，干燥固化后即可。

5.2壓力灌漿法

壓力灌漿是將環(huán)氧樹(shù)脂或其它低粘結(jié)度粘結(jié)材料在一定的壓力下注入裂縫內(nèi)部的修復(fù)方法，這種方法適用于裂縫寬度在0 2～0.5mm之間的情況，其施工工藝大致可分為:裂縫基層處理→確定注入口，埋設(shè)灌漿嘴→封閉裂縫，試漏→壓力灌漿→封口→清理表面。

5.3填充法

填充法是沿裂縫處鑿開(kāi)混凝土，在該處填充修補(bǔ)材料的裂縫修復(fù)方法。其適用于裂縫寬度>0.5mm的情況。這種方法在施工時(shí)，如鑿開(kāi)后發(fā)現(xiàn)鋼筋已銹蝕，應(yīng)先將鋼筋除銹并作防銹處理后再作填充。對(duì)于住宅工程中常出現(xiàn)的鋼筋混凝土樓板斜角裂縫，當(dāng)裂縫貫穿板厚時(shí)，其修復(fù)方法可采取鑿槽嵌補(bǔ)法。其方法為:先沿裂縫鑿一條深40～60mm，上口寬40～60 mm的V形槽，槽內(nèi)先用素水泥漿打底，再采用環(huán)氧樹(shù)脂漿液灌縫，剩余部分用環(huán)氧膠泥填充壓實(shí)，表面用1:1微膨脹水泥砂漿(摻5﹪放水粉)抹平壓實(shí)，具體處理構(gòu)造如圖2所示。

6結(jié)語(yǔ)

綜上所述，結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的原因很多，對(duì)于鋼筋混凝土樓板斜角裂縫，由于其具有普遍性的特點(diǎn)，應(yīng)該仔細(xì)分析開(kāi)裂原因，從實(shí)際出發(fā)，有針對(duì)性地采取必要的控制措施，盡量防止這類裂縫的出現(xiàn)，才能從根本上保證住戶的利益。

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