工業(yè)廠房樓面結(jié)構(gòu)裂縫控制技術(shù)研究

鄭伯群

（中建二局第二建筑工程有限公司，廣東 深圳 518000）

1 引言

通過對國內(nèi)外建筑樓面結(jié)構(gòu)裂縫問題的調(diào)研與分析，得出樓面結(jié)構(gòu)裂縫問題出現(xiàn)的成因來自多個方面，同時該問題也是現(xiàn)階段工程結(jié)構(gòu)領(lǐng)域中普遍存在的情況，樓面結(jié)構(gòu)裂縫不僅對整個建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、耐久性有極大的影響，也為后期建筑的使用埋下安全隱患。

針對工業(yè)廠房樓面結(jié)構(gòu)裂縫問題，如何有效應(yīng)用裂縫控制技術(shù)，是目前各相關(guān)人員需要考慮的問題。本文基于樓面結(jié)構(gòu)裂縫對工業(yè)廠房使用的負(fù)面影響，提出具體的裂縫控制技術(shù)的應(yīng)用，結(jié)合實(shí)際案例，對裂縫控制技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行深入探討，以期能夠有效避免樓面結(jié)構(gòu)裂縫問題發(fā)生。

2 工業(yè)廠房樓面結(jié)構(gòu)裂縫類型

通過對現(xiàn)階段工業(yè)建筑建設(shè)情況的調(diào)研與分析可知，樓面結(jié)構(gòu)裂縫是工業(yè)建筑使用期間普遍存在的問題，由于工業(yè)廠房使用功能特殊，樓面結(jié)構(gòu)裂縫問題的發(fā)生不僅對工業(yè)廠房使用功能有較大的影響，若未能得到有效控制，還會威脅工業(yè)廠房的整體結(jié)構(gòu)安全。目前，我國工程結(jié)構(gòu)領(lǐng)域?qū)Υ朔矫尜|(zhì)量通病解決的突破極為迫切。

工業(yè)廠房樓面結(jié)構(gòu)裂縫類型，主要包括以下幾種：

1）由于外荷載作用影響形成的樓面結(jié)構(gòu)裂縫。由于廠房結(jié)構(gòu)承受的外荷載作用力超過自身的抗拉強(qiáng)度而產(chǎn)生的裂縫，即為荷載裂縫。具有吊車梁結(jié)構(gòu)的工業(yè)廠房出現(xiàn)荷載裂縫問題的概率較高。

2）因結(jié)構(gòu)變形導(dǎo)致的裂縫。溫度、混凝土收縮、膨脹等均是引起樓面結(jié)構(gòu)裂縫的主要因素。熱脹冷縮是混凝土結(jié)構(gòu)明顯的基本特征，當(dāng)樓面混凝土結(jié)構(gòu)因溫度影響發(fā)生變形時，其變形過程會受到約束力作用，當(dāng)約束應(yīng)力大于結(jié)構(gòu)的抗拉強(qiáng)度時，混凝土結(jié)構(gòu)就會產(chǎn)生裂縫，即為溫度裂縫。

3）受到外荷載作用影響，因結(jié)構(gòu)次應(yīng)力產(chǎn)生形成的裂縫。不屬于常規(guī)計(jì)算范圍內(nèi)的外荷載應(yīng)力，即為結(jié)構(gòu)次應(yīng)力。如工業(yè)廠房樓面結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，尤其是橫、縱單元交叉處，在動荷載、靜荷載等外荷載作用下產(chǎn)生的應(yīng)力引發(fā)的裂縫，會降低樓面結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，難以保證后期工業(yè)廠房使用安全。

3 工業(yè)廠房樓面結(jié)構(gòu)裂縫控制技術(shù)應(yīng)用

3.1 以加大截面為主的裂縫控制技術(shù)

通過增加工業(yè)廠房樓面混凝土結(jié)構(gòu)的截面面積，在不影響工業(yè)廠房使用功能的前提下可以增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的承載力，有利于提升工業(yè)廠房樓面結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性與安全性。具體操作如下：

首先，在工業(yè)廠房樓面混凝土受彎構(gòu)件受壓區(qū)添加混凝土現(xiàn)澆層，以增加截面面積，以此提高構(gòu)件正截面與斜截面的抗彎及抗剪強(qiáng)度，同時提高截面剛度，滿足工業(yè)廠房樓面結(jié)構(gòu)加固補(bǔ)強(qiáng)的需求。

其次，隨著截面鋼筋面積與強(qiáng)度的增加，受彎構(gòu)件正截面的承載力也會隨之增強(qiáng)。其中，主筋的增加能提升原構(gòu)件正截面的有效抗彎強(qiáng)度；受彎區(qū)新添加的截面部分和原構(gòu)件共同承擔(dān)外部荷載作用下所產(chǎn)生的應(yīng)力，使工業(yè)廠房樓面結(jié)構(gòu)性能得到有效改善的同時，降低樓面結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫的概率。加大截面施工工序流程可參考圖1。

圖1 加大截面施工工序流程

最后，應(yīng)用以加大截面為主的裂縫控制技術(shù)的過程中，需要特別注重受彎區(qū)新添加的截面部分與原構(gòu)件結(jié)合面強(qiáng)度的把控，若結(jié)合面強(qiáng)度不足，也會增加工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)裂縫發(fā)生的概率。以開展剪切試驗(yàn)的方式掌握受彎區(qū)新添加的截面部分與原構(gòu)件結(jié)合面的強(qiáng)度，根據(jù)試驗(yàn)中結(jié)合面裂縫大小確認(rèn)結(jié)合面受剪性能對構(gòu)件承載力的具體影響?；贕B 50367—2006《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范》計(jì)算結(jié)合面的承載力Vu，計(jì)算公式為：

式中，μ為摩擦系數(shù)；Avf為穿過預(yù)裂面的鋼筋總面積，mm2；fy為鋼筋屈服強(qiáng)度，MPa。

當(dāng)結(jié)合面出現(xiàn)裂縫后，截面鋼筋受到拉力的作用，鋼筋受到的拉力促使結(jié)合面混凝土受壓，從而提高結(jié)合面抗剪承載力，改善結(jié)合面的延性，保證新舊混凝土結(jié)合面強(qiáng)度，減少工業(yè)廠房樓面結(jié)構(gòu)裂縫問題發(fā)生[1]。

3.2 以外包鋼加固為主的裂縫控制技術(shù)應(yīng)用

利用特制的建筑結(jié)構(gòu)膠在工業(yè)廠房樓面混凝土構(gòu)件表面粘貼鋼板，以此增強(qiáng)樓面結(jié)構(gòu)承載力。在實(shí)際施工過程中，需要嚴(yán)格把控環(huán)境的溫度與濕度，同時做好相應(yīng)的防腐蝕措施。施工操作簡單、效率高，并且不會對工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)外形產(chǎn)生破壞，同時滿足工業(yè)廠房日常使用需求。缺點(diǎn)是成本較高，在長期振動影響下，工業(yè)廠房樓面結(jié)構(gòu)耐久性不斷降低，需要做好日常維護(hù)工作。柱結(jié)構(gòu)的外包鋼加固平面可參考圖2。

圖2 外包鋼加固平面圖

3.3 低壓注漿法

若廠房樓面結(jié)構(gòu)裂縫寬度在0.2～0.3 mm，可以采用低壓注漿的方式對結(jié)構(gòu)裂縫進(jìn)行修補(bǔ)。根據(jù)工業(yè)廠房樓面結(jié)構(gòu)裂縫控制技術(shù)要求，選擇合適的注漿材料，以此提升樓面結(jié)構(gòu)耐久性。未貫通的結(jié)構(gòu)裂縫，以傳統(tǒng)注漿的方式對其進(jìn)行修補(bǔ)時，在操作過程中，若壓力沒有得到嚴(yán)格把控，極有可能因壓力過大而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)裂縫寬度變化?；诖?，應(yīng)用低壓注漿法，施工人員可根據(jù)現(xiàn)場情況控制每次注漿材料的注入量，待注漿完成后，利用鋼爪釘對注漿完成的裂縫部位進(jìn)行加固處理，既能提升工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)裂縫處理后的整體性，對結(jié)構(gòu)裂縫寬度進(jìn)一步擴(kuò)大也有良好的遏制效果。

3.4 樓面上層鋼筋網(wǎng)保護(hù)加強(qiáng)技術(shù)應(yīng)用

廠房內(nèi)四周陽角處的房間，并且與陽角間隔1 m處是極易出現(xiàn)裂縫的部位，導(dǎo)致該類型裂縫問題出現(xiàn)的成因與混凝土自身收縮特性及受到外部溫差影響有著直接關(guān)系，和樓面處距離越近的裂縫，其寬度越大?？v、橫方向剪力墻或剛度相對較大的樓面梁是對廠房的四周陽角進(jìn)行約束的對象，使樓面混凝土結(jié)構(gòu)無法出現(xiàn)自由變形情況；在外部溫差與混凝土收縮特性的雙重作用影響下，樓面的配筋薄弱處最先出現(xiàn)裂縫情況。

因此，針對上述廠房樓面結(jié)構(gòu)裂縫問題，可選擇應(yīng)用樓面上層鋼筋網(wǎng)保護(hù)加強(qiáng)技術(shù)，利用樓面混凝土板中鋼筋的抗拉受力對外部荷載產(chǎn)生的彎矩進(jìn)行抵抗以及達(dá)到有效控制樓面結(jié)構(gòu)裂紋的作用。前提是必須有效保護(hù)樓面上層鋼筋網(wǎng)。首先，若為樓面雙層雙向鋼筋，需要進(jìn)行鋼筋小撐馬設(shè)置，其縱橫間距最大不超過60 cm，有利于強(qiáng)化對鋼筋網(wǎng)的保護(hù)效果。其次，待底板鋼筋綁扎作業(yè)結(jié)束后，合理安排線管預(yù)埋與模板收頭的穿插工序，通過控制作業(yè)人員在綁扎完板面鋼筋上的數(shù)量，減少人員作業(yè)活動對板面鋼筋性能的影響。最后，在易發(fā)生結(jié)構(gòu)裂縫問題的部位設(shè)置臨時性活動跳板，以增加接觸面積的形式預(yù)防樓面上層鋼筋因踩踏出現(xiàn)變形情況。通過合理應(yīng)用樓面上層鋼筋網(wǎng)保護(hù)加強(qiáng)技術(shù)，降低樓面結(jié)構(gòu)裂縫問題發(fā)生概率，并增強(qiáng)工業(yè)廠房樓面結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性[2]。

3.5 樓面結(jié)構(gòu)裂縫表面處理

樓面結(jié)構(gòu)裂縫表面處理技術(shù)是現(xiàn)階段較為常見的裂縫修補(bǔ)工藝，具有操作簡單、效率高等特點(diǎn)。當(dāng)樓面結(jié)構(gòu)裂縫對結(jié)構(gòu)承載力無影響時，可以應(yīng)用此項(xiàng)技術(shù)對樓面結(jié)構(gòu)裂縫進(jìn)行處理。首先，對現(xiàn)有的樓面結(jié)構(gòu)裂縫進(jìn)行鑿毛處理，處理完成后，在裂縫表面均勻噴射水泥砂漿，形成一定厚度的保護(hù)層；其次，根據(jù)樓面結(jié)構(gòu)裂縫寬度及深度控制水泥砂漿噴射厚度；最后，若裂縫寬度小于0.2 mm，可采用涂膜封閉法，既能提升樓面結(jié)構(gòu)的耐久性，又能滿足短時間內(nèi)快速控制裂縫進(jìn)一步擴(kuò)大的要求。

樓面結(jié)構(gòu)裂縫表面處理技術(shù)無法對裂縫內(nèi)部進(jìn)行深度處理，需要做好后續(xù)定期檢查處理工作，盡可能減少樓面結(jié)構(gòu)裂縫問題發(fā)生。當(dāng)樓面結(jié)構(gòu)裂縫寬度超過0.2 mm時，需要對裂縫所在位置進(jìn)行開槽處理，開鑿八字形凹槽，同時將槽內(nèi)的異物清除干凈，再按照比例配制攪拌好的水泥砂漿涂抹在裂縫部位，待抹平處理完成后，使用環(huán)氧膠泥對其進(jìn)行嵌補(bǔ)處理，以此達(dá)到加固補(bǔ)強(qiáng)的作用效果[3]。其中環(huán)氧膠泥具有抗?jié)B、抗凍、防腐蝕、無污染等特點(diǎn)，混合固化后形成一種高強(qiáng)度、坑沖擊、耐磨損、高黏結(jié)力的固結(jié)體，能夠有效抵抗外力引起的變形，降低體系產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，提高材料的適應(yīng)性能。其熱膨脹系數(shù)與混凝土接近，故不易從被黏結(jié)的基材上脫落，并避免了因材料脹縮差異大造成界面應(yīng)力過大而引發(fā)涂層脫空、開裂等情況出現(xiàn)。

4 結(jié)語

綜上所述，原材料質(zhì)量不合格、工藝操作不規(guī)范、外部環(huán)境等均是影響工業(yè)廠房樓面結(jié)構(gòu)裂縫出現(xiàn)的主要成因，所出現(xiàn)的樓面結(jié)構(gòu)裂縫也有較大差異，樓面結(jié)構(gòu)裂縫問題若不能得到有效解決和控制，不僅會縮短工業(yè)廠房的使用期限，也會增加額外維修成本，嚴(yán)重時會引發(fā)一系列安全事故，造成無法挽回的損失。為了改善工業(yè)廠房樓面結(jié)構(gòu)性能以及降低裂縫問題出現(xiàn)頻率，可根據(jù)樓面結(jié)構(gòu)裂縫類型分析樓面結(jié)構(gòu)裂縫問題出現(xiàn)的具體成因，在此基礎(chǔ)上選擇具有針對性的裂縫控制技術(shù)，再結(jié)合裂縫問題的嚴(yán)重程度確定是否需要對其進(jìn)行加固處理，確保樓面結(jié)構(gòu)裂縫問題有效解決，提升工業(yè)廠房樓面結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與安全性，從而減少上述問題的發(fā)生，為工業(yè)廠房正常使用提供安全保障。