現(xiàn)澆住宅樓板產(chǎn)生裂縫的原因及防治措施
一、概況
如漢中市某拆遷安置樓,建筑面積約5153平方米。地下一層,地上6層,結(jié)構(gòu)形式為混合結(jié)構(gòu) ,建筑高度為20.4m,該建筑基礎(chǔ)為450厚鋼筋砼筏板,樓面結(jié)構(gòu)層為現(xiàn)澆鋼筋砼板,除客廳4.2m跨度板厚120mm,其余房間板厚均為100mm。本工程結(jié)構(gòu)構(gòu)件裂縫控制等級(jí)為三級(jí),最大裂縫寬度限值為:室內(nèi)正常環(huán)境0.3mm,露天環(huán)境及地下室0.2mm。該工程在分戶驗(yàn)收時(shí)發(fā)現(xiàn)大部分餐廳、臥室現(xiàn)澆板都有裂縫,極個(gè)別客廳板有裂縫,多數(shù)平屋頂現(xiàn)澆板無裂縫。裂縫位置大多數(shù)處在預(yù)埋電線管處,有兩處為貫通縫,在井架口附近幾間房裂縫較亂。(裂縫位置表述亂,是否可歸納)根據(jù)業(yè)主要求組織相關(guān)單位首先對(duì)沉降量和垂直度進(jìn)行復(fù)查,結(jié)果都在允許范圍內(nèi),對(duì)裂縫用刻度放大鏡實(shí)測(cè),板底最大0.15mm,板面最大0.25mm。經(jīng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員現(xiàn)場(chǎng)查看,并對(duì)現(xiàn)澆板的配筋、板厚復(fù)算,均符合現(xiàn)行規(guī)范要求。從施工單位提供的各項(xiàng)原材料質(zhì)量證明書,復(fù)檢報(bào)告,砼強(qiáng)度試驗(yàn)報(bào)告和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)板厚結(jié)果來看,可以排除各種原材料不合格而產(chǎn)生裂縫的因素,因業(yè)主代表對(duì)現(xiàn)澆板安全性有疑意,要求對(duì)其安全性做鑒定(應(yīng)業(yè)主代表對(duì)產(chǎn)生裂縫現(xiàn)澆板進(jìn)行安全性簽訂的要求,有關(guān)責(zé)任方委托有資質(zhì)簽訂單位對(duì)現(xiàn)澆板做安全性鑒定)。鑒定結(jié)論為:本工程樓板屬于允許出現(xiàn)裂縫構(gòu)件,現(xiàn)澆板出現(xiàn)的裂縫不屬于結(jié)構(gòu)有害裂縫,且裂縫均未超過0.3mm,不影響正常使用下板的安全性。鑒于上述情況,經(jīng)過認(rèn)真分析,確認(rèn)引起現(xiàn)澆板裂縫原因有以下幾點(diǎn):
(一)砼的收縮:混凝土的收縮變形是混凝土的固有特性,主要表現(xiàn)形式為澆筑初期(終凝前)的凝縮變形、硬化過程中的干縮變形、在恒溫絕濕條件下由凝膠材料的水化作用引起的自生收縮變形和溫度變化引起的熱漲冷縮變形。
1、澆筑初期(終凝前)的凝縮變形
凝縮變形產(chǎn)生的裂縫發(fā)生在砼結(jié)硬前最初幾小時(shí)內(nèi),通常澆筑后24h即可觀察到。其產(chǎn)生的原因多與砼的泌水現(xiàn)象有關(guān)即水灰比有關(guān)。新澆筑的砼經(jīng)壓實(shí)后,由于重力作用,重的固體顆粒向下沉,迫使輕的水向上移,即所謂“泌水”。當(dāng)固體顆粒彼此支撐不再下沉或砼隨著強(qiáng)度上漲結(jié)硬阻礙了它的下沉,泌水即停止。如砼中固體顆粒能不受阻礙地自由下沉,則僅使結(jié)硬后砼的體積減少,并不會(huì)產(chǎn)生裂縫。該工程砼為現(xiàn)場(chǎng)自拌,砂、石取自漢江河的天然材料,含泥量及骨料級(jí)配不理想,攪拌時(shí)水灰比較大,因此泌水現(xiàn)象較嚴(yán)重。裂縫出現(xiàn)位置多為板內(nèi)埋設(shè)的PVC線管處,特別是縱橫線管重疊處.。PVC線管表面光滑與砼粘接力很差,同時(shí)線管處板厚被減小,形成一個(gè)較薄弱的部位,降低了現(xiàn)澆板對(duì)變形引起的內(nèi)力的抵抗能力。
2、硬化過程中的干縮和水化作用引起的自身收縮
自身收縮與干縮一樣,在澆筑后相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間,約1~2d才會(huì)出現(xiàn),是因?yàn)樗嗨瘯r(shí)消耗水分造成凝膠孔的液面下降,形成彎月面,產(chǎn)生所謂自干燥作用,使砼體的相對(duì)濕度降低和體積減少;水灰比大干縮大,水灰比小時(shí)干縮減少,而自身收縮增大(不通順)。因此在施工中,應(yīng)按照配合比要求的用水量拌合砼。該工程因板底預(yù)埋管線位置太低,導(dǎo)致下保護(hù)層減小產(chǎn)生裂縫,板面線管集中或重疊,減小了上保護(hù)層而產(chǎn)生裂縫。
3、溫度下降引起的冷縮變形
砼在硬化過程中因溫度變化,在全部或部分外約束力作用下,會(huì)產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力,當(dāng)拉應(yīng)力超過砼的極限抗拉強(qiáng)度時(shí),就產(chǎn)生斷裂。多數(shù)發(fā)生在砼養(yǎng)護(hù)一段時(shí)間才出現(xiàn),裂縫較深,有時(shí)是貫通性的。該工程主體施工正值嚴(yán)冬季節(jié),最低氣溫已降至零度以下,砼中雖添加有防凍劑,早強(qiáng)劑,砼表面的泌水已結(jié)冰。為了提高砼早期強(qiáng)度,在板下生火升溫,加劇了熱脹冷縮變形。(溫度裂縫產(chǎn)生原因表述好像不正確)
(二)現(xiàn)澆板上過早施工而加荷引起的裂縫:《混凝土結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》規(guī)定,混凝土強(qiáng)度達(dá)到 1.2 N/ mm2前,不得在其上踩踏或安裝模板及支架。但有時(shí)由于為了搶時(shí)間,趕進(jìn)度,在剛澆好的現(xiàn)澆板上或混凝土尚處在初凝階段,就任意踩踏,搬運(yùn)材料,集中堆放磚塊、砂漿、模板等。過早的加荷,人為地造成了現(xiàn)澆板裂縫。該工程垂直運(yùn)輸為提升機(jī),水平運(yùn)輸為手推車,時(shí)值嚴(yán)冬,砼強(qiáng)度上升慢 ,車碾人踩,對(duì)砼過早擾動(dòng)使其產(chǎn)生裂縫。屋面板因擾動(dòng)少養(yǎng)護(hù)期長(zhǎng),只有個(gè)別板出現(xiàn)裂縫。
(三)板負(fù)筋下沉產(chǎn)生的裂縫:在樓面工程施工中各工種交叉作業(yè),樓面負(fù)筋位置的正確性難以得到保證,由于受到施工人員踩踏后會(huì)使鋼筋彎曲、變形,致使負(fù)筋下陷,保護(hù)層過大,降低了鋼筋混凝土板截面的有效高度,使板的承載能力達(dá)不到設(shè)計(jì)的要求,從而導(dǎo)致板裂縫的產(chǎn)生。
二、防治措施
如何防治現(xiàn)澆板板裂縫的產(chǎn)生,根據(jù)多年的施工經(jīng)驗(yàn),提供以下一些防治措施,可供參考:
(一)設(shè)計(jì)方面
在設(shè)計(jì)方面應(yīng)該注意以下幾點(diǎn):
1.現(xiàn)澆板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中除考慮強(qiáng)度要求外,還應(yīng)進(jìn)行撓度及裂縫驗(yàn)算,考慮施工不均勻性及混凝土本身的收縮因素,適當(dāng)增加板厚,增強(qiáng)板的剛度。
2.宜采用較小直徑密度分布的方式進(jìn)行布筋,為防止溫度及收縮引起的應(yīng)力影響,應(yīng)適當(dāng)提高配筋率,建議按四邊支撐的雙向板配筋,提高現(xiàn)澆板承載力安全儲(chǔ)備。這樣可提高混凝土體的極限拉伸應(yīng)變及混凝土抵抗干縮變形的能力,防止因混凝土自身收縮出現(xiàn)大量的應(yīng)力集中點(diǎn),使局部出現(xiàn)塑性變形產(chǎn)生裂縫。另外混凝土標(biāo)號(hào)設(shè)計(jì)強(qiáng)度不宜太高。
3.應(yīng)在樓板上每隔20m左右處設(shè)置一后澆帶,并在樓板中間墻體支座處設(shè)一條伸縮縫,使其釋放內(nèi)應(yīng)力。
4.樓板因四周嵌固于墻體內(nèi),應(yīng)在四角部位按要求配置雙向鋼筋,伸出長(zhǎng)度應(yīng)不小于1/3L(L 為短向邊長(zhǎng)),且不小于1.2m為宜。
5.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、插座、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(規(guī)范好像表述是不能超混凝土截面高度2/3)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)在這些部位增加配筋或做成雙層雙向配筋。
(二)施工方面
1.應(yīng)嚴(yán)格按配合比進(jìn)行計(jì)量投料,控制攪拌時(shí)間及水灰比,并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)砂含水量變化及原砂中含粒徑5cm以上的礫石篩選調(diào)整施工配合比,保持混凝土強(qiáng)度及坍落度一致,防止因水及水泥用量過多而增加混凝土中多余的水分及空氣,從而產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力,導(dǎo)致產(chǎn)生收縮裂縫。
2.混凝土中骨料的用量占體積的70%左右,必須注意粗骨料的質(zhì)量,宜用粒徑15~20mm的石子進(jìn)行合理級(jí)配,含泥量 <1%;砂子應(yīng)用中、粗砂,含泥量 <3%,砂率控制為40%左右,坍落度控制為14~20mm(自辦混凝土坦露度為30-50mm);水泥應(yīng)選用非早強(qiáng)度型、水化熱低和質(zhì)量穩(wěn)定的普通硅酸鹽水泥,減少混凝土自身收縮。
3.嚴(yán)格控制板面負(fù)筋保護(hù)層厚度。現(xiàn)澆板負(fù)筋按設(shè)計(jì)要求都放在板上面,有梁通過或隔斷時(shí),一般放置在梁鋼筋上面或與梁鋼筋綁扎在一起。為了控制好負(fù)筋保護(hù)層厚度,必須采用Φ10~14的鋼筋馬凳,縱橫間距為800mm左右來固定負(fù)筋的位置,并用電焊把馬凳與負(fù)筋焊牢,使馬凳在混凝土澆筑過程中不移位,保證負(fù)筋不下沉,從而有效控制負(fù)筋保護(hù)層的厚度,不使板負(fù)筋保護(hù)層過厚而產(chǎn)生裂縫。模板中線管鋪設(shè)密集處的上部及下部鋪放一層18號(hào)鋼絲網(wǎng),寬度每邊應(yīng)大于管區(qū)100mm為宜。
4.板底線盒固定后,線管適當(dāng)提高,以保證該處砼的保護(hù)層。在管線集中處或重疊處應(yīng)增加鋼板網(wǎng)或鋼筋網(wǎng)片。
5.垂直運(yùn)輸有條件的盡量使用塔吊,以減少水平運(yùn)輸對(duì)砼的擾動(dòng)。砼澆筑后養(yǎng)護(hù)期適當(dāng)增長(zhǎng),也可考慮將面層與現(xiàn)澆板一次施工,以增加板厚,提高其剛度。
三、裂縫的處理方法
經(jīng)過以上的分析,本樓層的結(jié)構(gòu)是安全的,梁板的承載力是滿足設(shè)計(jì)要求的。根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)說明及參照《混凝土工程裂縫調(diào)查及補(bǔ)強(qiáng)加固規(guī)程》4.2.3條款之規(guī)定,小于0.3mm的裂縫無須修補(bǔ)。但考慮到本工程的特殊性和業(yè)主對(duì)此問題的重視程度,同時(shí)也為了防止鋼筋銹蝕而影響耐久性,本著預(yù)防為主的原則,決定按照需要修補(bǔ)的規(guī)定進(jìn)行修補(bǔ)。具體修補(bǔ)處理如下。
1、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)。
2、當(dāng)樓板出現(xiàn)裂縫面積較大時(shí),如井架口裂縫較亂處,可在樓板上增做一層鋼筋網(wǎng)片,以提高板的整體性。
3、個(gè)別通長(zhǎng)、貫通的危險(xiǎn)結(jié)構(gòu)裂縫,裂縫寬度大于0.3mm的,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。
結(jié)束語
現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板裂縫是工程常見的質(zhì)量通病,大量工程實(shí)踐說明,只要在設(shè)計(jì)和施工過程中針對(duì)各影響因素考慮全面、細(xì)致,嚴(yán)格遵守設(shè)計(jì)和施工規(guī)范,弄清裂縫出現(xiàn)的原因,再加以正確的處理措施,裂縫是可以得到控制和預(yù)防的。