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。
　　
　　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)澆板開裂問題時(shí)有發(fā)生,裂縫是不可避免的,但通過良好的設(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,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)主投訴等諸多問題。有很多建筑平面為矩形,完工后一年左右,裝修時(shí)發(fā)現(xiàn)樓板出現(xiàn)了斜角裂縫,經(jīng)過混凝土強(qiáng)度及樓板承載力檢測(cè),結(jié)果都符合要求�？梢钥闯�,裂縫并非貫穿性結(jié)構(gòu)裂縫,一般來說,高層住宅最常見、最普遍和數(shù)量最多的是這類分布在房屋四周陽角處或平面形狀突變的凹口房屋陽角處的裂縫。
　　具體位置大多在離開陽角左右,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45度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)生在房屋四周陽角處或平面形狀突變的凹口房屋陽角處,離開陽角1m左右,均為斜向切角裂縫,與縱橫墻夾角約45度;
　　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裂,并且愈靠近屋面處的樓層裂縫往往愈大。房屋的四周陽角由于受到縱、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)首先開裂,產(chǎn)生45度左右的斜角裂縫,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、抗裂劑來防止現(xiàn)澆鋼筋砼樓、屋面板開裂。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εp•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45度斜角裂縫的發(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,在板面無負(fù)筋區(qū)應(yīng)配置雙向鋼筋網(wǎng)與負(fù)筋搭接200mm,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02~0.5mm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40~60mm的V形槽,槽內(nèi)先用素水泥漿打底,再采用環(huán)氧樹脂漿液灌縫,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)。
　　
　　6結(jié)語
　　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。