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现浇钢筋混凝土楼板以它特有的整体性好,强度高及抗震性好等优点被社会广泛采用。但是,由于混凝土的抗拉性差,收缩变形的原因,现浇结构混凝土楼板容易形成裂缝,到目前为止,混凝土楼板的裂缝是较难克服的质量通病。为了更好的保证施工质量,减少混凝土楼板裂缝,根据施工多年的经验,现就混凝土楼板裂缝的形成原因及防治措施进行总结。
一、现浇钢筋混凝土结构楼板裂缝的成因
混凝土结构物的裂缝分为微观裂缝和宏观裂缝。微观裂缝是指那些肉眼看不见的裂缝,主要有三种,一是骨料与水泥石粘合面上的裂缝,称为粘着裂缝;二是水泥石中自身的裂缝,称为水泥石裂缝;三是骨料本身的裂缝,称为骨料裂缝。微观裂缝在混凝土结构中的分布是不规则的、不贯通的。反之,肉眼看得见的裂缝称为宏观裂缝,这类裂缝的范围一般不小于0.05mm。宏观裂缝是微观裂缝扩展而来的。宏观裂缝产生的原因主要有三种,一是由外荷载引起的,这是发生最为普遍的一种情况,即按常规計算的主要应力引起的;二是结构次应力引起的裂缝,这是由于结构的实际工作状态与计算假设模型的差异引起的;三是变形应力引起的裂缝,这是由温度、收缩、膨胀、不均匀沉降等因素引起结构变形,当变形受到约束时便产生应力,当此应力超过混凝土抗拉强度时就产生裂缝。由此看来,影响结构的裂缝为宏观裂缝,下面就从施工及设计方面来分析一下裂缝形成的原因:
1.1原材料方面
商品混凝土由于运输、泵送的原因,水灰比相对过大,塌落度大,容易使混凝土产生离析,导致混凝土脱水收缩时,产生裂缝。
再有,由于节省能源的原因,商品混凝土内掺加细骨料较多,导致混凝土表面灰浆过多,收水收缩时,表面产生裂缝。
1.2 施工质量方面
1. 模板及支撑系统的刚度不够,浇筑混凝土时,使模板变形,造成模板下沉,致使混凝土变形,造成裂缝;混凝土强度还未达到施工拆模要求的强度,施工人员过早拆模,由于混凝土强度正在形成,板厚不一样,造成混凝土收缩不一样,混凝土强度形成时间不一致,沉降不一,致使混凝土容易产生裂缝。
对跨度不小于4米的现浇混凝土楼板、梁,未按规范要求起拱,造成模板变形,使混凝土产生裂缝。
2. 大多数混凝土楼板的负弯矩筋较细,马凳铁设置不规范,施工人员踩踏,容易造成钢筋弯曲、变形、下沉,致使上下层钢筋之间的有效高度发生变化,使混凝土沿梁方向产生裂缝。
梁、柱节点位置,由于钢筋过密,往往使梁钢筋抬高,造成顶板钢筋绑扎困难,浇筑混凝土时,由于顶板钢筋较高,造成钢筋保护层减小,由于保护层减小,在混凝土收缩时产生裂缝。
3. 混凝土楼板管线布置过于集中,尤其是户箱位置,管与管之间过密,没有缝隙,管径过粗,管与管之间交叉,混凝土浇筑完后,由于混凝土收缩,容易产生裂缝。
4. 由于施工缝留置不合理,为了方便施工,未按设计及施工规范要求留设,而造成的楼板裂缝。
施工缝处理不干净,未按要求进行界面处理,未按规定剔凿、撒砂浆,也可能造成裂缝。
5. 混凝土施工前,模板及墙柱未洒水,浇筑后,混凝土表面未及时浇水,由于混凝土在硬化过程中,产生大量的水化热,致使需要吸收水分,如果水分充足,在混凝土收缩过程中,不致产生裂缝,反之,水分越少,产生的裂缝就越多。
6. 由于工期的制约,施工单位往往在主体施工时抢工期,在混凝土强度还未终凝时,施工人员已开始施工,施工荷载就已经压在楼板上了,造成混凝土弹性变形,在混凝土早期强度低的情况下,混凝土承受弯、剪、拉应力,造成混凝土内伤导致不规则裂缝。
7.荷载过于集中堆放,也容易造成应力集中,造成混凝土楼板裂缝。
1.3 设计方面
楼房结构体型突变或地基的不均匀沉降而未设置必要的沉降缝,由于基础的不均匀沉降,而引起的楼房的拉裂和钢筋混凝土现浇楼板的开裂,房屋长度过长,而又未考虑设置伸缩缝,当房屋的自由伸缩达到应设置伸缩缝要求的间距时,就要引起裂缝的产生,平面布局凹凸较多,这些转角处形成薄弱的部位,受到混凝土收缩及温差变化易于产生裂缝。
设计人员在进行现浇板的配筋计算时,根据其承载能力来确定配筋量,有时忽略了对板在正常使用阶段由其承受的荷载而引起的挠度及裂缝宽度的验算,有时未考虑施工荷载的影响,从而引起裂缝的产生。
板厚设计时没有考虑照明、有线电视通讯等所需的管线敷设的影响,管线直径太大,就会使管线交叉过高处现浇板厚度大大削弱,从而引起板的开裂。
现行设计规范侧重于按强度考虑,未充分按温差和混凝土收缩特性等多种因素作综合考虑,配筋量因而达不到要求,造成楼板及屋面板四角裂缝。
二、现浇钢筋混凝土结构楼板裂缝的防治措施
2.1 原材料方面
商品混凝土订货时,务必交代清楚,混凝土的塌落度,及使用时间。
商品混凝土运至现场后,当产生塌落度损失影响泵送时,严禁加水,应由厂家采用高效减水剂调整,但掺加量应事先由试验室确定,并经现场技术负责人同意后使用。
钢筋必须符合规范要求,钢筋进入现场必须按规范要求进行二次试验。
2.2 施工措施方面
1、模板及其支架必须有足够的承载力、刚度和稳定性,能可靠地承受浇筑混凝土的重量、侧压力以及施工荷载。模板及支架的刚度其最大变形值不得超过模板构件计算跨度的1/400,支架的压缩变形值或弹性挠度不得超过相应的结构计算跨度的1/1000。
对跨度不小于4米的现浇混凝土楼板、梁,其模板按设计要求起拱,起拱高度当设计无具体要求时,宜为跨度的1/1000—3/1000。
安装上层现浇楼板的模板及其支架时,上、下层支架的立柱应对准,并铺设垫板,不允许采用拆除模板后再用顶柱支顶的方法。
后浇带所在跨的模板不得随本层其他跨模板一起拆除。
模板拆除时间必须满足混凝土的强度要求,混凝土强度达到75%以上的板及跨度8米以上混凝土强度达到100%时,才允许模板及支撑隔层拆除。
拆除的模板及支架不允许集中堆放。
2、钢筋绑扎必须按照规范要求进行,上层负弯矩筋必须与墙水平筋及梁筋相固定,双层筋的马凳铁必须保证间距及钢筋规格合理,制作必须规矩,绑扎必须牢固。垫块强度必须满足不低于M15,面积不小于40*40mm,间距不大于1米,垫到底层筋下面。
框架梁交叉部位严禁梁筋绑扎超高,造成板筋超高,避免浇完混凝土后露钢筋现象发生。
钢筋绑扎完毕后,必须做好隐蔽验收。在浇筑混凝土时必须安排专人负责看筋,保证钢筋及线管的位置准确。
3、强弱电线管,管与管之间必须保证有15mm以上的间隙,管尽量避免交叉重叠,必须重叠时尽量采用接线盒方式,管尽量固定到板中间;管线过于集中时,跟设计结合采用加钢筋网片的方法。线管直径大于20mm的跟设计结合尽可能的采用钢管。
4、后浇带及施工缝处理,必须剔凿到混凝土表面露出石子,清理干净,浇筑混凝土前浇筑同等标号的砂浆。
5、浇筑混凝土时,搭设马道。尽可能的减少踩踏钢筋的几率,以免破坏钢筋的绑扎质量,影响楼板内钢筋的有效高度,造成顶板裂缝。
6、混凝土的养护必须按照规范要求进行,商品混凝土不少于14天。楼板表面浇筑混凝土时,用刮杠找平,用木抹子在混凝土表面收水时至少搓压3遍,并采用塑料薄膜覆盖好。
7、已浇筑的混凝土楼板,在24小时以内且强度达到5MPa以前,不得进入下道工序施工。继续施工后应严格控制施工荷载,并应分散布置,施工操作过程中应避免重物冲击楼板。
2.3 设计方面措施
1、砌体结构温度伸缩缝间距宜40米左右,一般情况下不得超过45米。混凝土结构应按设计规范的要求设置伸缩缝,处于不利条件下的混凝土结构应减小伸缩缝间距,当伸缩缝间距大于规范规定的最大间距时,设计应提出抗裂缝的特殊措施。
2、跨度较大及温度、收缩应力较大的现浇楼板,应在板的未配筋表面设置抗裂钢筋,其配筋率不小于0.1%,对屋面板及顶层单元板等部位,还应适当增加配筋率。
3、适当增加楼面及屋面板的放射筋的配置,以防楼面及屋面板四角出现裂缝。
4、连续设置的悬挑板及阳台,长度大于12米时必须设置断开的施工缝,缝宽为20mm,施工时用聚苯板填实,再用建筑胶封闭处理。
5、相邻房间楼板厚度比不应超过1.5:1。
6、楼板混凝土强度等级不宜大于C30,现浇混凝土楼板的厚度,单向板不应小于跨度的1/30,双向板不应小于跨度的1/35,现浇板最小厚度不应小于100mm。
三、裂缝处理措施
裂缝的出现不但会影响结构的整体性和刚度,还会引起钢筋的锈蚀、加速混凝土的碳化、降低混凝土的耐久性和抗疲劳、抗渗能力。因此根据裂缝的性质和具体情况我们要区别对待、及时处理,以保证建筑物的安全使用。
混凝土裂缝的修补措施常见的主要有:表面修补法,灌浆、嵌缝封堵法。
3.1表面修補法
表面修补法是一种简单、常见的修补方法,它主要适用于稳定和对结构承载能力没有影响的表面裂缝以及深进裂缝的处理。通常的处理措施是在裂缝的表面涂抹水泥浆、环氧胶泥或在混凝土表面涂刷油漆、沥青等防腐材料,在防护的同时为了防止混凝土受各种作用的影响继续开裂,通常可以采用在裂缝的表面粘贴玻璃纤维布等措施。
3.2灌浆、嵌缝封堵法
灌浆法主要适用于对结构整体性有影响或有防渗要求的混凝土裂缝的修补,它是利用压力设备将胶结材料压入混凝土的裂缝中,胶结材料硬化后与混凝土形成一个整体,从而起到封堵加固的目的。常用的胶结材料有水泥浆、环氧树脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等化学材料。
嵌缝法是裂缝封堵中最常用的一种方法,它通常是沿裂缝凿槽,在槽中嵌填塑性或刚性止水材料,以达到封闭裂缝的目的。常用的塑性材料有聚氯乙烯胶泥、塑料油膏、丁基橡胶等等;常用的刚性止水材料为聚合物水泥砂浆。
以上的论述均为在施工过程中总结出来的经验,在以后施工中仅是一个借鉴,对楼板的裂缝控制将会起到一定的效果。
一、现浇钢筋混凝土结构楼板裂缝的成因
混凝土结构物的裂缝分为微观裂缝和宏观裂缝。微观裂缝是指那些肉眼看不见的裂缝,主要有三种,一是骨料与水泥石粘合面上的裂缝,称为粘着裂缝;二是水泥石中自身的裂缝,称为水泥石裂缝;三是骨料本身的裂缝,称为骨料裂缝。微观裂缝在混凝土结构中的分布是不规则的、不贯通的。反之,肉眼看得见的裂缝称为宏观裂缝,这类裂缝的范围一般不小于0.05mm。宏观裂缝是微观裂缝扩展而来的。宏观裂缝产生的原因主要有三种,一是由外荷载引起的,这是发生最为普遍的一种情况,即按常规計算的主要应力引起的;二是结构次应力引起的裂缝,这是由于结构的实际工作状态与计算假设模型的差异引起的;三是变形应力引起的裂缝,这是由温度、收缩、膨胀、不均匀沉降等因素引起结构变形,当变形受到约束时便产生应力,当此应力超过混凝土抗拉强度时就产生裂缝。由此看来,影响结构的裂缝为宏观裂缝,下面就从施工及设计方面来分析一下裂缝形成的原因:
1.1原材料方面
商品混凝土由于运输、泵送的原因,水灰比相对过大,塌落度大,容易使混凝土产生离析,导致混凝土脱水收缩时,产生裂缝。
再有,由于节省能源的原因,商品混凝土内掺加细骨料较多,导致混凝土表面灰浆过多,收水收缩时,表面产生裂缝。
1.2 施工质量方面
1. 模板及支撑系统的刚度不够,浇筑混凝土时,使模板变形,造成模板下沉,致使混凝土变形,造成裂缝;混凝土强度还未达到施工拆模要求的强度,施工人员过早拆模,由于混凝土强度正在形成,板厚不一样,造成混凝土收缩不一样,混凝土强度形成时间不一致,沉降不一,致使混凝土容易产生裂缝。
对跨度不小于4米的现浇混凝土楼板、梁,未按规范要求起拱,造成模板变形,使混凝土产生裂缝。
2. 大多数混凝土楼板的负弯矩筋较细,马凳铁设置不规范,施工人员踩踏,容易造成钢筋弯曲、变形、下沉,致使上下层钢筋之间的有效高度发生变化,使混凝土沿梁方向产生裂缝。
梁、柱节点位置,由于钢筋过密,往往使梁钢筋抬高,造成顶板钢筋绑扎困难,浇筑混凝土时,由于顶板钢筋较高,造成钢筋保护层减小,由于保护层减小,在混凝土收缩时产生裂缝。
3. 混凝土楼板管线布置过于集中,尤其是户箱位置,管与管之间过密,没有缝隙,管径过粗,管与管之间交叉,混凝土浇筑完后,由于混凝土收缩,容易产生裂缝。
4. 由于施工缝留置不合理,为了方便施工,未按设计及施工规范要求留设,而造成的楼板裂缝。
施工缝处理不干净,未按要求进行界面处理,未按规定剔凿、撒砂浆,也可能造成裂缝。
5. 混凝土施工前,模板及墙柱未洒水,浇筑后,混凝土表面未及时浇水,由于混凝土在硬化过程中,产生大量的水化热,致使需要吸收水分,如果水分充足,在混凝土收缩过程中,不致产生裂缝,反之,水分越少,产生的裂缝就越多。
6. 由于工期的制约,施工单位往往在主体施工时抢工期,在混凝土强度还未终凝时,施工人员已开始施工,施工荷载就已经压在楼板上了,造成混凝土弹性变形,在混凝土早期强度低的情况下,混凝土承受弯、剪、拉应力,造成混凝土内伤导致不规则裂缝。
7.荷载过于集中堆放,也容易造成应力集中,造成混凝土楼板裂缝。
1.3 设计方面
楼房结构体型突变或地基的不均匀沉降而未设置必要的沉降缝,由于基础的不均匀沉降,而引起的楼房的拉裂和钢筋混凝土现浇楼板的开裂,房屋长度过长,而又未考虑设置伸缩缝,当房屋的自由伸缩达到应设置伸缩缝要求的间距时,就要引起裂缝的产生,平面布局凹凸较多,这些转角处形成薄弱的部位,受到混凝土收缩及温差变化易于产生裂缝。
设计人员在进行现浇板的配筋计算时,根据其承载能力来确定配筋量,有时忽略了对板在正常使用阶段由其承受的荷载而引起的挠度及裂缝宽度的验算,有时未考虑施工荷载的影响,从而引起裂缝的产生。
板厚设计时没有考虑照明、有线电视通讯等所需的管线敷设的影响,管线直径太大,就会使管线交叉过高处现浇板厚度大大削弱,从而引起板的开裂。
现行设计规范侧重于按强度考虑,未充分按温差和混凝土收缩特性等多种因素作综合考虑,配筋量因而达不到要求,造成楼板及屋面板四角裂缝。
二、现浇钢筋混凝土结构楼板裂缝的防治措施
2.1 原材料方面
商品混凝土订货时,务必交代清楚,混凝土的塌落度,及使用时间。
商品混凝土运至现场后,当产生塌落度损失影响泵送时,严禁加水,应由厂家采用高效减水剂调整,但掺加量应事先由试验室确定,并经现场技术负责人同意后使用。
钢筋必须符合规范要求,钢筋进入现场必须按规范要求进行二次试验。
2.2 施工措施方面
1、模板及其支架必须有足够的承载力、刚度和稳定性,能可靠地承受浇筑混凝土的重量、侧压力以及施工荷载。模板及支架的刚度其最大变形值不得超过模板构件计算跨度的1/400,支架的压缩变形值或弹性挠度不得超过相应的结构计算跨度的1/1000。
对跨度不小于4米的现浇混凝土楼板、梁,其模板按设计要求起拱,起拱高度当设计无具体要求时,宜为跨度的1/1000—3/1000。
安装上层现浇楼板的模板及其支架时,上、下层支架的立柱应对准,并铺设垫板,不允许采用拆除模板后再用顶柱支顶的方法。
后浇带所在跨的模板不得随本层其他跨模板一起拆除。
模板拆除时间必须满足混凝土的强度要求,混凝土强度达到75%以上的板及跨度8米以上混凝土强度达到100%时,才允许模板及支撑隔层拆除。
拆除的模板及支架不允许集中堆放。
2、钢筋绑扎必须按照规范要求进行,上层负弯矩筋必须与墙水平筋及梁筋相固定,双层筋的马凳铁必须保证间距及钢筋规格合理,制作必须规矩,绑扎必须牢固。垫块强度必须满足不低于M15,面积不小于40*40mm,间距不大于1米,垫到底层筋下面。
框架梁交叉部位严禁梁筋绑扎超高,造成板筋超高,避免浇完混凝土后露钢筋现象发生。
钢筋绑扎完毕后,必须做好隐蔽验收。在浇筑混凝土时必须安排专人负责看筋,保证钢筋及线管的位置准确。
3、强弱电线管,管与管之间必须保证有15mm以上的间隙,管尽量避免交叉重叠,必须重叠时尽量采用接线盒方式,管尽量固定到板中间;管线过于集中时,跟设计结合采用加钢筋网片的方法。线管直径大于20mm的跟设计结合尽可能的采用钢管。
4、后浇带及施工缝处理,必须剔凿到混凝土表面露出石子,清理干净,浇筑混凝土前浇筑同等标号的砂浆。
5、浇筑混凝土时,搭设马道。尽可能的减少踩踏钢筋的几率,以免破坏钢筋的绑扎质量,影响楼板内钢筋的有效高度,造成顶板裂缝。
6、混凝土的养护必须按照规范要求进行,商品混凝土不少于14天。楼板表面浇筑混凝土时,用刮杠找平,用木抹子在混凝土表面收水时至少搓压3遍,并采用塑料薄膜覆盖好。
7、已浇筑的混凝土楼板,在24小时以内且强度达到5MPa以前,不得进入下道工序施工。继续施工后应严格控制施工荷载,并应分散布置,施工操作过程中应避免重物冲击楼板。
2.3 设计方面措施
1、砌体结构温度伸缩缝间距宜40米左右,一般情况下不得超过45米。混凝土结构应按设计规范的要求设置伸缩缝,处于不利条件下的混凝土结构应减小伸缩缝间距,当伸缩缝间距大于规范规定的最大间距时,设计应提出抗裂缝的特殊措施。
2、跨度较大及温度、收缩应力较大的现浇楼板,应在板的未配筋表面设置抗裂钢筋,其配筋率不小于0.1%,对屋面板及顶层单元板等部位,还应适当增加配筋率。
3、适当增加楼面及屋面板的放射筋的配置,以防楼面及屋面板四角出现裂缝。
4、连续设置的悬挑板及阳台,长度大于12米时必须设置断开的施工缝,缝宽为20mm,施工时用聚苯板填实,再用建筑胶封闭处理。
5、相邻房间楼板厚度比不应超过1.5:1。
6、楼板混凝土强度等级不宜大于C30,现浇混凝土楼板的厚度,单向板不应小于跨度的1/30,双向板不应小于跨度的1/35,现浇板最小厚度不应小于100mm。
三、裂缝处理措施
裂缝的出现不但会影响结构的整体性和刚度,还会引起钢筋的锈蚀、加速混凝土的碳化、降低混凝土的耐久性和抗疲劳、抗渗能力。因此根据裂缝的性质和具体情况我们要区别对待、及时处理,以保证建筑物的安全使用。
混凝土裂缝的修补措施常见的主要有:表面修补法,灌浆、嵌缝封堵法。
3.1表面修補法
表面修补法是一种简单、常见的修补方法,它主要适用于稳定和对结构承载能力没有影响的表面裂缝以及深进裂缝的处理。通常的处理措施是在裂缝的表面涂抹水泥浆、环氧胶泥或在混凝土表面涂刷油漆、沥青等防腐材料,在防护的同时为了防止混凝土受各种作用的影响继续开裂,通常可以采用在裂缝的表面粘贴玻璃纤维布等措施。
3.2灌浆、嵌缝封堵法
灌浆法主要适用于对结构整体性有影响或有防渗要求的混凝土裂缝的修补,它是利用压力设备将胶结材料压入混凝土的裂缝中,胶结材料硬化后与混凝土形成一个整体,从而起到封堵加固的目的。常用的胶结材料有水泥浆、环氧树脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等化学材料。
嵌缝法是裂缝封堵中最常用的一种方法,它通常是沿裂缝凿槽,在槽中嵌填塑性或刚性止水材料,以达到封闭裂缝的目的。常用的塑性材料有聚氯乙烯胶泥、塑料油膏、丁基橡胶等等;常用的刚性止水材料为聚合物水泥砂浆。
以上的论述均为在施工过程中总结出来的经验,在以后施工中仅是一个借鉴,对楼板的裂缝控制将会起到一定的效果。