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摘要:楼板裂缝轻者影响美观,重者破坏房屋结构的安全性,降低房屋的抗震能力和房屋的正常使用,文中针对在建筑工程结构施工中常可能出现裂缝的原因,分别进行分类和分析,并制定相应的防治措施。
关键词:楼面裂缝;防治措施
中图分类号:TU37 文献标识码:A 文章编号:
当今的房屋建筑工程,大多结构平面复杂、平立面交错,分界、分层不规则。施工工期短,水平结构楼板施工和竖向墙柱施工的间隔时间大大缩短。为了加快施工进度、在上部结构施工时虽然采取了一些技术措施,但还是在跨度较大时会产生裂缝,同时楼板中繁多的预埋管线也会加大楼板混凝土的施工难度。
1、裂缝分类
(1)第一类裂缝:吊装材料和卸料区域易出现不规则裂缝。
(2)第二类裂缝:混凝土终凝后,随着早期强度的增加,在管线较多位置处,裂缝从无到有,且逐渐增加,又分规则和不规则两种裂缝。
(3)第三类裂缝:留置施工缝造成的裂缝。
(4)第四类裂缝:混凝土原材料原因引起的裂缝。
2、钢筋混凝土现浇板裂缝产生原因
2.1第一类裂缝原因分析
在工期紧张情况下,常在混凝土养护时间不足的条件下就开始墙、柱钢筋绑扎、脚手架材料吊运等施工,这给大跨度部位的楼板混凝土带来很多问题。除了大跨度混凝土总收缩值较大的不利因素外,其更易在强度不足的情况下受到吊装卸料时的冲击振动荷载作用而产生不规则的受力裂缝,且这些裂缝一旦形成,就难于闭合,形成永久裂缝。
2.2第二类裂缝原因分析
2.2.1不规则裂缝
不规则裂缝产生的原因较多。首先是材料因素,目前普遍采用预拌混凝土,而有的商品混凝土厂商在混凝土中掺加大量的粉煤灰、低性能混凝土外加剂、中细砂等作为降低成本的手段。再者是二次抹压不及时或未进行二次抹压。钢筋保护层过大,会造成混凝土干缩裂缝。
2.2.1规则裂缝
裂缝出现在上面,是由于混凝土和易性等问题引起的。裂缝出现在下表面,是由于预埋管线、特别是多根线管的集散处是混凝土截面,受到较多消弱引起应力集中所引起的。当预埋管线直径较小,房屋开间宽度也较小,且管线的敷设走向又不重合于(即垂直于)混凝土的收缩和受力方向时,一般不会产生楼面裂缝;反之,当预埋管线直径较大时,开间宽度也较大,且线管的敷设走向又重合于(即平行于)混凝土的收缩和受拉方向时,易产生楼面裂缝。
2.3第三类裂缝原因分析
楼板施工缝目前均留在框架结构1/3跨处。但由于混凝土收缩及现浇结构超静定引起的约束应力等,造成现浇混凝土楼板开裂(尤其在施工缝位置),虽然这些裂缝一般并不影响结构的承载力和安全,但影响使用功能。
2.4第四类裂缝原因分析
混凝土原材料质量原因主要有水泥凝结或膨胀不正常;骨料中含泥量过多;碱性骨料与碱性很强的水泥起化学反应,生成有膨胀能力的碱——硅凝胶而引起混凝土膨胀破坏;水灰比、塌落度过大,或使用过量粉砂。
3、裂缝的防治措施
3.1 第一类裂缝的预防措施
主体结构的楼层工期在许多情况下不能延长,只能从其他方面采取相应措施。
一般模板设计和验算考虑的荷载有以下几种:
(1)模板自重;
(2)混凝土自重;
(3)钢筋自重;
(4)施工人员及施工设备荷载;
(5)振捣混凝土时产生的荷载;
(6)新浇筑混凝土对模板侧面的压力;
(7)倾倒混凝土时产生的荷载。
一般工程楼板模板设计时仅取(1)(2)(3)(4)项荷载,未考虑吊装材料时的冲击力。通常的结构施工顺序是在防线定位后,先吊运框架柱钢筋、再吊钢管脚手架。钢筋每吊重约0.5~1T;塔式起重机起吊速度为2m/s;钢筋长4~6m。为防止落钩时产生集中应力,在钢筋堆放处提前放置4块2m长的模板作为垫板,使集中荷载变成面荷载;根据能量守恒定律,在1s内对楼板的冲力为12KN,冲力的影响范围为6㎡,即:在大跨度中的1/3范围内设计楼板模板时,除了上述4项荷载外再加上200kg/㎡,基本上满足要求。
3.2 第二类裂缝的预防措施
3.2.1材料方面
控制好原材料质量,选用高效优质的混凝土外加劑,改善并减小混凝土的收缩值。订购预拌混凝土时,应根据工程的不同部位和性质提出对混凝土品质的明确要求,现场应逐车严格控制好预拌混凝土的坍落度,以保证混凝土熟料的半成品质量。
3.2.2施工方面
钢筋在楼板混凝土中的抗拉受力,起着抵抗外荷载所产生弯矩和防止混凝土收缩和温差裂缝发生的双重作用均需钢筋处于上下合理的保护层之中,才能有效发挥作用,而这一双重作用均需钢筋处于上下合理的保护层之中,才能有效发挥作用。在实际施工中,楼板下层钢筋在钢筋保护层垫块及模板的依托下,保护层较易正确控制。但若钢筋保护层垫块的间距大于1.5m时,钢筋网片的合理保护层厚度就无法保障,因此纵横交错的钢筋保护层垫块间距应限制在1m左右。
但楼层上钢筋网的有效保护层一直是施工中的一大难题。其原因为:
(1)板的上层钢筋一般较细较软,受到踩踏后就立即弯曲、变形、下坠;
(2)钢筋离楼层模板的高度较大,无法受到模板的依托保护;
(3)各工种交叉作业,由于施工人员众多、行走频繁,造成钢筋网大量被踩踏;
(4)上层钢筋网的小马凳间距设置过大,甚至不设,仅依靠楼面梁上部钢筋搁置和分离式配筋的拐脚支撑。
上述原因中,前两条是客观存在的,难于提出措施加以改进,否则楼面负筋用钢量将大量增加,造成浪费。但后两条原因在施工中须大大改进。遭踩踏处可采取下列综合措施加以解决:
(1)在楼梯、通道等频繁通行处搭设(或铺设)临时的简易通道,以供施工人员通行;
(2)加强教育和管理,使全体操作人员充分重视保护板面上层负筋位置正确的重要性,必须行走时,应自觉地沿钢筋小马凳支撑点方向通行,不得随意踩踏中间架空部位的钢筋;
(3)安排足够数量的钢筋工(一般不少于4人),在混凝土浇筑前及浇筑中及时对钢筋网进行整修,特别是支座端部受力最大处以及楼面裂缝最易发生处(四周转角处、预埋线管处和大跨度房间处)应重点整修;
(4)混凝土工在浇筑时对裂缝易发生部位和负弯矩筋受力最大区域,应铺设临时性木板,增大接触面,分散应力,尽量避免上层钢筋受到踩踏变形。
针对最后一个原因,根据大量的施工实践,楼面双层双向钢筋(包括分离式配置的负弯矩断筋)必须设置小马凳,其纵向间距不应大于700㎜(即每㎡不得少于2只),特别是对于φ8一类细小钢筋,小马凳的间距应控制在600㎜以内(即每㎡不得少于3只),这样才能取得较好的效果。
关于预埋线管处裂缝防治,较粗的线管或多根管线的集散处应增设抗裂小钢筋,采用φ6~φ8,间距小于或等于150㎜,两端的锚固长度不小于300㎜。管线在敷设时应尽量避免立体交叉穿线,交叉布线处可采用线盒转换,同时在很多根线管的集散处宜采用放射形分布,尽量避免紧密平行排列,以确保管线底部混凝土顺利浇筑和振捣密实。并且当管线数量众多使集散处的混凝土截面大量削弱时,宜按预留孔洞构造要求在四周增设上下各2φ12的井字形抗裂构造钢筋。
3.3 第三类裂缝的防治措施
根据《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)规定,剪力墙是下端固定的竖向悬臂板,再根据剪力墙结构计算中假定之一—空间结构平面化假定,确定剪力墙受力简化图形:(1)楼盖结构在其自身平面内的刚度为无限大;(2)各道剪力墙主要在其自身平面内发挥作用,在其平面内的刚度很小,可忽不计;(3)简支板或连续板下部纵向钢筋深入支座的锚固长度不应小于5d。墙体为连续刚弹性体,其根部为固定端,楼板与墙体为铰接。
另外,楼板内支座处布置的负弯矩筋,用于控制因墙体约束而产生的负弯矩裂缝。从而混凝土结构理论而言,配筋并不能防止混凝土开裂,只能控制裂缝的形态,使其均匀细密。
根据以上论述,剪力墙结构体系楼板的施工缝完全可留设在墙体中心处,即使因其他因素产生裂缝,上部墙体混凝土浇筑后也可填补这些裂缝,按受力分析也是合理可行的。
因此,墙体施工缝位置可留置在门窗上部洞口处,而楼板施工缝可按上述要求留置。
3.4 第四类裂缝的防治措施
3.4.1 混凝土原材料质量方面尽可能不使用民办小厂生产的水泥。如必须使用,应认真对水泥标号及安定性进行试验;严把原材料进货关,认真地对进场砂石骨料进行检验,严格控制砂的粒径及含泥量,并做好各项试验。一经发现不合格材料进场必须立即停止使用并清除出场;严格控制混凝土施工配合比。根据混凝土强度等级和质量检验以及混凝土和易性的要求确定配合比,严格控制水和水泥用量,选择级配良好的石子,减小空隙率和砂率以减少收缩量,提高混凝土抗裂强度。
3.4.2 施工质量方面混凝土浇捣前,应先将基层和模板浇水湿透,避免过多吸收水分,浇捣过程中应尽量做到既振捣充分又避免过度;混凝土楼板浇筑完毕后,表面刮抹应限制到最小程度,并加强混凝土早期养护;严格施工操作程序,不盲目赶工。杜绝过早上传、上荷载和过早拆模。在楼板浇捣过程中更要派专人护筋,避免踩弯面负筋的现象发生。通过在大梁两侧的面层内配置通长的钢筋网片,承受支座负弯矩,避免因不均匀沉降而产生裂缝;施工后浇带的施工应认真领会设计意图,制定施工方案,杜绝在后浇处出现混凝土不密实、不按图纸要求留企口缝,以及施工中钢筋被踩弯等现象。同时更要杜绝在浇注混凝土完毕前就将部分模板、支柱拆除而导致梁板形成悬臂,造成变形;加强对楼面砼的养护。砼的保湿养护对其强度增长和各类性能的提高十分重要,特别是早期的妥善养护可以避免表面脱水并大量减少砼初期伸缩裂缝发生。施工中必须坚持覆盖麻袋或草包进行一周左右的妥善保湿养护,并可采用喷养护液进行养护。
参考文献
1、JGJ3-2002,高层建筑混凝土结构技术规程〔S〕。
2、GB50010-2002,混凝土结构设计规范〔S〕。
3、王铁梦,工程结构裂缝控制〔M〕,北京:中国建筑工业出版社,1997.
关键词:楼面裂缝;防治措施
中图分类号:TU37 文献标识码:A 文章编号:
当今的房屋建筑工程,大多结构平面复杂、平立面交错,分界、分层不规则。施工工期短,水平结构楼板施工和竖向墙柱施工的间隔时间大大缩短。为了加快施工进度、在上部结构施工时虽然采取了一些技术措施,但还是在跨度较大时会产生裂缝,同时楼板中繁多的预埋管线也会加大楼板混凝土的施工难度。
1、裂缝分类
(1)第一类裂缝:吊装材料和卸料区域易出现不规则裂缝。
(2)第二类裂缝:混凝土终凝后,随着早期强度的增加,在管线较多位置处,裂缝从无到有,且逐渐增加,又分规则和不规则两种裂缝。
(3)第三类裂缝:留置施工缝造成的裂缝。
(4)第四类裂缝:混凝土原材料原因引起的裂缝。
2、钢筋混凝土现浇板裂缝产生原因
2.1第一类裂缝原因分析
在工期紧张情况下,常在混凝土养护时间不足的条件下就开始墙、柱钢筋绑扎、脚手架材料吊运等施工,这给大跨度部位的楼板混凝土带来很多问题。除了大跨度混凝土总收缩值较大的不利因素外,其更易在强度不足的情况下受到吊装卸料时的冲击振动荷载作用而产生不规则的受力裂缝,且这些裂缝一旦形成,就难于闭合,形成永久裂缝。
2.2第二类裂缝原因分析
2.2.1不规则裂缝
不规则裂缝产生的原因较多。首先是材料因素,目前普遍采用预拌混凝土,而有的商品混凝土厂商在混凝土中掺加大量的粉煤灰、低性能混凝土外加剂、中细砂等作为降低成本的手段。再者是二次抹压不及时或未进行二次抹压。钢筋保护层过大,会造成混凝土干缩裂缝。
2.2.1规则裂缝
裂缝出现在上面,是由于混凝土和易性等问题引起的。裂缝出现在下表面,是由于预埋管线、特别是多根线管的集散处是混凝土截面,受到较多消弱引起应力集中所引起的。当预埋管线直径较小,房屋开间宽度也较小,且管线的敷设走向又不重合于(即垂直于)混凝土的收缩和受力方向时,一般不会产生楼面裂缝;反之,当预埋管线直径较大时,开间宽度也较大,且线管的敷设走向又重合于(即平行于)混凝土的收缩和受拉方向时,易产生楼面裂缝。
2.3第三类裂缝原因分析
楼板施工缝目前均留在框架结构1/3跨处。但由于混凝土收缩及现浇结构超静定引起的约束应力等,造成现浇混凝土楼板开裂(尤其在施工缝位置),虽然这些裂缝一般并不影响结构的承载力和安全,但影响使用功能。
2.4第四类裂缝原因分析
混凝土原材料质量原因主要有水泥凝结或膨胀不正常;骨料中含泥量过多;碱性骨料与碱性很强的水泥起化学反应,生成有膨胀能力的碱——硅凝胶而引起混凝土膨胀破坏;水灰比、塌落度过大,或使用过量粉砂。
3、裂缝的防治措施
3.1 第一类裂缝的预防措施
主体结构的楼层工期在许多情况下不能延长,只能从其他方面采取相应措施。
一般模板设计和验算考虑的荷载有以下几种:
(1)模板自重;
(2)混凝土自重;
(3)钢筋自重;
(4)施工人员及施工设备荷载;
(5)振捣混凝土时产生的荷载;
(6)新浇筑混凝土对模板侧面的压力;
(7)倾倒混凝土时产生的荷载。
一般工程楼板模板设计时仅取(1)(2)(3)(4)项荷载,未考虑吊装材料时的冲击力。通常的结构施工顺序是在防线定位后,先吊运框架柱钢筋、再吊钢管脚手架。钢筋每吊重约0.5~1T;塔式起重机起吊速度为2m/s;钢筋长4~6m。为防止落钩时产生集中应力,在钢筋堆放处提前放置4块2m长的模板作为垫板,使集中荷载变成面荷载;根据能量守恒定律,在1s内对楼板的冲力为12KN,冲力的影响范围为6㎡,即:在大跨度中的1/3范围内设计楼板模板时,除了上述4项荷载外再加上200kg/㎡,基本上满足要求。
3.2 第二类裂缝的预防措施
3.2.1材料方面
控制好原材料质量,选用高效优质的混凝土外加劑,改善并减小混凝土的收缩值。订购预拌混凝土时,应根据工程的不同部位和性质提出对混凝土品质的明确要求,现场应逐车严格控制好预拌混凝土的坍落度,以保证混凝土熟料的半成品质量。
3.2.2施工方面
钢筋在楼板混凝土中的抗拉受力,起着抵抗外荷载所产生弯矩和防止混凝土收缩和温差裂缝发生的双重作用均需钢筋处于上下合理的保护层之中,才能有效发挥作用,而这一双重作用均需钢筋处于上下合理的保护层之中,才能有效发挥作用。在实际施工中,楼板下层钢筋在钢筋保护层垫块及模板的依托下,保护层较易正确控制。但若钢筋保护层垫块的间距大于1.5m时,钢筋网片的合理保护层厚度就无法保障,因此纵横交错的钢筋保护层垫块间距应限制在1m左右。
但楼层上钢筋网的有效保护层一直是施工中的一大难题。其原因为:
(1)板的上层钢筋一般较细较软,受到踩踏后就立即弯曲、变形、下坠;
(2)钢筋离楼层模板的高度较大,无法受到模板的依托保护;
(3)各工种交叉作业,由于施工人员众多、行走频繁,造成钢筋网大量被踩踏;
(4)上层钢筋网的小马凳间距设置过大,甚至不设,仅依靠楼面梁上部钢筋搁置和分离式配筋的拐脚支撑。
上述原因中,前两条是客观存在的,难于提出措施加以改进,否则楼面负筋用钢量将大量增加,造成浪费。但后两条原因在施工中须大大改进。遭踩踏处可采取下列综合措施加以解决:
(1)在楼梯、通道等频繁通行处搭设(或铺设)临时的简易通道,以供施工人员通行;
(2)加强教育和管理,使全体操作人员充分重视保护板面上层负筋位置正确的重要性,必须行走时,应自觉地沿钢筋小马凳支撑点方向通行,不得随意踩踏中间架空部位的钢筋;
(3)安排足够数量的钢筋工(一般不少于4人),在混凝土浇筑前及浇筑中及时对钢筋网进行整修,特别是支座端部受力最大处以及楼面裂缝最易发生处(四周转角处、预埋线管处和大跨度房间处)应重点整修;
(4)混凝土工在浇筑时对裂缝易发生部位和负弯矩筋受力最大区域,应铺设临时性木板,增大接触面,分散应力,尽量避免上层钢筋受到踩踏变形。
针对最后一个原因,根据大量的施工实践,楼面双层双向钢筋(包括分离式配置的负弯矩断筋)必须设置小马凳,其纵向间距不应大于700㎜(即每㎡不得少于2只),特别是对于φ8一类细小钢筋,小马凳的间距应控制在600㎜以内(即每㎡不得少于3只),这样才能取得较好的效果。
关于预埋线管处裂缝防治,较粗的线管或多根管线的集散处应增设抗裂小钢筋,采用φ6~φ8,间距小于或等于150㎜,两端的锚固长度不小于300㎜。管线在敷设时应尽量避免立体交叉穿线,交叉布线处可采用线盒转换,同时在很多根线管的集散处宜采用放射形分布,尽量避免紧密平行排列,以确保管线底部混凝土顺利浇筑和振捣密实。并且当管线数量众多使集散处的混凝土截面大量削弱时,宜按预留孔洞构造要求在四周增设上下各2φ12的井字形抗裂构造钢筋。
3.3 第三类裂缝的防治措施
根据《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)规定,剪力墙是下端固定的竖向悬臂板,再根据剪力墙结构计算中假定之一—空间结构平面化假定,确定剪力墙受力简化图形:(1)楼盖结构在其自身平面内的刚度为无限大;(2)各道剪力墙主要在其自身平面内发挥作用,在其平面内的刚度很小,可忽不计;(3)简支板或连续板下部纵向钢筋深入支座的锚固长度不应小于5d。墙体为连续刚弹性体,其根部为固定端,楼板与墙体为铰接。
另外,楼板内支座处布置的负弯矩筋,用于控制因墙体约束而产生的负弯矩裂缝。从而混凝土结构理论而言,配筋并不能防止混凝土开裂,只能控制裂缝的形态,使其均匀细密。
根据以上论述,剪力墙结构体系楼板的施工缝完全可留设在墙体中心处,即使因其他因素产生裂缝,上部墙体混凝土浇筑后也可填补这些裂缝,按受力分析也是合理可行的。
因此,墙体施工缝位置可留置在门窗上部洞口处,而楼板施工缝可按上述要求留置。
3.4 第四类裂缝的防治措施
3.4.1 混凝土原材料质量方面尽可能不使用民办小厂生产的水泥。如必须使用,应认真对水泥标号及安定性进行试验;严把原材料进货关,认真地对进场砂石骨料进行检验,严格控制砂的粒径及含泥量,并做好各项试验。一经发现不合格材料进场必须立即停止使用并清除出场;严格控制混凝土施工配合比。根据混凝土强度等级和质量检验以及混凝土和易性的要求确定配合比,严格控制水和水泥用量,选择级配良好的石子,减小空隙率和砂率以减少收缩量,提高混凝土抗裂强度。
3.4.2 施工质量方面混凝土浇捣前,应先将基层和模板浇水湿透,避免过多吸收水分,浇捣过程中应尽量做到既振捣充分又避免过度;混凝土楼板浇筑完毕后,表面刮抹应限制到最小程度,并加强混凝土早期养护;严格施工操作程序,不盲目赶工。杜绝过早上传、上荷载和过早拆模。在楼板浇捣过程中更要派专人护筋,避免踩弯面负筋的现象发生。通过在大梁两侧的面层内配置通长的钢筋网片,承受支座负弯矩,避免因不均匀沉降而产生裂缝;施工后浇带的施工应认真领会设计意图,制定施工方案,杜绝在后浇处出现混凝土不密实、不按图纸要求留企口缝,以及施工中钢筋被踩弯等现象。同时更要杜绝在浇注混凝土完毕前就将部分模板、支柱拆除而导致梁板形成悬臂,造成变形;加强对楼面砼的养护。砼的保湿养护对其强度增长和各类性能的提高十分重要,特别是早期的妥善养护可以避免表面脱水并大量减少砼初期伸缩裂缝发生。施工中必须坚持覆盖麻袋或草包进行一周左右的妥善保湿养护,并可采用喷养护液进行养护。
参考文献
1、JGJ3-2002,高层建筑混凝土结构技术规程〔S〕。
2、GB50010-2002,混凝土结构设计规范〔S〕。
3、王铁梦,工程结构裂缝控制〔M〕,北京:中国建筑工业出版社,1997.