论文部分内容阅读
【摘 要】 对于高层建筑而言,混凝土楼板裂缝是一个较为常见的现象,对建筑工程质量造成的困扰也由来已久。混凝土裂缝会导致建筑物耐久性以及整体性受到不良影响。基于此,笔者针对所接触工程遇到的现场问题对裂缝产生的原因进行初步探讨,并提出了对裂缝的处理与有效控制的个人见解,希望有所指导和帮助。
【关键词】 建筑楼板;混凝土裂缝;控制
在高层建筑中,楼板经常出现混凝土裂缝,对建筑物施工質量带来不同程度影响。特别现在有种植屋面的楼板或地下室顶板,若产生裂缝则会造出严重影响使用功能;通常来说,在混凝土浇筑作业完成后24d内,裂缝会陆续出现,且裂缝数量与时间推移呈正相关,同时裂缝宽度也会逐渐变大。情况严重时还会对建筑物使用性能产生不良影响,甚至对建筑物整体结构的耐久运行以及使用安全性造成威胁。本文结合个人从事江门市益丞帝豪居项目施工实践,针对施工过程中产生的问题结合规范及经验提出个人见解与阐述,以及需要注意的问题,希望对其它类似工程有参考价值;
江门市益丞帝豪居项目工程由江门市江建建筑有限公司承建,于2011年9月开始施工,至2013年7月份通过竣工验收。地下室为一层框架结构,塔楼为17层框剪结构;地下室顶板为绿化种植面,人防部分为全埋式地下室,对于裂缝的控制对工程尤为重要;
一、根据施工实践以及相关资料可知混凝土裂缝出现的原因有以下几方面
(一)设计因素
1.刚度突变应力集中:高层建筑通常大部分为剪力墙,所以建筑结构具有较大的竖向刚度。而且多数开发商为了满足建筑大空间功能要求造成大跨度板块,楼板较薄,具有较小的刚度值,刚度突变区域就有较大几率出现应力集中的现象,导致板角开裂。这种现象多出现在电梯筒周边阴阳角位置以及异形板凹凸角位置,一般阳角比阴角更容易出现裂缝;
2.基础不均匀沉降:由于每个基础的受力不一致以及地基持力层的均匀程度不尽相同必然会导致沉降不均匀的现象产生,特别是核心筒剪力墙及角柱和其他柱之间往往存在较大数值的沉降差,容易导致边角楼板开裂;
3.配筋方面:由于设计过程中仅考虑承载力,只有超过一定跨度的梁和板才考虑裂缝的控制;因而对构造要求以及形变验算未考虑在内,导致在配筋时直径与间距均偏大,减少了钢筋与混凝土之间裹紧力,从而导致裂缝的容易产生。另楼板角部未埋设放射筋,一旦角部弯矩数值过大,则有较大几率出现角部裂缝。
4.埋管对楼板削弱的影响:楼板中如果埋置过多管线,或管线直径相对较大,且交叉、重叠等均会导致局部楼板混凝土厚度不足,最终导致裂缝出现。楼板开洞没有进行相应的加强措施同样容易导致产生裂缝;常见电梯前室范围内板块。
(二)材料因素
1.水泥的品种以及混凝土等级的影响:水泥等级越高、细度越细早期强度越高对混凝土开裂影响越大;混凝土等级越高脆性越大,越容易开裂;
2.砂石等粗细骨料级配不良:导致过大的骨料间空隙率,容易隐藏较多游离水,导致密实度降低,强度值下降。此外砂石含泥过多也会对混凝土强度造成影响,同时会影响墙体和楼板的抗裂防渗性能;而砂石颗粒偏细同样会导致耗水量与水泥用量增加,对楼板和墙体的强度造成影响。
3.掺合剂的选择:当选择外加剂不合理,或者添加不当,缺乏显著的微膨胀或者减水效果,未获得预期效果等情况均会导致裂缝的出现。
(三)混凝土自身特性因素
收缩裂缝是混凝土裂缝中最为常见的一种,其主要包括塑性收缩、干燥收缩以及自生收缩三种。
1.塑性收缩通常在凝固阶段发生,特别是混凝土初凝至终凝前,水泥水化反应相对强烈,水分快速蒸发,进而丧失可塑性。塑性收缩量相对较大,特别是具有较大水灰比的混凝土。水份蒸发过快引发内应力过大而使混凝土体积急剧收缩,而混凝土强度无法抵抗本身收缩容易出现龟裂现象;
2.混凝土凝固后一周内的收缩往往为干燥收缩。当混凝土表层逐渐干燥,混凝土体积开始收缩,同时混凝土内部失水相对较慢,因而体积变化并不如外部变化大,导致内外形变差异,混凝土表层承受形变产生的拉应力,造成干缩裂缝。
3.后期混凝土硬化时会出现自生收缩裂缝,主要是因为混凝土本身胶凝材料继续水化反应引起的引起混凝土体积变化体积原因而缩小。
(四)施工因素
1.模板支撑系统缺乏足够的稳定性或者刚度,支模时候没有考虑相应的预拱度,导致局部变形过大,有较大几率造成与板边平行的跨中裂缝,特别在大跨度的梁与板影响更加明显;
2.结构常因拆模过早导致混凝土本身没有足够强度抵抗混凝土自重,从而产生跨中裂缝;
3.施工质量的监督,施工过程中难以保证楼板或墙体均匀设置钢筋间距,无法满足结构要求,有的甚至不按图施工;在进行角部施工时未按设计要求设置构造筋,或配筋数量不足;
4.浇捣混凝土时不够密实以及压光不当等,过长的浇捣时间则会导致粗骨料下沉,面层较多浮浆;过短则造成底层缺乏骨料,过多砂浆;
5.施工养护影响,浇捣作业完成后没有进行及时有效的养护,尤其是楼板,混凝土表层快速失水,而内部混凝土则存在水化不足的现象;过早施加施工荷载同样也会导致楼板早期出现裂缝。
6.施工环境的影响,在浇捣混凝土的时候适逢下雨则会造成混凝土含水量增大而降低强度;或者在高温条件下导致水份丧失过快,不满足相应坍落度;
二、针对以上各因素对高层建筑混凝土裂缝的影响可采取以下相关措施预防
(一)设计措施
首先,从结构体系考虑,在设计时候尽量采用规则体系,避免因地震或水平风荷载作用不规则扭转导致应力集中部位容易产生裂缝;应根据建筑物的长度合理设置沉降缝、伸缩缝以及后浇带等;其中以设置后浇带及加强带最为常见,后浇带的设置需遵循抗放兼备以放为主的原则,目的就是在前期将大部分约束应力释放,需符合以下几方面的规定:(1)保持后浇带间距在30m~40m范围,并尽量设置在柱距三等分的中间内力较小的范围内,带宽800mm~1000mm;后浇带混凝土宜在其两侧混凝土浇灌完毕后45~60d再进行浇筑;高层周边后浇带兼有沉降作用宜在楼层完成75%~100%后方可浇筑;进行后浇带施工时应采用提高一级微膨胀混凝土,并养护14d以上;(2)后浇带内钢筋连续或断开,个人认为从施工操作方面来说钢筋连续有利于施工,但是只达到了后浇带的“抗”作用却没有实现“放”的效果;假如为温度收缩后浇带则钢筋可以连续,或考虑将部分钢筋保留,将梁腹以及梁顶纵筋切断,梁底受力筋保持贯通;若为塔楼周边的后浇带兼有沉降作用则最好全部断开,根据现场所见有其中一栋楼周边后浇带钢筋连续,在楼层施工高度50%的时候,后浇带钢筋呈弧形向上拱,这说明沉降后浇带内钢筋在高层下沉的因应力得不到释放造成本身钢筋变形; 其次,结构设计时候尽量将结构设计为规则板块,避免异形板;造成明显的刚度突变以致应力得不到释放;可设梁的尽量设置梁,将不规则板缩小影响范围;由于建筑功能不允许的可设置暗梁来拉结,对板裂缝的产生有一定的预防作用;
最后,设计人员应针对楼板和墙体的薄弱环节以及容易出现应力集中的区域采取有效的加强措施,诸如:加厚楼板、加密钢筋布置,加设钢筋网等;电梯前室核心筒位置板厚必须≥150mm;楼层4角落板块板厚须≥120mm,且尽量在楼层4个角落边柱位置放置放射筋,以防止角柱与整体不均匀沉降引起以边柱为中心的斜角裂缝;顶板层以及天面层主要抵抗温度收缩裂缝,所以板筋应采用双层双向拉通形式;在配筋过程中应遵循细直径、小间距原则。应保证全截面配筋率在0.18%~0.3%(三级钢)范围内;另配筋设置的时候应垂直裂缝产生的方向排布;
(二)施工对策
(1)原材料控制:由于现在各地区混凝土几乎都采用专门混凝土搅拌桩供应,应对混凝土搅拌站的商品混凝土各材料的配合比进行严格控制,符合相关技术规范;严格控制混凝土坍落度,在保证强度等级的前提下应对混凝土的水灰比进行合理控制;确保添加剂的合理掺和量,既要达到想要的效果又不能降低混凝土强度;在运输的过程中,尽量缩短运距并注意行车过程中运转混凝土罐以防止混凝土离析、泌水以及降低坍落度;
(2)工艺控制:①按图施工,保证钢筋绑扎位置,以及钢筋的间距与直径,构造措施必须遵循图纸规定;②支模应确保支撑体系有足够的强度稳定性,大跨度混凝土需考虑预拱度;③控制好入模温差,避免高温或者雨天情况下浇捣混凝土;④浇捣混凝土时候应振捣均匀确保混凝土密实度,不能过振也不能漏振;⑤浇筑完毕应及时进行养护,可取麻袋浸水后覆盖,并每隔一段时间洒水养护;⑥通过二次振捣和抹压技术来提高混凝土强度,强化楼板的抗裂性能;⑦在未达到相应强度时候严禁上人以及堆载;⑧在同等条件下混凝土试块达到规定强度方可拆模;⑨应尽量选择微膨胀、中热性水泥制备高强混凝土,同时掺入膨胀剂以及超细矿粉,并考虑选择高效减水剂,应通过试验确定粉煤灰掺入量;
三、结语
高层混凝土裂缝的产生是建筑通病,是难以避免,但同样可以给予控制。通常施工质量起主要作用,设计只是根据施工经验加以理论阐述予以明确,但好的施工工艺可以对裂缝达到很有效的控制效果;在益丞帝豪居项目中我们严把质量关,根据以往施工经验按照以上预防措施对施工质量提出有效的施工方法,针对建筑薄弱环节给予过硬的技术支持与指导,才得以创出如此好口碑的建筑产品;我相信随着新技术的出现与应用,随着施工技术人员在不断的观察、分析与总结中探寻新的解决方案,高层建筑混凝土楼板和墙体裂缝问题将得到有效控制。
参考文献:
[1]李国胜.多高层钢筋混凝土结构设计优化与合理构造
[2]国家规范《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010;《建筑抗震设計规范》GB50011-2010
[3]王鹏.浅谈建筑施工中裂缝的控制措施与管理探究[J].城市建设理论研究(电子版),2013
[4]张洪飞.监理工作中如何防止建筑裂缝的产生[J].城市建设理论研究(电子版),2013
【关键词】 建筑楼板;混凝土裂缝;控制
在高层建筑中,楼板经常出现混凝土裂缝,对建筑物施工質量带来不同程度影响。特别现在有种植屋面的楼板或地下室顶板,若产生裂缝则会造出严重影响使用功能;通常来说,在混凝土浇筑作业完成后24d内,裂缝会陆续出现,且裂缝数量与时间推移呈正相关,同时裂缝宽度也会逐渐变大。情况严重时还会对建筑物使用性能产生不良影响,甚至对建筑物整体结构的耐久运行以及使用安全性造成威胁。本文结合个人从事江门市益丞帝豪居项目施工实践,针对施工过程中产生的问题结合规范及经验提出个人见解与阐述,以及需要注意的问题,希望对其它类似工程有参考价值;
江门市益丞帝豪居项目工程由江门市江建建筑有限公司承建,于2011年9月开始施工,至2013年7月份通过竣工验收。地下室为一层框架结构,塔楼为17层框剪结构;地下室顶板为绿化种植面,人防部分为全埋式地下室,对于裂缝的控制对工程尤为重要;
一、根据施工实践以及相关资料可知混凝土裂缝出现的原因有以下几方面
(一)设计因素
1.刚度突变应力集中:高层建筑通常大部分为剪力墙,所以建筑结构具有较大的竖向刚度。而且多数开发商为了满足建筑大空间功能要求造成大跨度板块,楼板较薄,具有较小的刚度值,刚度突变区域就有较大几率出现应力集中的现象,导致板角开裂。这种现象多出现在电梯筒周边阴阳角位置以及异形板凹凸角位置,一般阳角比阴角更容易出现裂缝;
2.基础不均匀沉降:由于每个基础的受力不一致以及地基持力层的均匀程度不尽相同必然会导致沉降不均匀的现象产生,特别是核心筒剪力墙及角柱和其他柱之间往往存在较大数值的沉降差,容易导致边角楼板开裂;
3.配筋方面:由于设计过程中仅考虑承载力,只有超过一定跨度的梁和板才考虑裂缝的控制;因而对构造要求以及形变验算未考虑在内,导致在配筋时直径与间距均偏大,减少了钢筋与混凝土之间裹紧力,从而导致裂缝的容易产生。另楼板角部未埋设放射筋,一旦角部弯矩数值过大,则有较大几率出现角部裂缝。
4.埋管对楼板削弱的影响:楼板中如果埋置过多管线,或管线直径相对较大,且交叉、重叠等均会导致局部楼板混凝土厚度不足,最终导致裂缝出现。楼板开洞没有进行相应的加强措施同样容易导致产生裂缝;常见电梯前室范围内板块。
(二)材料因素
1.水泥的品种以及混凝土等级的影响:水泥等级越高、细度越细早期强度越高对混凝土开裂影响越大;混凝土等级越高脆性越大,越容易开裂;
2.砂石等粗细骨料级配不良:导致过大的骨料间空隙率,容易隐藏较多游离水,导致密实度降低,强度值下降。此外砂石含泥过多也会对混凝土强度造成影响,同时会影响墙体和楼板的抗裂防渗性能;而砂石颗粒偏细同样会导致耗水量与水泥用量增加,对楼板和墙体的强度造成影响。
3.掺合剂的选择:当选择外加剂不合理,或者添加不当,缺乏显著的微膨胀或者减水效果,未获得预期效果等情况均会导致裂缝的出现。
(三)混凝土自身特性因素
收缩裂缝是混凝土裂缝中最为常见的一种,其主要包括塑性收缩、干燥收缩以及自生收缩三种。
1.塑性收缩通常在凝固阶段发生,特别是混凝土初凝至终凝前,水泥水化反应相对强烈,水分快速蒸发,进而丧失可塑性。塑性收缩量相对较大,特别是具有较大水灰比的混凝土。水份蒸发过快引发内应力过大而使混凝土体积急剧收缩,而混凝土强度无法抵抗本身收缩容易出现龟裂现象;
2.混凝土凝固后一周内的收缩往往为干燥收缩。当混凝土表层逐渐干燥,混凝土体积开始收缩,同时混凝土内部失水相对较慢,因而体积变化并不如外部变化大,导致内外形变差异,混凝土表层承受形变产生的拉应力,造成干缩裂缝。
3.后期混凝土硬化时会出现自生收缩裂缝,主要是因为混凝土本身胶凝材料继续水化反应引起的引起混凝土体积变化体积原因而缩小。
(四)施工因素
1.模板支撑系统缺乏足够的稳定性或者刚度,支模时候没有考虑相应的预拱度,导致局部变形过大,有较大几率造成与板边平行的跨中裂缝,特别在大跨度的梁与板影响更加明显;
2.结构常因拆模过早导致混凝土本身没有足够强度抵抗混凝土自重,从而产生跨中裂缝;
3.施工质量的监督,施工过程中难以保证楼板或墙体均匀设置钢筋间距,无法满足结构要求,有的甚至不按图施工;在进行角部施工时未按设计要求设置构造筋,或配筋数量不足;
4.浇捣混凝土时不够密实以及压光不当等,过长的浇捣时间则会导致粗骨料下沉,面层较多浮浆;过短则造成底层缺乏骨料,过多砂浆;
5.施工养护影响,浇捣作业完成后没有进行及时有效的养护,尤其是楼板,混凝土表层快速失水,而内部混凝土则存在水化不足的现象;过早施加施工荷载同样也会导致楼板早期出现裂缝。
6.施工环境的影响,在浇捣混凝土的时候适逢下雨则会造成混凝土含水量增大而降低强度;或者在高温条件下导致水份丧失过快,不满足相应坍落度;
二、针对以上各因素对高层建筑混凝土裂缝的影响可采取以下相关措施预防
(一)设计措施
首先,从结构体系考虑,在设计时候尽量采用规则体系,避免因地震或水平风荷载作用不规则扭转导致应力集中部位容易产生裂缝;应根据建筑物的长度合理设置沉降缝、伸缩缝以及后浇带等;其中以设置后浇带及加强带最为常见,后浇带的设置需遵循抗放兼备以放为主的原则,目的就是在前期将大部分约束应力释放,需符合以下几方面的规定:(1)保持后浇带间距在30m~40m范围,并尽量设置在柱距三等分的中间内力较小的范围内,带宽800mm~1000mm;后浇带混凝土宜在其两侧混凝土浇灌完毕后45~60d再进行浇筑;高层周边后浇带兼有沉降作用宜在楼层完成75%~100%后方可浇筑;进行后浇带施工时应采用提高一级微膨胀混凝土,并养护14d以上;(2)后浇带内钢筋连续或断开,个人认为从施工操作方面来说钢筋连续有利于施工,但是只达到了后浇带的“抗”作用却没有实现“放”的效果;假如为温度收缩后浇带则钢筋可以连续,或考虑将部分钢筋保留,将梁腹以及梁顶纵筋切断,梁底受力筋保持贯通;若为塔楼周边的后浇带兼有沉降作用则最好全部断开,根据现场所见有其中一栋楼周边后浇带钢筋连续,在楼层施工高度50%的时候,后浇带钢筋呈弧形向上拱,这说明沉降后浇带内钢筋在高层下沉的因应力得不到释放造成本身钢筋变形; 其次,结构设计时候尽量将结构设计为规则板块,避免异形板;造成明显的刚度突变以致应力得不到释放;可设梁的尽量设置梁,将不规则板缩小影响范围;由于建筑功能不允许的可设置暗梁来拉结,对板裂缝的产生有一定的预防作用;
最后,设计人员应针对楼板和墙体的薄弱环节以及容易出现应力集中的区域采取有效的加强措施,诸如:加厚楼板、加密钢筋布置,加设钢筋网等;电梯前室核心筒位置板厚必须≥150mm;楼层4角落板块板厚须≥120mm,且尽量在楼层4个角落边柱位置放置放射筋,以防止角柱与整体不均匀沉降引起以边柱为中心的斜角裂缝;顶板层以及天面层主要抵抗温度收缩裂缝,所以板筋应采用双层双向拉通形式;在配筋过程中应遵循细直径、小间距原则。应保证全截面配筋率在0.18%~0.3%(三级钢)范围内;另配筋设置的时候应垂直裂缝产生的方向排布;
(二)施工对策
(1)原材料控制:由于现在各地区混凝土几乎都采用专门混凝土搅拌桩供应,应对混凝土搅拌站的商品混凝土各材料的配合比进行严格控制,符合相关技术规范;严格控制混凝土坍落度,在保证强度等级的前提下应对混凝土的水灰比进行合理控制;确保添加剂的合理掺和量,既要达到想要的效果又不能降低混凝土强度;在运输的过程中,尽量缩短运距并注意行车过程中运转混凝土罐以防止混凝土离析、泌水以及降低坍落度;
(2)工艺控制:①按图施工,保证钢筋绑扎位置,以及钢筋的间距与直径,构造措施必须遵循图纸规定;②支模应确保支撑体系有足够的强度稳定性,大跨度混凝土需考虑预拱度;③控制好入模温差,避免高温或者雨天情况下浇捣混凝土;④浇捣混凝土时候应振捣均匀确保混凝土密实度,不能过振也不能漏振;⑤浇筑完毕应及时进行养护,可取麻袋浸水后覆盖,并每隔一段时间洒水养护;⑥通过二次振捣和抹压技术来提高混凝土强度,强化楼板的抗裂性能;⑦在未达到相应强度时候严禁上人以及堆载;⑧在同等条件下混凝土试块达到规定强度方可拆模;⑨应尽量选择微膨胀、中热性水泥制备高强混凝土,同时掺入膨胀剂以及超细矿粉,并考虑选择高效减水剂,应通过试验确定粉煤灰掺入量;
三、结语
高层混凝土裂缝的产生是建筑通病,是难以避免,但同样可以给予控制。通常施工质量起主要作用,设计只是根据施工经验加以理论阐述予以明确,但好的施工工艺可以对裂缝达到很有效的控制效果;在益丞帝豪居项目中我们严把质量关,根据以往施工经验按照以上预防措施对施工质量提出有效的施工方法,针对建筑薄弱环节给予过硬的技术支持与指导,才得以创出如此好口碑的建筑产品;我相信随着新技术的出现与应用,随着施工技术人员在不断的观察、分析与总结中探寻新的解决方案,高层建筑混凝土楼板和墙体裂缝问题将得到有效控制。
参考文献:
[1]李国胜.多高层钢筋混凝土结构设计优化与合理构造
[2]国家规范《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010;《建筑抗震设計规范》GB50011-2010
[3]王鹏.浅谈建筑施工中裂缝的控制措施与管理探究[J].城市建设理论研究(电子版),2013
[4]张洪飞.监理工作中如何防止建筑裂缝的产生[J].城市建设理论研究(电子版),2013