王云波

1 概述

1.1 建筑工程混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫的原因及控制的必要

混凝土是一種非均質(zhì)的復(fù)雜多相混合材料,綜其特點(diǎn)之一即抗拉強(qiáng)度遠(yuǎn)低于抗壓強(qiáng)度。當(dāng)混凝土內(nèi)部產(chǎn)生拉應(yīng)力超過其抗拉強(qiáng)度時(shí),就會(huì)產(chǎn)生裂縫。因此,混凝土發(fā)生開裂的條件就是:在約束下變形產(chǎn)生的拉應(yīng)力超過實(shí)時(shí)的抗拉強(qiáng)度,也就是說必須同時(shí)考慮三個(gè)條件:變形的大小、約束的程度、實(shí)時(shí)抗拉強(qiáng)度。不受約束的自由變形不會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力;抗拉強(qiáng)度足以抵抗所產(chǎn)生的拉應(yīng)力時(shí)則不會(huì)開裂。也就是說不能籠統(tǒng)地認(rèn)為收縮必然開裂。所產(chǎn)生的應(yīng)力大小和實(shí)時(shí)的彈性模量有關(guān),和能夠松弛應(yīng)力的徐變有關(guān);是否引起開裂還和混凝土的抗拉強(qiáng)度有關(guān)。

凡是組成良好并經(jīng)適當(dāng)振搗和養(yǎng)護(hù)的混凝土,只要內(nèi)部孔隙和裂縫尚未形成相互連接而直達(dá)表面的通道,則基本上是水密性的;在使用中,結(jié)構(gòu)的荷載以及大氣環(huán)境的影響如冷熱交替、干濕循環(huán),可使這些內(nèi)部微裂縫發(fā)展并傳播,成為環(huán)境中侵蝕性介質(zhì)浸入的通道。早期裂縫控制意義在于,已有裂縫的擴(kuò)展比新生成裂縫容易。

由于近年來混凝土所用的水泥強(qiáng)度高,尤其是早期強(qiáng)度高,混凝土水灰比較低,使混凝土溫度變形和自收縮變形較大,即使早期未開裂,已產(chǎn)生的應(yīng)力未消除,在后期使用階段有時(shí)因外界條件如急劇的溫度和濕度的變化,又會(huì)有新的應(yīng)力生成,與已有應(yīng)力疊加后如果超過混凝土實(shí)時(shí)的抗拉強(qiáng)度,就有可能在原有不可見微裂縫處擴(kuò)展成可見的裂縫。因此控制混凝土早期內(nèi)部的應(yīng)力盡量減小,才是提高混凝土耐久性最重要的環(huán)節(jié)。

1.2 建筑工程樓板施工裂縫產(chǎn)生的主要原因

1.2.1 設(shè)計(jì)原因

1)房屋四周陽(yáng)角處板的負(fù)彎矩筋配筋量不夠。預(yù)防措施:在四周陽(yáng)角處進(jìn)行雙向配筋;且采用Ⅱ級(jí)鋼。

2)未設(shè)置沉降縫、伸縮縫。預(yù)防措施:設(shè)置必要的沉降縫、伸縮縫。

1.2.2 材料原因

混凝土各種組成材料的技術(shù)指標(biāo)(性質(zhì))不符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求,特別是水泥品種的選擇、外加劑應(yīng)用不當(dāng)、混凝土配合比的選擇不當(dāng)。

預(yù)防措施:嚴(yán)把混凝土材料質(zhì)量關(guān),在各項(xiàng)檢測(cè)結(jié)果均符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求的前提下才能使用。

1.2.3 施工原因

樓板及其支架不牢固,產(chǎn)生變形或局部沉降;樓板上層鋼筋變形、下沉;預(yù)埋管線及線管集散處處理不當(dāng);最后一遍收頭時(shí)間過早;樓板受力過早或超載;混凝土養(yǎng)護(hù)不到位。

2 建筑工程樓板設(shè)計(jì)中防止裂縫的技術(shù)措施

1)現(xiàn)澆樓板裂縫最常見、最普遍和數(shù)量最多的是房屋四周陽(yáng)角處的房間離開陽(yáng)角 1m左右,即在樓板的分離式負(fù)彎矩筋及角部放射筋末端或外側(cè)發(fā)生 45°左右的樓地面斜角裂縫?；炷恋氖湛s性和溫差雙重作用是造成此裂縫的根本原因,而先前設(shè)計(jì)規(guī)范側(cè)重于按強(qiáng)度考慮,未充分按溫差和混凝土收縮作用綜合考慮,配筋量不夠,這是樓面產(chǎn)生此裂縫的直接原因。房屋四周陽(yáng)角由于受縱、橫兩個(gè)方向約束,樓面板混凝土的自由變形受到限制,在溫差和混凝土收縮變化時(shí),板面在配筋薄弱處(即在分離式負(fù)彎矩和放射筋末端)首先開裂,產(chǎn)生 45°左右裂縫。為了防止此裂縫的出現(xiàn),要從設(shè)計(jì)出發(fā),建議設(shè)計(jì)單位對(duì)四周陽(yáng)角處樓面板配筋進(jìn)行加強(qiáng)。負(fù)筋不采用分離式切斷,改為沿房間全長(zhǎng)配置,并且適當(dāng)加密。對(duì)于外墻轉(zhuǎn)角處的放射性鋼筋,根據(jù)多年實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為作用較小。所以建議設(shè)計(jì)單位在四周陽(yáng)角處樓面板進(jìn)行雙層雙向加密配筋,基本上可以解決開裂問題。

2)基礎(chǔ)不均勻沉降未設(shè)置沉降縫、樓層過長(zhǎng)未設(shè)置伸縮縫而使樓屋面出現(xiàn)裂縫是由于設(shè)計(jì)不周造成的。當(dāng)房屋相鄰部分的高度、荷載和結(jié)構(gòu)形式差別很大而地基又較弱時(shí),房屋有可能產(chǎn)生不均勻沉降,致使某些薄弱部位開裂。為此,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)在適當(dāng)位置,如復(fù)雜的平面或體形轉(zhuǎn)折處、高度變化處、荷載和地基的壓縮性和地基處理方法明顯不同處設(shè)置沉降縫。當(dāng)房屋長(zhǎng)度較長(zhǎng)時(shí),由于溫度變化較大,房屋有可能自伸縮造成樓面開裂,因此設(shè)計(jì)應(yīng)沿建筑物長(zhǎng)度方向每隔一定距離預(yù)留縫隙,將建筑物地面以上構(gòu)件全部斷開。對(duì)因工藝需要無法設(shè)縫時(shí),應(yīng)增設(shè)后澆加強(qiáng)帶,并增設(shè)溫度鋼筋。

3 建筑工程樓板施工中防止裂縫的技術(shù)措施

3.1 對(duì)支模架的剛度、強(qiáng)度進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)

模板是鋼筋混凝土成型的模具,支架是支撐模板、承受模板和鋼筋混凝土及施工中各種荷載的臨時(shí)結(jié)構(gòu),模板和支架必須有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性,能可靠的承受鋼筋、澆筑混凝土的重量及施工荷載。模板在支設(shè)前必須進(jìn)行模板系統(tǒng)(模板和支架)的設(shè)計(jì),進(jìn)行荷載計(jì)算、組合,對(duì)其變形和穩(wěn)定性滿足實(shí)際情況要求條件才能進(jìn)行支設(shè)。在許多工程中,模板支設(shè)憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行,并且支設(shè)完成后不認(rèn)真檢查,甚至倒塌。因此,在施工工程中,我們要提高對(duì)模板工程質(zhì)量的重視程度,它是下一步工作的前提,是混凝土工程質(zhì)量的保證,我們決不能忽視。

3.2 重點(diǎn)加強(qiáng)樓板上層鋼筋網(wǎng)的有效保護(hù)措施

樓板上層鋼筋下沉的原因包括:

1)樓板上層鋼筋一般較細(xì)較軟。2)鋼筋離樓板模板的高度過大,無法收到模板的依托保護(hù)。3)各工種交叉作業(yè),施工人員眾多,走動(dòng)頻繁,鋼筋難免被大量踩踏、變形、下墜。4)上層鋼筋網(wǎng)的鋼筋小馬凳間距過大。

在上述四個(gè)原因中,前兩條客觀存在,不可能也難于提出措施加以改進(jìn)(否則樓面負(fù)筋用量將大大增加,造成浪費(fèi)),而后兩個(gè)原因在施工中必須大大加以改進(jìn)。對(duì)于第三個(gè)原因,可采取如下措施進(jìn)行解決:合理、科學(xué)地安排各工種交叉作業(yè)時(shí)間,在板底鋼筋綁扎完后,線管預(yù)埋和模板封鑲收頭應(yīng)及時(shí)進(jìn)行完成,做到不留尾巴或少留尾巴,以有效減少樓板上層鋼筋綁扎完后作業(yè)人員的數(shù)量;在樓梯、通道等頻繁和必須通行處應(yīng)搭設(shè)臨時(shí)的簡(jiǎn)易通道,以供必要的施工工人通行;加強(qiáng)教育和管理,使全體人員充分重視板面上層負(fù)筋的正確位置,必須行走時(shí),應(yīng)自覺沿鋼筋小馬凳支撐點(diǎn)通行,不得隨意踩踏中間架空部位的鋼筋;安排足夠數(shù)量的鋼筋工,在混凝土澆筑前及澆筑過程中及時(shí)進(jìn)行整修,特別是支座端部受力最大處以及樓面裂縫最容易發(fā)生處(四周陽(yáng)角處、預(yù)埋管線處及大跨度房屋處)應(yīng)重點(diǎn)整修,混凝土工在澆筑時(shí)對(duì)裂縫的易發(fā)生部位和彎矩受力最大區(qū)域,應(yīng)鋪設(shè)臨時(shí)性活動(dòng)跳板,擴(kuò)大接觸面,分散應(yīng)力,盡力避免上層鋼筋受到踩踏變形。

3.3 預(yù)埋線管處的裂縫防治

當(dāng)預(yù)埋線管的直徑較大,開間寬度也較大,并且線管的敷設(shè)方向又重合于(即垂直于)混凝土的收縮和受拉力方向時(shí),就很容易發(fā)生樓板裂縫。因此對(duì)于較粗的線管或多根線管的集散處,增設(shè)垂直于線管的短鋼筋網(wǎng)加強(qiáng)。根據(jù)經(jīng)驗(yàn),建議增設(shè)的抗裂短鋼筋采用 Ф6～Ф8,間距不大于 150,兩端的錨固長(zhǎng)度應(yīng)不小于 300mm。

線管在敷設(shè)時(shí)應(yīng)盡量避免立體交叉穿越,交叉布線處可采用線盒,同時(shí)在多根線管的集散處宜采用放射形分布,盡量避免緊密平行排列,以確保線管底部的混凝土灌注順利和振搗密實(shí)。并且當(dāng)線管數(shù)量眾多,使集散的混凝土截面大量削弱時(shí),宜按預(yù)留孔洞構(gòu)造要求在四周增設(shè)上下各 2Ф12的井字形抗裂構(gòu)造鋼筋。

3.4 材料吊卸區(qū)域的樓板裂縫防治

1)主體結(jié)構(gòu)的施工速度不能強(qiáng)求過快,樓層混凝土澆筑完后的必要養(yǎng)護(hù)(一般宜大于 24h)必須獲得保證,以確保樓板混凝土獲得最起碼的養(yǎng)護(hù)時(shí)間。

2)科學(xué)安排樓層的施工作業(yè)計(jì)劃,在樓層混凝土澆筑完畢的24 h以前,可限于做測(cè)量、定位、彈線等準(zhǔn)備工作,為允許吊卸大宗材料,避免沖擊振動(dòng)。24 h以后,可先分批安排吊運(yùn)少量小批量的活動(dòng),做到輕卸、輕放,以控制和減小沖擊振動(dòng)力。

3)在模板安裝時(shí),吊運(yùn)(或傳遞)上來的材料應(yīng)做到盡量分散就位,不得過多地集中堆放,以減少樓板荷重和振動(dòng)。

4)對(duì)計(jì)劃中的臨時(shí)大開間面積材料吊卸堆放區(qū)域部位(一般約 40m2)的模板支撐架在搭設(shè)前,就預(yù)先考慮采用加密立桿(立桿的縱、橫向間距均不宜大于 800mm)和隔柵增加模板支撐架剛度的加強(qiáng)措施,以增強(qiáng)剛度,減少變形來加強(qiáng)該區(qū)域的抗沖擊振動(dòng)荷載,并應(yīng)在該區(qū)域的新筑混凝土表面上鋪設(shè)舊木模加以保護(hù)和擴(kuò)散應(yīng)力,進(jìn)一步防止裂縫的發(fā)生。

3.5 加強(qiáng)對(duì)混凝土原材料的監(jiān)督

對(duì)前述工程中的樓板裂縫,我們根據(jù)實(shí)際施工情況進(jìn)行分析并一致認(rèn)為,混凝土的質(zhì)量對(duì)產(chǎn)生裂縫的影響較大。我們?nèi)チ嘶炷辽a(chǎn)廠,發(fā)現(xiàn)石料堆場(chǎng)上有部分石子所含石粉較多,砂子含泥量較大,我們及時(shí)向混凝土生產(chǎn)廠提出了存在的問題,并要求立即整改。

3.6 加強(qiáng)對(duì)樓板混凝土的養(yǎng)護(hù)

混凝土的保濕養(yǎng)護(hù)對(duì)其強(qiáng)度增長(zhǎng)和各類性能的提高十分重要,特別是早期的妥善養(yǎng)護(hù)可以避免表面脫水并大量減少混凝土初期伸縮裂縫發(fā)生。

4 樓板施工裂縫的補(bǔ)救措施

在采取了上述預(yù)防措施后,由于各種原因仍可能有少量的樓板裂縫發(fā)生,當(dāng)這些樓板裂縫發(fā)生后,應(yīng)在樓地面和天棚粉刷之前做好妥善處理,然后再進(jìn)行裝修。對(duì)結(jié)構(gòu)承載能力無影響的、板上部的細(xì)小裂縫,可將裂縫處加以沖洗,用水泥砂漿抹補(bǔ),對(duì)于較大裂縫可用水泥灌漿和化學(xué)灌漿進(jìn)行處理。經(jīng)過以上處理后,建議在樓地面墊層施工中對(duì)裂縫部位增設(shè)鋼絲網(wǎng)或?qū)沽讯啼摻钸M(jìn)一步加強(qiáng),這樣裂縫基本上可以解決。對(duì)于板底裂縫,由于板底粉刷層較薄,并且通常無吊頂遮蓋,更容易暴露,所以更應(yīng)妥善處理。板底裂縫宜委托專業(yè)加固單位采用復(fù)合增強(qiáng)纖維材料對(duì)裂縫作粘貼加強(qiáng)處理。復(fù)合增強(qiáng)纖維既能起到良好的抗拉裂縫補(bǔ)強(qiáng)作用,又不影響粉刷和裝飾效果,是目前較理想的裂縫處理措施。

5 結(jié)語

樓面板裂縫是較容易出現(xiàn)的問題,樓板一旦開裂就會(huì)引起業(yè)主的投訴、索賠,所以工程建設(shè)有關(guān)各方必須認(rèn)真對(duì)待此問題,制定樓板開裂預(yù)防措施并嚴(yán)格執(zhí)行,出現(xiàn)裂縫后及時(shí)制定處理方案進(jìn)行處理。

[1] GB 50010-2002,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2] 建筑施工手冊(cè)編寫組.建筑施工手冊(cè)[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2003.

[3] 宋功業(yè),邵界立.混凝土工程施工技術(shù)與質(zhì)量控制[M].北京:中國(guó)建材工業(yè)出版社,2003.

[4] 鄒 忠.淺談現(xiàn)澆混凝土樓板裂縫產(chǎn)生原因及預(yù)防措施[J].山西建筑,2010,36(9):141-142.