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第一章楼屋面裂缝原因的分析
一般情况下,楼屋面裂缝表现为:
表面龟裂,纵向、横向裂缝以及斜向裂缝。
究其原因,主要有施工、设计及混凝土原材料等三方面的原因,以下将逐一具体分析。
1.1混凝土原材料质量方面
1.1.1水泥凝结或膨胀不正常,如水泥安定性不稳定,水泥中含有生石灰或氧化镁,这些成分在和水化合后产生体积膨胀,产生裂缝。
1.1.2如果骨料中含泥量过多,则随着混凝土的干燥,会产生不规则的网状裂缝。
1.1.3碱——骨料反应:
蛋白质、安山岩、玄武岩、辉绿岩、千枚岩等碱性骨料有可能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,产生裂缝。
1.1.4水灰比、塌落度过大,或使用过量粉砂混凝上强度值对水灰比的变化十分敏感,基本上是水和水泥计量变动对强度影响的叠加。
因此,水、水泥、外渗混合材料外加剂溶液的计量偏差,将直接影响混凝土的强度。
而采用含泥量大的粉砂配制的混凝土收缩大,抗拉强度低,容易因塑性收缩而产生裂缝,泵送砼为了满足泵送条件:
坍落度大,流动性好,易产生局部粗骨料少、砂浆多的现象,此时,砼脱水干缩时,就会产生表面裂缝。
1.2施工质量方面
1.2.1混凝土施工过分振捣,模板、垫层过于干燥混凝土浇筑振捣后,粗骨料沉落挤出水分、空气,表面呈现泌水而形成竖向体积缩小沉落,造成表面砂浆层,它比下层混凝土有较大的干缩性能,待水分蒸发后,易形成凝缩裂缝。
而模板、垫层在浇筑混凝上之间洒水不够,过于干燥,则模板吸水量大,引起混凝土的塑性收缩,产生裂缝。
1.2.2混凝土浇捣后过分抹干压光会使混凝土的细骨料过多地浮到表面,形成含水量很大的水泥浆层,水泥浆中的氢氧化钙与空气中二氧化碳作用生成碳酸钙,引起表面体积碳水化收缩,导致混凝土板表面龟裂。
1.2.3施工工艺不当引起:
在施工过程中由于施工工艺不当,致使支座处负筋下陷,保护层过大,固定支座变成塑性铰支座,使板上部沿梁支座处产生裂缝;
楼板的弹性变形及支座处的负弯矩施工中在混凝土未达到规定强度,过早拆模,或者在混凝土未达到终凝时间就上荷载,造成混凝土楼板的弹性变形,致使砼早期强度低或无强度时,承受弯、压、拉应力,导致楼板产生内伤或断裂;
大梁两侧的楼板不均匀沉降也会使支座产生负穹矩造成横向裂缝。
1.2.4后浇带施工不慎而造成的板面裂缝:
为了解决钢筋混凝土收缩变形和温度应力,规范要求采用施工后浇带法,有些施工后浇带不完全按设计要求施工,例如施工未留企口缝;
板的后浇带不支模板,造成斜坡搓;
疏松混凝土未彻底凿除等都可能造成板面的裂缝。
1.2.5楼面垫层内铺设的暗装水管、电线套管铺设不当,如水管、电线套管铺设不够牢靠、集中铺设、上下交叠铺设致使水管、电线套管上皮在垫层厚度1/3以内,保护层厚度不足都可能造成板面沿管线长度方向产生裂缝。
1.2.6混凝土的收缩(温度裂缝):
众所周知,混凝土引起收缩的原因,在硬化初期主要是由于水泥的水化作用,形成一种新的水泥结晶体,这种结晶体化合物较原材料体积小,因而引起混凝土体积的收缩,即所谓的凝缩,后期主要是混凝土内自由水蒸发而引起的干缩。
而且,如果混凝土处在一个温差变化较大的环境下,将会使其收缩更为加剧。
如施工发生在夏季炎热气温下,石子表面温度升高,使石子体积膨胀,拌制成混凝土后,石子受冷收缩,使混凝土表面出现发丝裂缝;
混凝土浇捣后未及时浇水养护,混凝土在较高温度下失水收缩,水化热释放量较大,而又未及时得到水分的补充,因而在硬化过程中,现浇板受到支座的约束,势必产生温度应力而出现裂缝,这些裂缝也首先产生在较薄弱的部位,即板角处。
另外,室内外温差变化较大,也要引起一定的裂缝。
1.2.7目前在主体结构的施工过程中,普遍存在着质量与工期之间的较大矛盾。
一般主体结构的楼层施工速度平均为5-7天左右一层,最快时甚至不足5天一层。
因此当楼层混凝土浇筑完毕后不足24小时的养护时间,就忙着进行钢筋绑扎、材料吊运等施工活动,这就给大开间部位的房间雪上加霜。
除了大开间的混凝土总收缩值较小开间要大的不利因素外,更容易在强度不足的情况下受材料吊卸冲击振动荷载的作用而引起不规则的受力裂缝。
并且这些裂缝一旦形成,就难于闭合,形成永久性裂缝。
1.3设计方面
1.3.1地基的不均匀沉降:
在住宅建设中,有相当一部分的钢筋混凝土现浇板的裂缝,是由于地基不均匀沉降的原因而造成的。
如在软土地基下采用扩展基础,则对于那些相对较长的条式楼来说,要想保正它们沉降均匀是相当困难的,因此,在这种情况下,有时也会由于基础的不均匀沉降,而引起楼房的拉裂和钢筋混凝土现浇板的开裂。
1.3.2荷载的作用:
在住宅建设中,也有少部分钢筋混凝土现浇板的裂缝,是由于荷载作用方面的原因引起的。
由于设计人员在进行现浇板的配筋计算过程中,通常只是根据其承载能力来确定配筋量的,而往往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,由此而引起裂缝的产生,这些裂缝有时也会超过规范的最大允许值,这也应当引起足够的重视。
1.3.3结构体型突变及未设置必要的伸缩缝:
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。
另外,平面布局凹凸较多,即转角也越多,这些转角处由于应力集中形成薄弱部位,一受到混凝土收缩及温差变化易于产生裂缝。
1.3.4在楼房的设计中,设备专业特别是电气专业,大多将照明、有线电视、通讯等所需的管线直接敷设于现浇板中,而且有时集中于某一处现浇板中的管线多达7----8根,并且这些管线的直径多为2---3CM,由此就会使该处的现浇板厚度大大削弱,从而引起现浇板在该处开裂。
1.4温度应力的分析
温度应力根据其形成过程可分为以下三个阶段:
(1)第1阶段:
自开始浇筑混凝土至水化热基本结束,一般约为30天。
这个阶段具备两个特征:
一是水泥挥发出大量的水化热,二是混凝土弹性模量的急剧变化,由于弹性模量的变化,这一时期在混凝土内形成残余应力。
(2)第2阶段:
自水化热作用基本结束时起至混凝土冷却到稳定温度时止。
在这个时期,温度应力主要是由于混凝土的冷却及外界气温变化所引起,这些应力与早期形成的残余应力相叠加,在此期间混凝土的弹性模量变化不大。
(3)第3阶段:
混凝土完全冷却以后的运转时期。
温度应力主要是外界气温变化所引起,这些应力与前两种的残余应力相叠加。
第二章裂缝的预防措施
虽然钢筋混凝土现浇板在使用过程中,存在出现裂缝这一重大缺陷,但它与预制板相比,还是优点要大于其缺点的,并且它的这一缺点在设计与施工过程中,可以通过一定的措施,使其影响控制在规范允许的范围内。
现浇板的优点主要表现在结构性能方面,采用现浇板后,将使楼、屋盖的结构刚度及强度、建筑物的整体抗震性能得到显著的提高。
对于现浇板的裂缝问题,可以采取以下几个方面的措施,以减少或避免这些裂缝的出现:
2.1混凝土原材料质量方面
2.1.1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。
2.1.2采取严把原材料进货关、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。
2.1.3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。
近十几年来,为实现文明施工,提高设备利用率,节约能源,商品混凝土的使用率逐年提高。
但受剧烈的市场竞争,导致各商品砼厂商以采用大粉煤灰掺量,低价位、低性能的砼处掺剂,以及细度模数低、含泥量较高的中细砂作为降低价格和成本的主要竞争手段,导致商品混凝土质量显著下降;
另一方面承包商在订购商品混凝土时,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,不能片面压价和追求低价格、低成本而忽视了混凝土的品质,导致混凝土性能下降和收缩裂缝增多。
同时现场应逐车严格控制好商品混凝土的坍落度检查,以保证混凝土熟料的半成品质量。
2.2施工质量
2.2.1在混凝土浇捣前,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。
2.2.2混凝土楼板浇筑完毕后,表面刮抹应限制到最小程度,防止在混凝土表面撒干水泥刮抹,并加强混凝土早期养护。
楼板浇筑后,对板面应及时用材料覆盖、保温,认真养护,防止强风和烈日曝晒。
2.2.3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的裂缝。
2.2.4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。
同时更要杜绝在未浇注混凝土前就将部分模板,支柱拆除而导致梁板形成悬臂,造成变形。
2.2.5对于较粗的线管或多根线管的集散处,可增设垂直于线管的抗裂短钢筋网加强,抗裂短钢筋采用Φ6-Φ8,间距≤150,两端的锚固长度应不小于300毫米。
线管在敷设时应尽量避免立体交叉穿越,交叉布线处采用线盒,同时在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,以确保线管底部的砼灌筑顺利和振捣密实。
并且当线管数量众多,使集散口的砼截面大量削弱时,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。
2.2.6对计划中的临时大开间面积材料吊卸堆放区域部位的模板支撑架在搭设前,就预先考虑采用加密立杆和搁栅增加模板支撑架刚度的加强措施,以增强刚度,减少变形来加强该区域的抗冲击振动荷载,并应在该区域的新筑砼表面上铺设旧木模加以保护和扩散应力,进一步防止裂缝的发生。
2.2.7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。
但实际施工中,由于抢赶工期和浇水将影响弹线及施工人员作业,因此楼面砼往往缺乏较充分和较足够的浇水养护延续时间。
为此,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,达到降低成本和提高工效,并可避免或减少对施工的影响。
2.2.8严格控制板面负筋的保护层厚度:
现浇板负筋一般放置在支座梁钢筋上面,与梁筋应绑扎在一起;
另外,采用铁架子或混凝土垫块等措施来固定负筋的位置,保证在施工过程中板面钢筋不再下沉,从而可有效控制保护层,避免支座处因负筋下沉,保护层厚度变大而产生裂缝,板的保护层厚度不应大于1.5cm。
2.3设计方面
2.3.1对于地基的不均允沉降,可以通过调整基础的选型来对楼房沉降和沉降差进行控制,如采取改用深基础及桩基础等方式以减少这类裂缝的发生。
2.3.2在板角增加辐射筋。
现浇板的四周在设计上都已配置负筋,但针对绝大多数裂缝产生于板角这一现象,在板角四周增设辐射筋,使产生裂缝的应力作用方向与辐射筋相一致,能有效地抑制裂缝,此外配筋较多时,相对来说也能明显改善裂缝的产生或扩展,根据裂缝距板角的距离,辐射筋长度为1.5m左右。
2.3.3平面布置上尽量减少凹凸现象和设置必要的伸缩缝。
平面转角过多,即薄弱部位越多,而这些部位由于应力集中,往往是裂缝的多发区。
2.4
降低混凝土温度差
2.4.1
选择较适宜的气温浇筑大体积混凝土,尽量避开炎热天气浇筑混凝土,夏季可采用低温水或冰水搅拌混凝土,可对骨料喷冷水晒,运输工具如具备条件也应搭设遮阳设施,以降低混凝土拌合物的入模温度。
2.4.2
掺加相应的缓凝型减水剂,如木质素磺酸钙等。
2.4.3
在混凝土入模时,采取措施改善和加强模内的通风,加速模内热量的散发。
2.4.4
采取长时间的养护,规定合理的拆模时间,延缓降温时间和速度,发挥凝土的“应力松弛效应”。
2.4.5
加强测温和温度监测与管理,实行信息化控制,随时控制混凝土内的温度变化,内外温差控制在25℃以内,基面温差和基底面温差均控制在20℃以内,及时调整保温及养护措施,使混凝土地温度梯度和湿度不至过大,以有效控制有害裂缝的出现。
第三章裂缝的处理方法
国内外修补裂缝的方法很多,归纳起来主要有以下三大类
3.1开槽法修补裂缝
该法适合于修补较宽裂缝大于0.5mm,采用环氧树脂:
10,聚硫橡胶:
3,水泥:
12.5,砂:
28。
首先用人工将晒干筛后的砂、水泥按比例配好搅拌均匀后,将环氧树脂聚硫橡胶也按配比拌匀。
然后掺入已拌好的砂、水泥当中,再用人工继续搅拌。
最后用少量的丙酮将已拌好的砂浆稀释到适中稠度(约0.4斤丙酮就可以了)。
及时将已拌好的改性环氧树脂砂浆用橡胶桶装到已凿好洗净吹干后的混凝土凿槽内进行嵌入。
从砂浆开始拌和到嵌入混凝土缝内,一组砂浆的整个施工过程需要30分钟左右完成。
嵌入后的砂浆养护即砂浆嵌入缝槽内处理好后两小时以内及时用毛毡、麻袋将聚硫橡胶改性环氧树脂砂浆进行覆盖,待完全初凝后,开始用水养护。
3.2低压注浆法修补裂缝
低压注浆法适用于裂缝宽度为0.2mm~0.3mm的混凝土裂缝修补。
修补工序如下:
裂缝清理—试漏—配制注浆液—压力注浆—二次注浆—清理表面。
当裂缝数量较多时,先要在裂缝位置上贴医用白胶布,再用窄毛刷沾浆沿裂缝来回涂刷封缝,使裂缝封闭,大约10分钟后,揭去胶布条,露出小缝,粘贴注浆嘴用键包严。
固化后周边可能有裂口,必须反复用浆补上,以避免注浆漏浆。
注浆操作一般在粘嘴的第二天进行,若气温高的话,半天就可注浆。
操作时先用补缝器吸取注浆液,插入注浆嘴,用手推动补缝器活塞,使浆液通过注浆嘴压入裂缝,当相邻的嘴中流出浆液时,就可拔出补缝器,堵上铝铆钉。
一般由上往下注浆,水平缝一般从一端到另一端逐个注浆。
为了保证浆液充满,在注浆后约半小时可以对每个注浆嘴再次补浆。
3.3表面覆盖法修补裂缝
这是一种在微细裂缝(一般宽度小于0.2mm)的表面上涂膜,以达到修补混凝土微细裂缝的目的。
分涂覆裂缝部分及全部涂覆两种方法,这种方法的缺点是修补工作无法深入到裂缝内部,对延伸裂缝难以追踪其变化。
表面覆盖法所用材料视修补目的及建筑物所处环境不同而异,通常采用弹性涂膜防水材料,聚合物水泥膏、聚合物薄膜(粘贴)等。
施工时,首先用钢丝刷子将混凝土表面打毛,清除表面附着物,用水冲洗干净后充分干燥,然后用树脂充填混凝土表面的气孔,再用修补材料涂覆表面。
第四章工程实例
松溪家园二、三期一标为框架6+1结构,其建筑面积约为2843㎡,圆弧屋面,屋面板为现浇钢筋混凝土板,板厚为12cm。
在进行屋面板混凝土施工时,正好赶上夜间施工,而且采用泵送混凝土施工,待脱模后发现,有两间屋面板分别出现了单块面积约为2㎡,和1.6㎡,的以孔洞为主,边缘为蜂窝的质量问题。
在有蜂窝及孔洞范围内的屋面板的底筋均裸露,而且出问题部位在靠近承重墙1米的范围内成矩形状。
为了更清楚地说明问题,有必要对蜂窝、孔洞、露筋的概念作一说明。
蜂窝是指混凝土表面无水泥浆形成有蜂窝状的窟窿,骨料间有空隙存在,露石子深度大于5mm,但小于保护层厚度的缺陷。
孔洞是指混凝土结构内存在着空隙,深度超过保护层厚度,但不超过构件截面尺寸的1/3,其局部地或全部地没有混凝土。
露筋是指构件的钢筋未在或未完全在混凝土里。
这样,我们对上述质量问题就有了更清楚的理解。
经分析产生这一起质量事故的原因并不是混凝土的配比不准确,也不是混凝土搅拌不均匀及漏浆,而是现在施工中的通病所造成。
什么通病呢?
就是工期太紧趋于不合理或是建筑企业为了早日封顶得到下一批的工程款,总之一切均匀为工期开道。
本工程也不例外,属于“还迁”工程,真称得上是“时间紧,任务急”,在施工人员不足及施工条件不良的情况下,仓促施工,因为采用泵送混凝土坍落度大,施工人员还没振捣就已平整完毕,致使混凝土漏捣。
面对如此问题,如果凿掉重新浇筑混凝土,恐怕不易保证其边缘混凝土不受损坏,也不易保证其钢筋的位置,更何况现在的混凝土及钢筋已在受力状态,所以只能采取补救措施。
首先对不合格的混凝土构件进行必要的鉴定,鉴定其上部混凝土的强度是否满足设计要求。
如果其上部混凝土达到了设计的要求,则只采用板底封闭压力灌浆去补救;
如果其上部混凝土未达到设计要求,则除采用板底封闭压力灌浆法外,再增加碳纤维带补强。
本工程经鉴定后,问题部位的上层混凝土均达到设计要求,所以只采用了板底封闭压力灌浆法,其施工的基本步骤如下:
1.清理基底:
用钢刷清扫蜂窝及孔洞,去掉悬浮物,再用毛刷清扫干净。
2.安置注浆嘴:
根据孔洞的具体形状特点找出中心点,把铁嘴子插入孔洞,外露出构件表面5cm。
铁嘴选择直径10—15mm的铁管为易,平均每0.2m2—0.4m2插一铁嘴,然后用环氧树脂将铁嘴子与周围混凝土粘结牢固。
3.板底拉毛:
出问题的整间屋面板均应清扫后,用界面剂与水泥搅拌均匀成糊状,用浆辊在整间屋面板下推滚拉出毛尖。
4.封闭板底:
待拉毛24小时以后,用防水砂浆把该屋面板全部抹厚度为6—9mm的面层,将该屋面板全部封闭并在日平均温度为15cC以上养护14天(如果平均温度太低应增加养护时间)。
5.密闭性试验:
用橡皮塞把铁嘴子封闭留其一,用气泵通过压力表向铁嘴注入空气,保证气压在0.2MPa以上,稳定气压,停止注入空气,检查砂浆是否封闭严密。
6.注浆:
用泵送环氧树脂,压力0.2MPa—0.1MPa,分别注入各铁嘴子,待48小时后用无齿锯切去铁嘴子。
经上述方法补救后,此屋面板经有鉴定资质的单位鉴定后,确定该屋面板满足设计要求,达到了合格标准。
第五章结束语
对于楼屋面现浇板容易出现的一些非结构性裂缝现象,经国内外众多专家的分析研究,以及实际工程中的防治、处理案例,已经积累了比较丰富的经验。
但要彻底消除裂缝现象,尚有待不断提高施工技术和积累经验,并进行技术创新,采用更为科学的解决方法。
附录:
参考文献
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