現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板裂縫分析與控制

彭 亮

鋼筋混凝土已被廣泛地運(yùn)用在建筑工程的各個(gè)領(lǐng)域,但隨之而來(lái)的弊病——裂縫影響著構(gòu)件的外觀、結(jié)構(gòu)安全及使用壽命。2006年春季,我公司施工的北京市順義南彩溫泉度假酒店附樓工程,建筑面積6 015 m2,4層框架結(jié)構(gòu),層高3.6 m,房間跨度5.8 m,樓板厚度為120 mm;結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中發(fā)現(xiàn)樓板出現(xiàn)裂縫,通過(guò)對(duì)樓板裂縫的分析研究,發(fā)現(xiàn)樓板裂縫產(chǎn)生的原因主要有板薄、鋼筋含量少、材料的集中堆放、模板沉降、養(yǎng)護(hù)不及時(shí)、商品混凝土原材料等;針對(duì)該項(xiàng)目出現(xiàn)的具有代表性的裂縫,文章中分析原因并提出整改措施。

1 設(shè)計(jì)原因

1.1 樓板的板厚及混凝土等級(jí)

本工程中房間跨度為5.8 m,按照規(guī)范要求,樓板的設(shè)計(jì)厚度的范圍為120 mm～130 mm;該工程樓板的設(shè)計(jì)厚度為120 mm,剛滿(mǎn)足規(guī)范要求,但是設(shè)計(jì)將水、電線管暗埋于樓板內(nèi),管線又在樓板內(nèi)交叉敷設(shè),這樣削弱后的樓板的有效厚度就不能滿(mǎn)足規(guī)范規(guī)定,樓板厚度相對(duì)較薄,在后期水化硬化過(guò)程中導(dǎo)致樓板開(kāi)裂。設(shè)計(jì)要求為“強(qiáng)柱弱梁”,柱子混凝土等級(jí)一般比板的混凝土等級(jí)高2級(jí),為保證柱子強(qiáng)度不減弱,柱節(jié)點(diǎn)核心區(qū)混凝土強(qiáng)度單獨(dú)澆筑,這樣與梁板的混凝土在后期硬化過(guò)程中,由于兩者強(qiáng)度差別較大,后期收縮變形量不一致,導(dǎo)致柱子周邊樓板出現(xiàn)裂縫。必要時(shí)加厚樓板和縮小梁板與柱混凝土等級(jí)是減少抑制裂縫的有效方法。

1.2 鋼筋設(shè)置

1)構(gòu)造配筋。本工程中樓板只設(shè)置底筋雙向Φ 10,沒(méi)有設(shè)置上層鋼筋網(wǎng),樓板混凝土在后期水化硬化過(guò)程中,由于上下層混凝土的變形量不一致,而且樓板上下表面抵抗變形能力也不一樣,造成樓板開(kāi)裂;通過(guò)查閱得知,對(duì)鋼筋混凝土樓板宜設(shè)置雙層構(gòu)造配筋,配筋率要提高,不宜低于0.5%,同時(shí)宜采取直徑較小,間距不大于150 mm的配筋,以提高鋼筋混凝土的極限拉伸變形值和分散收縮應(yīng)力。2)陽(yáng)角配筋。最常見(jiàn)、最普遍和數(shù)量最多的裂縫出現(xiàn)在房屋四周陽(yáng)角處的房間離開(kāi)陽(yáng)角1 m左右,主要原因是混凝土的收縮特性和溫差雙重作用引起的,并且愈靠近屋面處裂縫愈大,通過(guò)實(shí)踐證明,建議設(shè)計(jì)單位對(duì)陽(yáng)角處樓面板配筋時(shí)進(jìn)行加強(qiáng),負(fù)彎矩筋不切斷,沿房間全長(zhǎng)配置,并且適當(dāng)?shù)募用芗哟?可以有效地減少這類(lèi)裂縫的產(chǎn)生。

2 施工原因

1)鋼筋保護(hù)層。在實(shí)際施工中樓面下層的鋼筋網(wǎng)片保護(hù)層墊塊比較容易控制,而上層鋼筋一般較細(xì):a.受作業(yè)人員踩踏后立即彎曲、變形、下墜;b.各工種交叉作業(yè),施工人員多,大量踩踏上層鋼筋;c.墊塊綁扎不牢固,容易松動(dòng);d.馬凳支撐設(shè)置較遠(yuǎn),鋼筋容易變形,而且在混凝土澆筑過(guò)程中又不及時(shí)校正鋼筋位置。以上四種原因都可能導(dǎo)致上層鋼筋保護(hù)層加大,由于鋼筋位移不能滿(mǎn)足樓板上層混凝土抵抗拉力,造成樓板表皮收縮開(kāi)裂,建議:合理安排工序;加強(qiáng)技術(shù)交底。

2)預(yù)埋管線。本工程為工建,設(shè)備管線較多,自身樓板厚度較薄,又沒(méi)有對(duì)管線周邊混凝土進(jìn)行抗裂處理,導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)裂縫。預(yù)埋線管管徑較小,而且房間開(kāi)間寬度也較小,線管的敷設(shè)不重合,一般不會(huì)發(fā)生樓面開(kāi)裂,反之,樓面容易產(chǎn)生裂縫,根據(jù)經(jīng)驗(yàn)增設(shè)抗裂短鋼筋,一般采用Φ 6～Φ 8,間距不大于150 mm,兩端的錨固長(zhǎng)度不小于300 mm。線管在敷設(shè)時(shí)應(yīng)盡量避免立體交叉穿越,交叉布線處盡可能采用線盒,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振搗密實(shí)。

3)材料集中堆放。在主體結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中,普遍存在著質(zhì)量與進(jìn)度之間的矛盾,一般主體結(jié)構(gòu)施工一層的時(shí)間為5 d～7 d左右,最快時(shí)甚至不到5 d就達(dá)到一層。當(dāng)樓層混凝土澆筑完畢后不足24 h養(yǎng)護(hù)時(shí)間就忙著進(jìn)行材料吊運(yùn)、鋼筋綁扎等施工活動(dòng),容易引起在混凝土擾動(dòng),混凝土強(qiáng)度不足的情況下,受材料吊卸沖擊振動(dòng)荷載作用而產(chǎn)生裂縫,為了趕工期,本工程在樓板澆筑完畢混凝土初凝后就進(jìn)行流水施工,吊運(yùn)材料集中堆放,事先沒(méi)有計(jì)劃材料堆放房間模板的加固,造成混凝土因強(qiáng)度低不能滿(mǎn)足施工沖擊荷載,產(chǎn)生裂縫。

4)混凝土振搗。不正確的振搗方式可能造成混凝土分層離析、表面浮漿,而使混凝土面層開(kāi)裂或造成混凝土砂漿大量向低處流淌,致使產(chǎn)生不均勻沉降收縮,在結(jié)構(gòu)薄厚交界處出現(xiàn)裂縫,施工人員又沒(méi)有做好二次振搗和多次抹面,讓塑性裂縫和干縮裂縫及時(shí)得到愈合;如果不對(duì)混凝土進(jìn)行二次振搗和多次抹面,混凝土表面不可避免的出現(xiàn)裂縫,裂縫從表皮向內(nèi)部擴(kuò)展,由于應(yīng)力集中,最終可能出現(xiàn)貫穿性的透縫。

5)混凝土養(yǎng)護(hù)?；炷帘耩B(yǎng)護(hù)對(duì)其強(qiáng)度增長(zhǎng)和各類(lèi)性能的提高十分重要,特別是早期的妥善養(yǎng)護(hù)可以避免表面脫水造成混凝土初期收縮裂縫的發(fā)生。本工程施工季節(jié)是在春季,北京春季多風(fēng),氣候干燥,而且樓板有的比較薄,自身含水量較少,養(yǎng)護(hù)又不及時(shí),導(dǎo)致出現(xiàn)干縮裂縫。因此養(yǎng)護(hù)工作非常重要,尤其是在澆筑完畢7 d以?xún)?nèi),若表面不及時(shí)覆蓋、澆水養(yǎng)護(hù),表面水分迅速蒸發(fā),同時(shí)混凝土水化又需要大量的水分,特別是在氣溫高、相對(duì)濕度低、有風(fēng)的情況下不及時(shí)養(yǎng)護(hù),是造成混凝土收縮開(kāi)裂的主要原因。

6)模板的支搭。根據(jù)GB 50204鋼筋混凝土工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范規(guī)定,模板及其支撐必須有足夠的剛度、強(qiáng)度和穩(wěn)定性。本工程首層支撐坐落在回填土上,雖然支撐下敷設(shè)通長(zhǎng)腳手板,但由于回填土的壓實(shí)系數(shù)沒(méi)有達(dá)到要求,導(dǎo)致模板整體下沉,產(chǎn)生沉降裂縫。同時(shí),一定要嚴(yán)格控制拆模時(shí)間,規(guī)范要求,跨度大于2 m的樓板,拆模強(qiáng)度必須達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的100%,拆模時(shí)間過(guò)早也會(huì)引起樓板的沉降裂縫。

7)混凝土找平、抹壓。為進(jìn)一步控制混凝土因沉降、干縮變形引起的裂縫,在找平后可視具體情況,通常進(jìn)行三次抹壓來(lái)消除表面裂縫產(chǎn)生,但整個(gè)抹壓時(shí)間應(yīng)控制在混凝土初凝前完成。本工程在混凝土澆筑完畢后,只進(jìn)行一次抹壓,沒(méi)有在混凝土初凝前進(jìn)行二次抹壓,無(wú)法減少因收縮和沉陷造成的表面裂縫。

3 材料原因

1)水泥質(zhì)量要求:水泥安定性不合格,氧化鈣含量超標(biāo)。氧化鈣在凝結(jié)過(guò)程中水化很慢,在混凝土凝結(jié)后仍然繼續(xù)起水化作用,可能破壞已硬化的水泥石,使混凝土的抗拉強(qiáng)度下降。實(shí)踐證明,應(yīng)選擇一些水化熱較低的水泥,本工程采用的是冀東普通硅酸鹽水泥,樓板薄而且前期水化熱大,容易產(chǎn)生裂縫。2)砂石骨料要求:砂石粒徑太小,級(jí)配不良,孔隙率大,將導(dǎo)致水泥和拌合水用量加大,影響混凝土的強(qiáng)度,使混凝土收縮加大,如果使用超出規(guī)定的砂子,后果將更加嚴(yán)重,應(yīng)該選用中粗砂,還應(yīng)控制砂子中的云母、泥和有機(jī)質(zhì)的含量過(guò)多,將延緩水泥的硬化過(guò)程,降低混凝土的強(qiáng)度,特別是早期強(qiáng)度。同時(shí)砂率對(duì)混凝土的性能、抗壓強(qiáng)度都有不同程度的影響。3)外加劑使用:水泥用量也是混凝土收縮率的重要因素,摻加減水防裂劑的混凝土在保持混凝土強(qiáng)度的條件下可減少15%的水泥用量,其體積用增加骨料來(lái)補(bǔ)充,摻加合理的外加劑可以改善水泥漿的稠度,減少混凝土泌水,減少干縮變形,提高水泥漿與骨料的粘結(jié)力,從而提高混凝土的密實(shí)度,提高混凝土的抗裂和抗碳化性能。4)混凝土配比:混凝土配合比應(yīng)切合實(shí)際,注意原材料自然性能的不利因素,控制最佳含量配比,以減少混凝土內(nèi)部的溫度收縮、干燥收縮的應(yīng)力,減少早期裂縫的產(chǎn)生;水灰比大收縮變形將更加明顯,試驗(yàn)表明,水灰比為0.6的混凝土收縮比水灰比為0.4的約增加40%,可見(jiàn)水灰比也是影響混凝土收縮的一個(gè)重要因素。

4 結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板裂縫是目前工程中較普遍的一項(xiàng)質(zhì)量頑癥,通過(guò)上述分析表明,其產(chǎn)生原因主要是混凝土施工、生產(chǎn)制造、設(shè)計(jì)等多個(gè)方面,施工環(huán)節(jié)則是避免混凝土樓板出現(xiàn)裂縫的關(guān)鍵所在,每一位建筑技術(shù)人員必須高度重視混凝土的施工過(guò)程,商品混凝土廠家在材料選擇、混凝土配比制造過(guò)程,設(shè)計(jì)人員在樓板配筋、板厚方面給予重點(diǎn)防范,雖然不能完全解決混凝土樓板裂縫問(wèn)題,但可以有效地減少樓板裂縫。

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