浅谈现浇砼楼板施工裂缝控制
所属栏目:建筑设计论文
发布时间:2011-02-26 14:45:21 更新时间:2022-04-12 14:13:03
摘要:由于裂缝具有较明显的规律性和普遍性,排除了偶然因素的影响(如设计失误施工事故等),它反映了目前在国内外工程结构领域中一个相当普遍的问题,就是建筑物裂缝问题。
关键词:砼楼板施工裂缝
一. 裂缝原因分析
大量的调查与实测研究证明,砼裂缝原因有两类:
第一类,由外荷载直接应力引起的裂缝和次应力引起的裂缝;
第二类,由变形作用引起的裂缝,变形作用包括温度变形、收缩变形和地基不均匀沉降变形。
我市现浇楼板大量裂缝的出现并非与荷载有直接关系,通过对现浇楼板裂缝现状的调研、分析
可以认定,90%以上的裂缝是由变形作用引起的;在变形作用中,由地基不均匀沉降变形引起的裂缝发生的很少,主要是温度变形和收缩变形引起的。由于这两种变形受到约束超过砼的抗拉强度,导致裂缝产生。
砼的收缩变形和温度应力是其本身固有的物理化学性质。砼的收缩包括塑性收缩、干燥收缩、
碳化收缩。塑性收缩在砼硬化前,时间较短,而碳化收缩在后期。对砼影响最大、时间最长的就是干燥收缩,即干缩裂缝。
干燥收缩主要是砼在硬化后较长时间产生的水分蒸发引起的。砼中由于集料的干燥收缩很小,
主要是水泥石干燥收缩造成的。
水泥石干燥收缩理论,目前尚未统一(有毛细管张力学说,表面吸附学说,夹层水学说等),
但大多数研究成果认为,砼是具有大量孔隙的材料,孔隙的半径颇不一致,半径小的毛细孔,半径约小于300A(A=10-10m)。其中水分蒸发引起孔壁压力变化,导致砼体积的缩小。砼内除少部分水提供水泥水化的需要,其余大部分水分都要蒸发掉,收缩变形同时发生,砼的水分蒸发,干燥过程是由表及里逐渐发展的。由于砼蒸发干燥非常缓慢,产生干燥收缩裂缝多数在一个月以上,据有关资料介绍,砼最终收缩完成的时间约20年,一年内收缩值为20年总值的60%-85%。在调查中发现出现裂缝的时间大多在主体工程完工后3-10个月之间。而且条形楼砼板收缩裂缝的薄弱部位在中间,裂缝方向与条楼垂直,这一力学特征与前述裂缝的规律性是一致的。
此外,除季节温差影响外,裂缝与施工质量控制水平有着密切的关系。
1. 裂缝的出现与养护条件的关系。干燥的环境对早期砼的抗裂能力有严重影响,国内有关试验
表明,湿润养护的砼其极限拉伸值比干燥养护的要大20%-50%。日本学者神田等人曾对养护条件与砼耐久性的关系进行了研究,认为养护条件可改变砼结构、浸透性及吸水性等性能。特别是砼表面,因其早期水分散失,砼强度降低,不能抵消张拉应力,故易产生裂缝。特别是泵送砼多采用“双掺技术”,由于外加剂中的引气保塑组分的存在改变了砼孔结构,当表面水分蒸发散失时,由于保水性好毛细管不易形成,内部水分难以外移平衡,使现浇楼板表面层与内部的湿度梯度增大,表面失水干燥,而引发裂缝。
2. 裂缝的形成与砼早期扰动的关系。
GB50204-92《砼结构工程施工及验收规范》第4.5.4条规定“在已浇筑的砼强度未达到1.2N/mm2
以前,不得在其上踩踏或安装模板及支架。”此时能否在其上进行砌筑活动,值得讨论。而目前的普遍状况是第一天浇筑砼,第二即开始砌筑,而且施工荷载严重超标,养护随即停止。砼楼板在停止养护的干燥环境下受到过载的扰动,影响了砼的致密性。板并非理想的连续匀质体,它的物质组成很不均匀,加之施工扰动,内部存在很多不均衡点,这些点的集中应力,当受到变形作用时,极易产生裂缝。
3. 裂缝出现的部位与薄弱环节的关系。
a. 施工缝处,多是接搓处理不细,致使新旧砼衔接不紧密,砼凝固过程中收缩变形引发裂缝。
b. 预埋线管部位。在线管预埋时不按规程严格操作,致使线管位置的保护层厚度失控,有的
多管交叉,如不仔细处理会使局部截面削弱,抵抗砼变形能力减小,在砼产生温差应力或干缩时,在此位置引发裂缝。
c. 早期塑性裂缝,中后期产生的裂缝,有许多是早期裂缝的发展,这种裂缝一般发生较早,在
砼浇筑完数小时内便出现,有的干缩裂缝是早期塑性裂缝的延伸。
目前随着泵送砼施工工艺的发展,使砼裂缝控制的技术难度大大增加,过去干硬性及预制砼收
缩变形约为2.5-3.5×10-4,而现在泵送砼约为6-8×10-4,泵送砼由于流动性与和易性的要求,坍落度增加,水灰比增大,水泥标号提高,水泥用量、用水量、砂率均增加,骨料粒径减小等诸因素变化,导致砼的收缩及水化热作用增加,收缩时间延长,已引起建筑业同行的共识。
二. 裂缝控制措施
综上所述,让其裂缝不产生是不可能的,但限制一定的裂缝宽度,防止有害裂缝,随着技术水
平的提高,使裂缝逐渐减少,或推迟裂缝的发生是完全可以做到的。
设计规范规定,根据不同使用功能要求,裂缝宽度最小0.1mm,最大0.3mm,与国际标准接近,
但裂缝控制却是相当复杂的。它涉及到结构设计,地基基础,施工技术,材料质量,环境状态等诸多因素,所以国内许多专家认为,裂缝控制实质上是一综合性相当强的“交叉学科”,这类问题不仅是我国特有的技术问题,也是国际上钢筋砼的共性难题。本人认为这是一种新的见解,它从另一个角度说明了裂缝控制的重要性和迫切性,我公司及其他施工单位对厚壁砼的裂缝控制,都非常重视,基本可以做到专门制定施工方案和作业指导书,所以很少出现问题。而对现浇楼板一般只看作圈梁、构造柱等同类构件组织施工。根据以上经验教训,本人认为,对现浇板裂缝的控制主要应采取以下几项措施:
1. 优化砼配合比,提高砼抗拉性能。
2. 改善砼养护工艺,减少砼自身收缩试验证明,养护条件对砼的收缩影响很大,养护14天的
收缩比养护3天的收缩降低约20%。
3. 规范施工操作规程,避免砼浇筑后的扰动
4. 重视薄弱环节管理,控制引发裂缝
三. 裂缝处理
目前现并行砼楼板施工中彻底杜绝裂缝,还不太现实,而且设计规范允许一定宽度的裂缝出现,
一旦出现了裂缝,处理时应遵守以下原则:
1. 裂缝宽度在设计允许范围内时,可不作处理。
2. 裂缝宽度超过规范要求时,不要急于处理,先查清开裂原因,一般应待其发展基本稳定后再
处理。若影响结构安全的裂缝,不要擅自决定处理意见,应提请设计或主管部门处理解决。
3. 不影响结构安全的裂缝应结合使用情况,按下述方法处理。
化学灌浆:适用于贯通裂缝,采用专用压力设备,将化学浆液压入缝内,一般化学浆液为环氧
树脂、氰凝、聚氨脂等。
开槽嵌缝:在原有裂缝位置开槽,槽内清理干净,用密封材料填满嵌实,密封材料有环氧胶泥,
密封油膏,聚合物砂浆等。
表面涂抹:在裂缝表面涂刷密封涂料或防护砂浆,一般加玻纤布作加劲层,密封涂料采用聚氨
脂或环氧树脂,防护砂浆采用聚合物砂浆或氯丁胶乳砂浆。
四. 结语
1. 由于结构在外荷载作用下的破坏和倒塌是从裂缝开始的,因此,人们对裂缝往往产生一种建
筑破坏的恐惧感,是可以理解的,尤其是近年来,房屋产权体制的改变和生活水平的提高,对房屋的质量要求更加严格,虽然经鉴定认为没有影响安全的有害裂缝,但从美观和精神作用的要求仍有许多工作要作。
我们的态度是遇到裂缝问题,首先,应根据反复调查裂缝资料进行荷载分析,其次再进行变形
分析,断定引起开裂的主要原因,分析其危害性,既不能忽视隐患的存在,也不能产生“裂缝恐惧症”。这一点,应通过各种渠道向用户作科普宣传,使大家都能正确对待裂缝。
2. 许多人认为设计遵循了设计规范,施工执行了施工规范,有的工程还评上了省优、市优,完
全符合了国家标准,入住后,就不应再有诸多质量投诉,这也是可以理解的。
3. 在结构设计上,现在我们遵循的是极限状态设计原则,承载力极限状态,正常使用极限状态。
目前,第一极限状态已引起足够重视并严格执行,而对第二极限状态有所忽视,所以,有的专家建议,对现浇板尽量降低约束程度,加强构造配筋,如板顶部受压区连续配筋,板的阳角及阴角配置放射筋等。这一建议是否可以试行,应引起讨论。