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现浇混凝土楼板裂缝原因分析及有效控制措施

发布时间:2021/03/09 点击量:
改革开放以来,伴随着我国经济实力的增强,工程建设规模也得到迅猛发展,建筑结构形式也日益多元。其中,现浇钢筋混凝土结构因其强度高,整体性好等优点在民用住宅建筑中得到了广泛应用。近年来,由于社会各界对建筑工程质量要求愈发提升,现浇楼面板裂缝问题作为钢筋混凝土结构中较为普遍的质量缺陷得到了广泛关注。楼板裂缝不仅影响结构美观及舒适性,同时对结构的承载力也存在一定影响,从而埋下安全隐患。
 
为了解楼板裂缝的产生原因,本文根据多个在建小区住宅中发现的裂缝问题进行调研,通过对大量现浇混凝土楼板裂缝的工程实例的调研,结合楼板裂缝存在的概述,从施工、设计及管理角度,全面系统地分析裂缝原因,有针对性地提出控制裂缝的综合措施,并通过工程实践,验证管控措施的有效性,以期为实际工程中的裂缝防治提出建议。
 
一、现浇楼板裂缝概述
 
进行调研的小区住宅楼以高层建筑为主,同时配备地下停车场和商业设施。建筑结构形式主要为钢筋混凝土框架结构和钢筋混凝土框架剪力墙结构,其中,整理出现的楼板裂缝形式如下:
 
(1)对于地下室车库顶板,裂缝通常出现在顶板跨中部位,裂缝较长并以非贯通裂缝为主,部分肉眼可见,裂长度约为0.5m-2.5m,如图1所示。
 
图1 地下车库顶板裂缝
 
(2)主楼大开间、大进深楼板,如客厅等部位,在板底跨中部出现沿开间方向较长的贯通裂缝,如图2所示。
 
图2 主楼客厅裂缝
 
(3)主楼卧室等房间的墙板交界部位通常出现不均匀的树状裂缝,宽度通常为0.1mm-0.3mm,如图3所示。
 
图3 板墙交界部位裂缝
 
(4)板内埋设线管处通常出现沿线管走向分布的裂缝。裂缝通常宽度较大,且贯通楼板。
 
二、裂缝原因分析
 
为判明裂缝出现的原因,结合工程中实际出现的状况,施工单位对施工材料,施工工艺以及设计及管理等方面进行了细致分析。
 
1、施工材料及工艺因素
 
根据现场技术人员对施工过程的记录,混凝土原材料的检测及对施工人员的调查,发现以下若干问题。
 
(1)混凝土坍落度控制有偏差,混凝土配合比设计不合理,水灰比过大,掺加的粉煤灰过多。混凝土的水灰比过大,通常导致混凝土在拌合过程中产生离析以及泌水现象,影响混凝土质量,而粉煤灰等矿物掺合料的掺量过高,容易降低混凝土早期强度,造成混凝土抗拉强度达不到设计要求。
 
(2)混凝土养护不到位,早期表面干燥或混凝土内外温差较大而产生裂缝。混凝土浇筑后,未及时浇水养护,或养护时间未达标,也未采取其他有效措施,导致混凝土表面失水速度过快,混凝土表面的失水速率超过其内部水分蒸发速率,引起混凝土的塑性收缩以及干燥收缩现象,造成了混凝土早期裂缝的产生。
 
(3)冬季施工也是裂缝产生的一大原因,冬季施工期间,混凝土浇筑过程中,由于材料内部发生水化作用,产生水化热,导致温度升高,而混凝土外部环境气温低,温度下降过快,导致混凝土内外温差较大,收缩速率相差较高,从而引起温度裂缝。
 
(4)机制砂的使用也会造成混凝土裂缝的产生,目前,由于天然砂资源愈发减少,采用机制砂代替天然河砂的现象也愈发普遍。机制砂相比河砂虽然含泥量相对较低,但其含有的石粉对混凝土材料的性能存在一定影响。研究表明随着机制砂含量的增加,导致石粉过多,劣化了混凝土中的孔隙结构,降低了混凝土的密实度,导致混凝土强度降低。同时,过多的石粉在混凝土内部处于游离状态,其存在于骨料和水化产物的过度界面会导致骨料和水化产物的粘结性能降低,造成混凝土强度下降。
 
(5)板墙交界位置混凝土标号不同,分开浇筑时,振捣工未对该部位充分振捣;另外交界位置不同标号混凝土存在浇筑时间间隙过长现象。对于钢筋混凝土结构,高层建筑结构横向和竖向构件节点设计比较复杂,根据荷载组合及内力设计要求,同一楼层的竖向结构柱、墙混凝土强度等级要高于水平结构梁板。而高强混凝土的水泥用量多,产生的水化热高,从而导致高低强度的混凝土的收缩性能有较大差异,造成在交界处易产生收缩裂缝。
 
2、设计及施工管理因素
 
(1)为节省工期,加之模板配备数量不足,出现非预期的早拆模现象。而拆模后混凝土强度未达到规范要求,导致楼板挠曲增大,引起裂缝。
 
(2)施工浇筑混凝土时未采取一定防护措施,施工人员直接在钢筋上踩踏,导致板内负筋下陷,板负筋的保护层过厚,楼板有效高度h0减小,钢筋应力得不到发挥而使楼板开裂。
 
(3)施工过程中操作不规范导致混凝土保护层厚度不足同样会引起混凝土楼板开裂。相关研究表明:混凝土保护层厚度的增加对混凝土锈胀力的影响十分显著,锈胀力是钢筋发生锈蚀后接触面混凝土对其产生的法向应力,随着钢筋锈蚀程度加深,锈胀力越来越大。而混凝土保护层厚度的增加能够提高锈胀力的峰值力,并延后其峰值出现的时间。
 
(4)住宅客厅的开间与进深导致楼板跨度较大,整体楼板钢筋含量低,浇筑完成后荷载过早施加导致混凝土裂缝产生。同时,全现浇混凝土板整体较长,结构整体浇筑时阴角为受力薄弱部位,极易产生裂缝。
 
三、控制现浇楼板裂缝的有效措施
 
基于现浇楼板裂缝的存在形式以及针对其在施工材料及工艺、设计及管理因素等方面影响混凝土裂缝产生的分析结果,分别从施工和管理等角度提出控制楼板裂缝的有效措施。
 
1、施工方面
 
(1)与商品混凝土供应商沟通,依据原材料的变化,调整混凝土配合比,控制混凝土水灰比及粉煤灰用量,粉煤灰的质量需满足要求,检测混凝土入模的坍落度。现场严禁私自加水。
 
(2)确保模板、支撑架体、U托等材料符合技术要求,立杆间距等结构计算满足规范要求;合理掌握拆模时间,拆模必须要有拆模令,拆模试块送检合格,严禁早拆;严格按结构设计意图完成钢筋、预埋、预留等现场操作,做好相关工序的处理以及成品保护;加强养护措施,严格实行养护要求。
 
(3)板面线管集中部位增加双层钢丝网片;洞口部分开裂即确保附加筋不缺少,并注意随时洒水养护。
 
(4)建造过程中需在楼面堆载时,控制起吊和落吊速度,减少对楼板的冲力。
 
(5)正确掌握混凝土补偿收缩技术的运用方法。对膨胀剂应充分考虑到不同品种、不同掺量所起到的不同膨胀效果,应通过大量的试验数据确定膨胀剂的最佳掺量。
 
图4显示的是通过以上施工措施管控裂缝的具体操作。
 
图4 管控裂缝的施工措施
 
2、管理方面
 
(1)顶板堆载严格按堆载方案控制,堆放点根据计算设置限载标识牌;顶板行车路线进行标识,非通行路线严禁通行。
 
(2)严格控制混凝土浇筑和振捣质量,混凝土的振捣需均匀,不得出现漏振和过振现象;对于不同强度等级混凝土浇筑时严格控制时间差和塌落度。
 
(3)板墙交界等关键位置混凝土浇筑加强旁站实行力,确保浇筑质量;加强顶板养护措施及养护记录落实;控制上层楼板施工时间和堆放荷载大小,不得过早拆除楼板支撑。
 
(4)合理分配施工人员,尽量减少每道工序的施工时间,且应采用草袋包裹对输送泵管进行保温;冬季施工时室内需要提供供暖设施,进行室内门窗封闭,保证风渗透不进室内,保证室内温度达到10℃以上。
 
结论
 
通过工程调研和整理分析可以得出结论,作为工程中最为常见的楼板裂缝问题通常是不可避免的,且造成楼板开裂的原因也并非某单一因素,而是多种因素共同作用导致的。集中体现在工程材料质量是否达标、施工工艺是否符合规范要求、构造设计是否合理以及现场管理是否规范等。
 
同时针对不同地域、不同季节以及不同结构形式的建筑工程,影响裂缝开展的因素也不尽相同。因此,为了有效防止裂缝的产生,同时避免裂缝问题的进一步劣化,需针对所进行的建设项目特点,通过查询相关文献并借鉴类似建设项目出现的裂缝问题,相关人员应根据工程的具体设计、施工及材料,寻找出引起裂缝的主次原因,改善设计和完善施工工艺,避免裂缝产生。
 
编辑概况:于礼义(1967-),男,河北省三河市人,教授级高级工程师,主要从事建筑工程管理等方面的研究。
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