某框架结构住宅楼主体施工过程中梁裂缝的分析与处理

摘 要:本文分析了某框架结构住宅楼主体施工过程中钢筋混凝土梁的裂缝产生原因和部位,并提出了相应的处理措施。

关键词:钢筋混凝土梁;裂缝;热胀冷缩

某商住楼主体验收时,设计10层,建筑面积26000平方米,梁跨度7.2m其截面尺寸为240mm×550mm。使用C30商品混凝土,梁板整体浇筑。楼面梁板混凝土浇筑后7d梁开始出现竖向裂缝,到第14天裂缝基本稳定。

1 具体情况如下:

1.1 梁跨度为7.2米,梁高550,梁宽240,混凝土标号为c30,配筋为5根Ⅱ级钢直径25(下),3根Ⅱ级钢直径25(上)+支座处2根Ⅱ级钢直径25(上),腰筋为2根Ⅱ级钢直径14,箍筋为Ⅰ级钢直径8间距200,支座1500内加密为间距100。

1.2 施工时,模板支撑体系为:梁柱为竹胶模板,现浇板为钢模板。

1.3 施工气温,7、8、9层气温较低,尽管楼内生火,门窗洞口双层封闭,但当时大气温度较低,详见附表:

1.4 混凝土浇注时,严格采用冬季施工措施:烧热水,加混凝土外加剂(防冻、早强、减水)、封闭洞口,楼内生火,混凝土测温记录,混凝土覆盖草袋。

1.5 混凝土浇注后,确保48小时后上荷,施工荷载(钢管、模板、钢筋等),主要放在梁上。

1.6 测温记录,详见下:

大气温度记录

七层十一月十六日 5-12度 十七日 5-13度 十八日 5-12度;八层 十二月三日4-12度四日 -4-5度 五日 -8-6度;九层十二月二十二日 -8--1度 二十三日 -6-6度 二十四日 -7-7度

混凝土测温平均记录

七层 十一月十六日10度 十七日 9度 十八日 11度;八层 十二月三日5度四日 6度 五日 7度;九层 十二月二十二日5度 二十三日 5度 二十四日 6度

1.7 拆模试块强度如下,详见下。已满足大于7米跨度的梁要求百分之百强度要求。

拆模试块强度

七层 十二月四日 30.6兆帕;八层 十二月二十三日 31.6兆帕;九层 一月十日 30.1兆帕

1.8 堆载试验如下:设计板荷载为500公斤/平方米,梁上为砖墙体。现将梁上产生裂缝的两块板上,堆载500高的水,梁上砌筑砖墙。经观察梁的挠度为3 mm ,裂缝宽度变化为 0。

1.9 混凝土回弹情况,混凝土强度符合设计要求。

1.10 钢筋质量:三级钢,钢材材质试验报告合格,焊接试验报告合格。

1.11 裂缝形态:楼面梁板混凝土浇筑后7d梁开始出现竖向裂缝,到第14天裂缝基本稳定。两端支座为斜裂缝,宽度从0.1mm 到0.5mm。梁中为竖向裂缝,宽度从0.1mm 到0.3mm不等。

2 裂缝形成原因

2.1 设计方面复核验算

设计人员结构设计复核验算,配置梁底钢筋AS=2300mm,而实际配5Φ25,AS=2455mm,所以梁底抗弯承载力是满足的;剪应力Q=180kN,实际配Φ8@200和弯起钢筋1Φ25,抗剪承载力也是满足的。排除是设计不足引起裂缝的可能。

2.2 干缩裂缝

现象:裂缝为表面性,宽度较细。其走向纵横交错,没有规律。较薄的梁、板类构件(或桁架杆件),多沿短向分布;整体性结构多发生在结构变截面处;平面裂缝多延伸到变截面部位或块体边缘,大体积混凝土在平面部位较为多见,但侧面也常出现,并随湿度和温度变化而逐渐发展。

干缩裂缝与前述裂缝的形态差异较大,排除是干缩裂缝的可能。

2.3 温度裂缝现象:表面温度裂缝走向无一定规律性;梁板式或长度尺寸较大的结构,裂缝多平行于短边;大面积结构裂缝常纵横交错。深进的和贯穿的温度裂缝,一般与短边方向平行或接近于平行,裂缝沿全长分段出现,中间较密。裂缝宽度大小不一,一般在0.5mm以下。裂缝宽度沿全长没有太大的变化。温度裂缝多发生在施工期间,缝宽受温度变化影响较明显,冬季较宽,夏季较细。沿断面高度,裂缝大多呈上宽下窗状,但个别也有下宽上窄情况,遇上下边缘区配筋较多的结构,在时也出现中间宽两端窄的梭形裂缝。

温度裂缝与前述裂缝的形态差异较大,排除是温度裂缝的可能。

2.4 早期堆载对梁混凝土开裂的影响

众所周知,大部分房地产开发商都非常强调施工工期,对于很形象、直观的主体结构更是如此。由于施工工期安排紧,工序技术间歇时间被取消,这样必然会造成早期堆载(如钢筋、模板材料的堆放)的不良影响。

2.4.1 梁混凝土刚终凝不久(一般为24h),施工中又堆放上一层柱钢筋、模板材料,施工堆载又为不均匀(即集中力)和瞬时动荷载,其必然对混凝土的固结构成内在影响(即造成“内伤”),也加大了混凝土内部早期微裂缝。

2.4.2 由于在早期,混凝土强度低(一般在1.2MPa左右),不能承担堆料荷载。虽然从理论上讲,此时梁的堆载全由其模板支撑体系受力,但在实际中,由于梁模板龙骨的布置是在考虑允许模板面板存在1/250变形的情况下设计的(且对堆载集中力不予以考虑),因此在较大集中堆载作用下,势必造成梁混凝土底部开裂或“内伤”。

2.5 梁拆模对梁混凝土的影响

跨度大于7m、混凝土设计强度等级为c25的梁,按规定当混凝土强度达到百分之百时,方可拆模,此时间一般为梁混凝土浇筑后20-28d。而在拆模以前,梁尚未达到设计强度,却承受由模板支撑体系传来的上一层梁的施工荷载(甚至结构荷载),且该荷载几乎为集中荷载。在实际工程施工中,对模板设计计算经常流于形式,往往是凭架子工的经验进行施工,模板的支撑强度经常达不到设计要求,从而使梁混凝土带裂缝工作成为必然。

3 裂缝处理

经过调查分析,确认裂缝为堆载过早和拆模以前上一层施工荷载影响造成的,在不降低承载力的情况下,根据裂缝宽度不同,采取表面处理法、充填法、注入法等简易的处理方法:

3.1 表面修补法。该法适用于缝较窄,用以恢复构件表面美观和提高耐久性时所采用,常用的是沿混凝土裂缝表面铺设薄膜材料,一般可用环氧类树脂或树脂浸渍玻璃布。施工时先将混凝土表面用钢丝刷打毛。清水洗净干燥,将混凝土表面气孔由油灰状树脂填平,然后在其上铺设薄膜,如果单纯以防水为目的,也可采用涂刷沥青的方法。

3.2 充填法。当裂缝较宽时,可沿裂缝混凝土表面凿成V形或U形槽,使用树脂砂浆材料进行填充,也可使用水泥砂浆或沥青等材料。施工时,先将槽内碎片清除,必要时涂底层结合料,填充后待填充料充分硬化,再用砂轮或抛光机将表面磨光。

3.3 注入法。当裂缝宽度较小且较深时,可采用将修补材料注入混凝土内部的修补方法,首先裂缝处安设注入用管.其它部位用表面处理法封住.使用低粘度环氧树脂注入材料,用电动泵或手动泵注入修补,此法在裂缝宽大于0.2mm 时,效果较好。该材料与介质的接触面小而亲和力大,对较低渗透性的介质也有强的渗透能力,且浆材中含有复合增强剂,便稀释剂分子参与形成网状结构,增强了浆材与混凝土的结合力,使固结体具有优良的力学性能。

采用该灌浆材料,固化后的强度大于原结构C30混凝土强度。由于其为高渗透性材料,渗透最小宽度可达0.001mm,可保证材料深入地渗入到裂缝里面。

化学灌浆法的具体施工方法是,预处理(布孔、钻孔、开槽、开孔口、清洗、埋管、表面封闭、检查)→压力注入→剪管→恢复表面,保养。

从对灌浆工作的现场跟踪观察及从压力表、灌浆量等途径判断,灌浆的效果很好。灌注过程中,不断出现有因裂缝贯穿而使浆液从梁一侧穿透600mm、800mm,梁宽而从另一侧渗出的情况。

为确切掌握裂缝化学灌浆补强后混凝土的力学性能,做了两组试件,规格为550mm×l50mm×xl50mm的混凝土抗折试件,养护48h后将其中一组折断,用上述方法灌浆。养护28d后送质检站检测。从试验数据看,未折断组试件抗折强度为5.5MPa,折断后灌浆的该组试件抗折强度5.9MPa,且3个试件均断裂在非灌浆粘结处,说明灌浆处理可以达到加强梁的整体性目的。

所以梁的承载力是安全的,不需要特别加固处理; 对梁裂缝作修补处理,以阻止有害介质对钢筋继续腐蚀。具体处理方法是:剔除梁裂缝两侧各10mm,表面粉刷,露出混凝土梁面层,用压力不小于0.2Mpa的压缩空气清理裂缝,再用环氧树脂封填,并恢复梁面粉刷层,即告完工。

4 结语

钢筋混凝土梁裂缝应针对成因、贯彻预防为主的原则、加强设计施工及使用等方面的管理,确保结构安全和避免不必要的损失。一旦产生裂缝.应全面调查分析,查明原因,取得加固依据,在选择处理方法上,应比较论证、综合考虑,以求施工方便、经济高效。

参考文献

[1]《建筑结构技术资料汇编》 汪达尊主编中国建筑技术发展中心技术开发与咨询部.

[2]《混凝土结构设计规范》 GB50010-2002中国建筑工业出版社.

[3]《实用建筑工程施工及验收手册》 国振喜编 中国建筑工业出版社.

作者简介:张卫国 男 1970年3月1日出生 高级工程师 国家注册监理工程师一级预算员。