商品砼楼屋面裂缝的分析和预防

李文礼

摘要:本文从分析砼裂缝的原因入手,通过大量的工程实例调查,总结了砼结构开裂的主要原因和预防措施。

关键词:商品砼 裂缝 分析 预防

1 砼现浇板裂缝原因的分析

随着商品砼的普遍使用,砼的坍落度普遍比现场搅拌的大。特别是泵送砼的大量采用,更加剧了砼的收缩,裂缝出现的可能性更大。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、设计及砼原材料等三方面的原因,以下将逐一具体分析。

1.1 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。砼是一种收缩性材料。虽然其收缩的绝对值不大,但由于其较高的弹性模量和很低的抗拉强度,即使很小一点的收缩变形也会产生很大的拉应力。当拉应力超过其抗拉强度时,砼即出现开裂。

1.1.2 骨料中含泥量过多,随着砼的干燥,会产生不规则的网状裂缝。石子含泥量越高,砼也越容易开裂。这是由于石子表面所带的泥份妨碍了石子与砂浆之间的咬合粘结,弱化了石子的界面结构,降低了界面强度,也就降低了砼的强度,特别是降低了抗拉强度。因而在相同收缩应变的情况下,石子含泥量高的砼更容易开裂。

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——硅凝胶而引起砼膨胀破坏,产生裂缝。

1.1.4 水灰比、塌落度过大,或使用过量粉砂。砼强度值对水灰比的变化十分敏感,砼水灰比大,收缩将显著增加,同时抗拉强度降低。如水灰比为0.6的砼收缩比水灰比为0.4的增加约40%。

1.2 施工质量方面

1.2.1 不正确的振捣方式,模板、垫层过于干燥。振捣操作不当,造成砼分层离析、表面浮浆。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,它比下层砼有较大的干缩性能,待水分蒸发后,易形成凝缩裂缝。而模板、垫层在浇筑砼前洒水不够,过于干燥,则模板吸水量大,引起砼的塑性收缩,产生裂缝。

1.2.2 施工工艺不当。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砼未达到规定强度,过早拆模,或者在砼未达到终凝时间就上荷载,造成砼楼板的弹性变形,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。

1.2.3 后浇带施工不慎。为了解决钢筋砼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,造成斜坡槎;疏松砼未彻底凿除等都可能造成板面的裂缝。

1.2.4 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。

1.2.5 现场养护不当。砼浇筑后,若表面不及时覆盖、浇水养护,表面水分迅速蒸发,很容易产生收缩裂缝。特别是在气温高、相对湿度低、风速大的情况下,干缩更容易发生。另外,室内外温差变化较大,也会引起裂缝。

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砼现浇板的裂缝,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砼现浇板的开裂。

1.3.2 荷载的作用:也有部分钢筋砼现浇板的裂缝,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,一受到砼收缩及温差变化易于产生裂缝。

1.3.4 在设计中,设备专业大多将照明、有线电视、网络、通讯等所需的管线直接敷设套管于现浇板中,而且有时集中于某一处现浇板中的管线多达10多根,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。

2 裂缝的预防措施

虽然钢筋砼现浇板在使用过程中,存在出现裂缝这一重大缺陷,但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。可以采取以下几个方面的措施,以减少或避免裂缝的出现:

2.1 砼原材料质量方面

2.1.1 近年来,为实现文明施工,提高设备利用率,节约能源,商品砼的使用率逐年提高。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、低性能的砼外掺剂,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,导致商品砼质量显著下降;另一方面承包商在订购商品砼时,应根据工程的不同部位和性质提出对砼品质的明确要求,不能片面追求低价格、低成本而忽视了砼的品质,导致砼性能下降和收缩裂缝增多。同时现场应逐车严格控制商品砼的坍落度检查,以保证砼熟料的半成品质量。

2.1.2 商品砼厂家尽可能使用大厂生产的水泥,同时应对水泥标号及安定性进行试验。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必须立即停止使用并清除出场。

2.1.3 严格控制砼施工配合比。根据砼强度等级和质量检验以及砼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,提高砼抗裂强度。

2.2 施工措施方面

2.2.1 在砼浇捣前,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 砼楼板浇筑完毕后,表面刮抹应限制到最小程度,防止在砼表面撒干水泥刮抹,并加强砼早期养护。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 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。杜绝过早上传荷载和过早拆模。

2.2.4 后浇带的施工应认真领会设计意图,制定施工方案,杜绝在后浇处出现砼不密实、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砼前就将部分模板,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,采用Φ6-Φ8,间距≤150,两端的锚固长度应不小于300mm。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浇筑顺利和振捣密实。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,并应在该区域的新浇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垫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,采用铁架子或砼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。

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,长度为1.5m左右,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。

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。

3 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,尚有待业界人士不断提高施工技术和积累经验,并进行技术创新,探索出更为科学的解决方法。

参考文献:

[1]李怀宇.现浇钢筋混凝土楼板裂缝分析与防治.广东科技.

[2]建筑施工手册.中国建筑工业出版社.

[3]GB50204-92.混凝土结构工程施工及验收规范.