以具体工程实例解析筏板开裂的原因及其防范措施
2019-10-20陈利
陈利
摘 要:筏板结构具有很多的优点,近几年来,筏板已经成为常用的建筑基础形式。但是筏板也存在一些缺点,比如体积大,工艺要求较高,施工不合理易造成开裂[1]。本文结合具体工程实例进行筏板结构开裂原因的分析,研究了筏板裂缝的产生机理和危害性,介绍了筏板裂缝控制的相关技术,提出了新的筏板裂缝控制方法,优化了现有的施工工艺,最后验证了所提方法的可行性和实用性。
关键词:筏板结构;混凝土裂缝;裂缝控制;温度应力;性能监测
当今,混凝土结构被广泛应用于各种工程领域,成为建筑工程中主要的结构型式[2]。随着建筑的荷载变得越来越大,建筑工程的复杂度也越来越高,导致对其结构要求均越来越高。近些年,工程质量问题屡见不鲜,有的事故造成了重大影响。筏板具有基础底板面积较大,整体性较好等特点。不仅可以减小基底压力,而且可以调整不均匀沉降。但筏板一般很大很厚,容易产生裂缝,因此,筏板结构的裂缝防范和控制是重中之重。
一、讨论
对于有的建筑,由于地基承载能力弱,当自身受到的较大的上部荷载时,一般的独立基础或条形基础不能满足承载力极限状态的要求,这时我们需要一个整体的大板作为基础,这就是筏板。
(一)筏板控制的必要性
筏板结构的底板面积是比较大的,因此它的施工工艺具有特殊的要求。在工程结构中,裂缝主要是温度变形引起的[3]。由于筏板体积通常比较大,在浇筑时,产生的水化热无法及时地排出,导致筏板的内外温差较大就会产生温度裂缝。这种裂缝对筏板危害很大,同时也威胁着建筑结构的安全。
(二)裂缝对筏板结构的危害
裂缝对筏板结构的危害主要包括:1、加速混凝土的碳化速度。2、渗漏现象的发生。3、筏板结构的稳定性和承载力受到威胁。在筏板开裂严重时,贯穿性的裂缝甚至可能导致筏板被完全破坏。
(三)筏板裂缝分类
研究显示,在混凝土结构中出现裂缝是必然现象,但是我们只允许有限制的裂缝产生,因为这种裂缝不影响到正常使用和承载能力。由裂缝出现的诱因将裂缝区分为结构性裂缝和非结构性裂缝两种。结构性裂缝是指荷载性裂缝。而非结构性裂缝是指结构变形引起的裂缝。
根据裂缝的危害性质,我们可将筏板裂缝分为三种:
如图1,贯穿裂缝会破坏整个结构,应当尽量避免这种裂缝,一旦发生应及时采取处理措施。
如图2,通常,表面裂缝不会对结构产生影響,但是这种裂缝会影响结构的耐久性。
如图3,深层裂缝严重威胁到结构的稳定性、安全性以及耐久性。
根据裂缝出现的顺寻,我们也可将筏板分为:施工期裂缝和使用期裂缝。
(四)产生原因
筏板裂缝产生因素很多,而且每一条裂缝都多种因素共同作用导致的。具体原因包括:
1、水化热因素:水化作用发出的热量是产生筏板裂缝的根本原因。2、混凝土的收缩因素:在混凝土硬化和碳化过程中,其自身体积都会变小。3、气温变化因素:在浇筑施工时,气温变化极大影响着筏板裂缝。4、约束条件因素:约束条件通常分为两类:外约束和内约束。
因此,我们需重视控制温度裂缝,采取有效的技术措施防止筏板裂缝的产生。
(五)筏板开裂的控制
常用的筏板裂缝控制方法如下:
1.减小水泥水化热;2.减小收缩变形;3.减少水泥的用量;4.改进骨料;5.控制浇筑温度;6.强制降温;7.分层浇筑方式;8.提高抗裂性能;9.合理配置钢筋;10.掺入增强材料;11.提高混凝土的强度;12.改善约束条件。
综上所述,控制混凝土温度裂缝的措施和方法是很多的。
(六)裂缝理论
1、混凝土的物理力学性能
混凝土的物理力学性能直接关系到筏板施工中裂缝的产生情况。其物理力学性能主要包括:①混凝土的收缩
混凝土的收缩一般包括自生收缩、碳化收缩、塑性收缩以及干缩等。
②混凝土的徐变
在单位应力作用下,所产生的徐变变形值即为徐变度。用[C]来表示。其表达式为:
式中:[σ]表示恒定的加载应力;[εc]表示在应力[σ]作用下的徐变变形。
影响徐变的因素很多,由于发生徐变,随着时间的增长,应力和变形会发生重新分布的情况。
(七)筏板的原材料要求
筏板的基础强度介于C30~C55之间,根据施工特点,对以下几种原材料要求进行介绍如下表1所示:
二、筏板开裂和防范的工程实例分析
接下来,我们采用实例来分析筏板结构施工裂缝的控制措施。
(一)工程概况
本案例为某市某房地产公司开发的住宅项目。该工程为22层住宅楼,采用框剪结构,总建筑面积约2.3万平米。工程基础为混凝土桩基础。
(二)防范加固措施
本建筑工程采用“旋挖钻孔”工艺。在施工结束后,验收时发现墙、梁部分有不同程度开裂现象。初步判断的开裂原因为不均匀沉降。检测结果为:桩底沉渣、混凝土离析以及桩底持力层均不满足规范要求。随即,施工方提出了重新布置筏板基础的新型裂缝控制处理方案。新方案中,筏板设置不再考虑原桩的条件下的承载力。在项目加固和稳定完毕之后,再进行上部结构后续施工。
三、结语
随着建筑工业的发展,人们对筏板裂缝的控制也会越来越关注。本文结合某工程中筏板结构实例进行分析,阐述了开裂控制技术的实际应用。探讨了筏板裂缝的产生原因以及控制原理。提出了相关裂缝控制技术,并对施工技术进行了评价分析。通过现场验证,得到了预期的结果。综上所述,筏板裂缝主要是混凝土内外出现的较大温差和温度应力导致的,同时也产生了干缩变形。因此,筏板裂缝防范和控制要综合考虑多方面的因素。本文为今后的筏板裂缝的预防措施的研究提供了参考。
参考文献:
[1]黄红万.筏形基础大体积混凝土温控防裂措施研究[D].武汉:武汉大学,2004.
[2]杨林.筏板基础大体积混凝土施工技术研究[D].郑州:郑州大学土木工程学院,2013.
[3]朱耀台.混凝土裂缝成因与防治措施研究[J].材料科学与工程学报,2003,21(5): 727-728.