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摘要:现浇钢筋混凝土楼屋面的裂缝问题一直是基本建设中面临的比较难处理的问题之一,也因此给建设方、设计和施工单位、业主带来了诸多麻烦.因此,准确的分析裂缝产生的原因,并对症下药,对齐采取有效的防治措施以成當务之急.本文对现浇钢筋混凝土楼屋面的裂缝产生的原因做简要分析,并对其防治的措施提出几点建议.
关键词;楼屋面;分析;措施
中图分类号:TV331文献标识码: A
钢筋混凝土裂缝原因的分析
引起裂缝的原因很多,可归结成两大类:
第一类:由外荷载引起的裂缝,也称为结构性裂缝、受力裂缝;其裂缝与荷载相对应,预示结构承载 力可能不足或存在严重问题。
第二类:由变形引起的裂缝,也称非结构性裂缝,如温度变化、混凝土收缩、地基不均匀沉降等因素引起的变形。
两类裂缝有明显的区别,危害效果也不尽相同,有时两类裂缝融合在一起。根据调查资料表明:两类裂缝中,变形引起或以变形为主引起的裂缝占主导,约占结构物总裂缝的80%,属于荷载引起的或以荷载为主引起的裂缝约占20%。
一、非结构裂缝产生的原因
1、塑性裂缝
混凝土浇灌好后逐渐凝聚,由流体逐渐变为塑态,然后硬化变为固态,在塑态阶段产生的裂缝通称为塑性裂缝,是各类现浇钢筋混凝土结构中,经常发现的一种早期裂缝。其主要有如下两种原因产生的:
(1)混凝土骨料沉落裂缝。混凝土浇筑时,在振动器和重力作用下,水泥浆上升,骨料开始下沉,骨料沉落过程若受钢筋、预埋件及模板表面的阻力,或两部件沉落不同而产生的一种裂缝。这种裂缝沿着梁上面或楼板上面钢筋位置出现,裂缝深度通常达到钢筋表面,或在侧模板移动上表面,或在结构的变截面处、梁板交接处、梁柱交接处及板肋交接处的表面,深度一般不超过20~25mm。
2、收缩裂缝
混凝土凝固过程中,多余水分蒸发,体积缩小称为干缩。同时,水泥和水起水化作用逐渐硬化而形成水泥骨料不断紧密而体积缩小,称为凝缩(也称自收缩)。干缩和凝缩总称为收缩。收缩裂缝发生在混凝土面层上,裂缝浅而细,宽度多在0.05~0.2mm之间。对于梁、板类构件,多沿短方向,均匀分布与相邻的两根钢筋之间并与钢筋并行。
二、结构性裂缝产生的原因
结构性裂缝是由荷载引起的,其裂缝与荷载相对应,是承载力不足的结果,其裂缝形式有多种多样,主要原因如下:
1、设计原因为主的裂缝
(1)钢筋锚固长度不够产生的裂缝。受拉钢筋必须有足够的锚固长度,否则会产生钢筋滑移裂缝,钢筋得不到充分利用。
(2)计算简图与实际受力不符引起的开裂。
(3)计算错误、构造不当引起的变形开裂。
2、施工原因为主的裂缝
钢筋配置位置不当的裂缝。在钢筋混凝土结构中,钢筋配置位置是否正确,直接关系到结构的强度。刚度和裂缝的宽度,钢筋位置不正确时,不但使构件的承载能力降低,变形增加,而且会大大增加裂缝的宽度, 严重的还会使梁、板有折断的危险。模板不善引起的裂缝。例如,模板过干、混凝土初凝受振、模板标高调整引起的裂缝、模板下陷引起的裂缝、支模方法不对引起的裂缝、模板尺寸错位、支模不牢、模板歪斜、滑板工艺不当等。
楼屋面裂缝的防治措施
对于产生裂缝的不同原因,从设计、材料、配合比及施工等方面所应采取的基本措施和特殊措施。
一、有关设计方面的措施
1、基本控制措施
(1)在板的温度、收缩应力较大区域(如跨度较大并与混凝土梁及墙整浇的双向板的角部和中部区域或当垂直于现浇单向板跨度方向的长度大于8m时沿板长度的中部区域等)宜在板未配筋表面配置控制温度收缩裂缝的构造钢筋。
抗温度、收缩钢筋可利用板内原有的钢筋贯通布置,也可另外设计构造钢筋网,并与原有钢筋按受拉钢筋的要求搭接或在周边构件中锚固。
(2)在房屋下列部位的现浇混凝土楼板、屋面板内应配置抗温度收缩钢筋:
(3)当楼板内需要埋置管线时,现浇楼板的设计厚度不宜小于110mm。管线必须布置在上下钢筋网片之间,管线不宜立体交叉穿越,并沿管线方向在板的上下表面一定宽度范围内采取防裂措施。
2、特殊措施
(1)为控制水泥水化热产生的混凝土裂缝,除施工中应采取有效措施降低混凝土在硬化过程中的水化温升外,设计中应在预计可能产生裂缝的部位配置足够的构造钢筋或设置诱导缝。
(2)为控制因冻融产生的混凝土裂缝,在外露的混凝土构件表面应采用有效的防冻处理,缓和混凝土的急剧降温,并采用有效的防水措施,保持混凝土的干燥状态。
二、有关材料和配合比方面的措施
1、材料
(1)水泥。宜用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥;对大体积混凝土,宜采用中热硅酸盐水泥、低热硅酸盐水泥、低热矿渣硅酸盐水泥。
(2)骨料。优先洁净、级配良好的中砂和级配良好、空隙率较小的粗骨料。混凝土结构如处在潮湿环境中,特别是室外和地下工程,其混凝土应采用非碱活性的骨料。
2、配合比
(1)干缩率。混凝土90d的干缩率宜小于0.06%。
(2) 坍落度。在满足施工要求的条件下,尽量采用较小的混凝土坍落度;基础、梁、楼板、屋面用的混凝土坍落度宜小于120mm,柱、墙用的混凝土坍落度宜小于150mm;混凝土采用泵送时,高层建筑用的混凝土坍落度根据泵送高度宜控制在180mm,多层及高层建筑底部的混凝土坍落度宜控制在150mm左右。
(3)用水量。不宜大于170kg/m3。
3、用于有外部侵入氯化物的环境时,钢筋混凝土结构或部件所用的混凝土应采取下列措施之一:
(1)水胶比应控制在0.55以下;
(2)混凝土表面宜采用密实、防渗措施;
三、有关施工方面的措施
1、模板的安装及拆除
(1)安装的模板须构造紧密、不漏浆、不渗水,不影响混凝土的均匀性及强度发展,并能保证构件形状正确规整。
(2)安装模板时,为确保钢筋保护层厚度,应准确配置混凝土垫块或钢筋定位器等。
(3)模板及其支架的拆除顺序及相应的施工安全措施在制定施工技术方案时应考虑周全。
2、混凝土的制备
应优先采用预拌混凝土,预拌混凝土的订购除按《预拌混凝土》GB/T14902的规定进行外,对品质、种类相同的混凝土,原则上要在同一预拌混凝土厂订货。
3、混凝土的运输
(1)运输混凝土时,应能保持混凝土拌合物的均匀性,应保证混凝土施工的连续性。
(2)运输车在装料前应将车内残余混凝土及积水排尽。运至浇筑地点混凝土的坍落度应符合要求。
4、 其他特殊措施
(1)因水泥水热化产生裂缝的控制措施。
(2)因初期冻害产生裂缝的控制措施。
钢筋混凝土结构裂缝的修复
一、方案选择
经过对裂缝产生原因和发展情况的调查分析,根据裂缝的现状及未来发展的预测、结构所处的环境及继续使用的年限、要求结构恢复程度等因素可采用修补处理或加固处理两种主要处理方案。
二、修补处理
在一般情况下修补处理可分为表面处理、压力灌浆、填充法等处理方法。
1、表面处理适用于微细裂缝(一般宽度小于0.2mm)主要用来提高结构的防水性和耐久性。这种方法的缺点是无法深入到裂缝内部以及对延伸裂度难于追踪变化。
2、压力灌浆是将环氧树脂或其他低黏度粘结类材料在一定压力下注入到裂缝内部。
结论
混凝土结构中存在裂缝是一种普通现象。裂缝的出现不仅会影响建筑物的正常使用功能,而且容易引起钢筋的锈蚀,加速混凝土碳化,降低材料的耐久性,进而影响结构的承载能力,混凝土结构裂缝的防治从结构的设计、混凝土配合比设计捣混凝土的配置、运输、浇筑以及现场养护等一系列环节都需要有相应的措施,可以说是一项系统工程。实际工作中,针对混凝土出现的裂缝需要进行认真研究、区别对待,采用合理的方法进行处理,并在施工中采取各种有效的措施来预防。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,尚有待不断提高施工技术和积累经验,并进行技术创新,采用更为科学的解决方法。
关键词;楼屋面;分析;措施
中图分类号:TV331文献标识码: A
钢筋混凝土裂缝原因的分析
引起裂缝的原因很多,可归结成两大类:
第一类:由外荷载引起的裂缝,也称为结构性裂缝、受力裂缝;其裂缝与荷载相对应,预示结构承载 力可能不足或存在严重问题。
第二类:由变形引起的裂缝,也称非结构性裂缝,如温度变化、混凝土收缩、地基不均匀沉降等因素引起的变形。
两类裂缝有明显的区别,危害效果也不尽相同,有时两类裂缝融合在一起。根据调查资料表明:两类裂缝中,变形引起或以变形为主引起的裂缝占主导,约占结构物总裂缝的80%,属于荷载引起的或以荷载为主引起的裂缝约占20%。
一、非结构裂缝产生的原因
1、塑性裂缝
混凝土浇灌好后逐渐凝聚,由流体逐渐变为塑态,然后硬化变为固态,在塑态阶段产生的裂缝通称为塑性裂缝,是各类现浇钢筋混凝土结构中,经常发现的一种早期裂缝。其主要有如下两种原因产生的:
(1)混凝土骨料沉落裂缝。混凝土浇筑时,在振动器和重力作用下,水泥浆上升,骨料开始下沉,骨料沉落过程若受钢筋、预埋件及模板表面的阻力,或两部件沉落不同而产生的一种裂缝。这种裂缝沿着梁上面或楼板上面钢筋位置出现,裂缝深度通常达到钢筋表面,或在侧模板移动上表面,或在结构的变截面处、梁板交接处、梁柱交接处及板肋交接处的表面,深度一般不超过20~25mm。
2、收缩裂缝
混凝土凝固过程中,多余水分蒸发,体积缩小称为干缩。同时,水泥和水起水化作用逐渐硬化而形成水泥骨料不断紧密而体积缩小,称为凝缩(也称自收缩)。干缩和凝缩总称为收缩。收缩裂缝发生在混凝土面层上,裂缝浅而细,宽度多在0.05~0.2mm之间。对于梁、板类构件,多沿短方向,均匀分布与相邻的两根钢筋之间并与钢筋并行。
二、结构性裂缝产生的原因
结构性裂缝是由荷载引起的,其裂缝与荷载相对应,是承载力不足的结果,其裂缝形式有多种多样,主要原因如下:
1、设计原因为主的裂缝
(1)钢筋锚固长度不够产生的裂缝。受拉钢筋必须有足够的锚固长度,否则会产生钢筋滑移裂缝,钢筋得不到充分利用。
(2)计算简图与实际受力不符引起的开裂。
(3)计算错误、构造不当引起的变形开裂。
2、施工原因为主的裂缝
钢筋配置位置不当的裂缝。在钢筋混凝土结构中,钢筋配置位置是否正确,直接关系到结构的强度。刚度和裂缝的宽度,钢筋位置不正确时,不但使构件的承载能力降低,变形增加,而且会大大增加裂缝的宽度, 严重的还会使梁、板有折断的危险。模板不善引起的裂缝。例如,模板过干、混凝土初凝受振、模板标高调整引起的裂缝、模板下陷引起的裂缝、支模方法不对引起的裂缝、模板尺寸错位、支模不牢、模板歪斜、滑板工艺不当等。
楼屋面裂缝的防治措施
对于产生裂缝的不同原因,从设计、材料、配合比及施工等方面所应采取的基本措施和特殊措施。
一、有关设计方面的措施
1、基本控制措施
(1)在板的温度、收缩应力较大区域(如跨度较大并与混凝土梁及墙整浇的双向板的角部和中部区域或当垂直于现浇单向板跨度方向的长度大于8m时沿板长度的中部区域等)宜在板未配筋表面配置控制温度收缩裂缝的构造钢筋。
抗温度、收缩钢筋可利用板内原有的钢筋贯通布置,也可另外设计构造钢筋网,并与原有钢筋按受拉钢筋的要求搭接或在周边构件中锚固。
(2)在房屋下列部位的现浇混凝土楼板、屋面板内应配置抗温度收缩钢筋:
(3)当楼板内需要埋置管线时,现浇楼板的设计厚度不宜小于110mm。管线必须布置在上下钢筋网片之间,管线不宜立体交叉穿越,并沿管线方向在板的上下表面一定宽度范围内采取防裂措施。
2、特殊措施
(1)为控制水泥水化热产生的混凝土裂缝,除施工中应采取有效措施降低混凝土在硬化过程中的水化温升外,设计中应在预计可能产生裂缝的部位配置足够的构造钢筋或设置诱导缝。
(2)为控制因冻融产生的混凝土裂缝,在外露的混凝土构件表面应采用有效的防冻处理,缓和混凝土的急剧降温,并采用有效的防水措施,保持混凝土的干燥状态。
二、有关材料和配合比方面的措施
1、材料
(1)水泥。宜用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥;对大体积混凝土,宜采用中热硅酸盐水泥、低热硅酸盐水泥、低热矿渣硅酸盐水泥。
(2)骨料。优先洁净、级配良好的中砂和级配良好、空隙率较小的粗骨料。混凝土结构如处在潮湿环境中,特别是室外和地下工程,其混凝土应采用非碱活性的骨料。
2、配合比
(1)干缩率。混凝土90d的干缩率宜小于0.06%。
(2) 坍落度。在满足施工要求的条件下,尽量采用较小的混凝土坍落度;基础、梁、楼板、屋面用的混凝土坍落度宜小于120mm,柱、墙用的混凝土坍落度宜小于150mm;混凝土采用泵送时,高层建筑用的混凝土坍落度根据泵送高度宜控制在180mm,多层及高层建筑底部的混凝土坍落度宜控制在150mm左右。
(3)用水量。不宜大于170kg/m3。
3、用于有外部侵入氯化物的环境时,钢筋混凝土结构或部件所用的混凝土应采取下列措施之一:
(1)水胶比应控制在0.55以下;
(2)混凝土表面宜采用密实、防渗措施;
三、有关施工方面的措施
1、模板的安装及拆除
(1)安装的模板须构造紧密、不漏浆、不渗水,不影响混凝土的均匀性及强度发展,并能保证构件形状正确规整。
(2)安装模板时,为确保钢筋保护层厚度,应准确配置混凝土垫块或钢筋定位器等。
(3)模板及其支架的拆除顺序及相应的施工安全措施在制定施工技术方案时应考虑周全。
2、混凝土的制备
应优先采用预拌混凝土,预拌混凝土的订购除按《预拌混凝土》GB/T14902的规定进行外,对品质、种类相同的混凝土,原则上要在同一预拌混凝土厂订货。
3、混凝土的运输
(1)运输混凝土时,应能保持混凝土拌合物的均匀性,应保证混凝土施工的连续性。
(2)运输车在装料前应将车内残余混凝土及积水排尽。运至浇筑地点混凝土的坍落度应符合要求。
4、 其他特殊措施
(1)因水泥水热化产生裂缝的控制措施。
(2)因初期冻害产生裂缝的控制措施。
钢筋混凝土结构裂缝的修复
一、方案选择
经过对裂缝产生原因和发展情况的调查分析,根据裂缝的现状及未来发展的预测、结构所处的环境及继续使用的年限、要求结构恢复程度等因素可采用修补处理或加固处理两种主要处理方案。
二、修补处理
在一般情况下修补处理可分为表面处理、压力灌浆、填充法等处理方法。
1、表面处理适用于微细裂缝(一般宽度小于0.2mm)主要用来提高结构的防水性和耐久性。这种方法的缺点是无法深入到裂缝内部以及对延伸裂度难于追踪变化。
2、压力灌浆是将环氧树脂或其他低黏度粘结类材料在一定压力下注入到裂缝内部。
结论
混凝土结构中存在裂缝是一种普通现象。裂缝的出现不仅会影响建筑物的正常使用功能,而且容易引起钢筋的锈蚀,加速混凝土碳化,降低材料的耐久性,进而影响结构的承载能力,混凝土结构裂缝的防治从结构的设计、混凝土配合比设计捣混凝土的配置、运输、浇筑以及现场养护等一系列环节都需要有相应的措施,可以说是一项系统工程。实际工作中,针对混凝土出现的裂缝需要进行认真研究、区别对待,采用合理的方法进行处理,并在施工中采取各种有效的措施来预防。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,尚有待不断提高施工技术和积累经验,并进行技术创新,采用更为科学的解决方法。