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摘要:近年来,伴随着城市化建设和现代工程技术的蓬勃发展,现浇钢筋混凝土结构的建筑在工业与民用建筑中得到了广泛应用,特别是现浇钢筋混凝土楼板解决了以往工程中预应力空心板拼缝纵裂缝的质量通病,加强了结构抗震性能。但在现浇钢筋混凝土楼板的施工中也遇到不少新的问题,现浇混凝土楼板裂缝是现浇钢筋混凝土结构的建筑工程施工中比较常见质量通病之一,又是难以解决的工程实际问题,根据多年来的实践施工经验和教训,对现浇混凝土楼板裂缝这一质量通病形成的原因及控制作以下简要分析。
关键词:现浇混凝土楼板;裂缝;控制
中图分类号:TV331文献标识码: A
1 现浇混凝土楼板裂缝的原因
设计、混凝土原材料、施工条件是产生现浇钢筋混凝土楼板裂缝的主要原因。
1.1 设计原因
1.1.1从现浇钢筋混凝土楼板裂缝发生的部位分析,楼板裂缝最普遍的是在楼板配置的负弯矩筋以及角部放射筋末端或外侧发生45度左右的楼板斜角裂缝,多分布在房屋外墙转角所在房间的楼板上。裂缝一般呈45°斜向,有时一只角同时出现两条裂缝,裂缝基本上为上下贯通。
1.2.2部分裂缝产生在板内电线管埋没位置。
1.2.3个别工程的楼板裂缝垂直于板跨方向,或呈不规则状分布,这在现浇楼板任何一种类型的建筑中都普遍存在。
综上原因主要是混凝土的收缩特性和温差沉降等作用所引起,并且越靠近最顶层处的楼板则越大。从设计方面看,现行设计规范侧重于强度,对温差和混凝土收缩特性等多种因素综合考虑不足,配筋含量达不到要求。而房屋的四周阳角由于受到纵、横两个方向剪力墙或刚度相对较大的梁约束,限制了楼板的自由变形,因此在温差和混凝土收缩变化时,楼板在配筋薄弱处首先产生45°左右的斜角裂缝。楼板的斜角裂缝对结构安全使用虽然没有影响,但在有水源的情况下会发生渗漏现象,是裂缝防治的重点。
1.2 混凝土原材料质量原因
混凝土原材料质量问题引起的楼板裂缝主要原因是水泥、砂、石等质量不好,应严格控制水泥、砂、石质量和配合比,避免材料不良引起的裂缝。
1.2.1 水泥。混凝土产生温度应力的主要因素是水泥的水化热,宜选择中热或低热的水泥品种,严禁使用安定性不稳定的水泥,因水泥中含有生石灰或氧化镁,这些成分在和水化合后产生积膨胀,产生裂缝。
1.2.2 随着混凝土的干燥,如果骨料中含泥量过多也会产生不规则的网状裂缝。
1.2.3 混凝土在固化以后,其内部所含的碱与其砂、石骨料中所含的碱活性物质将发生一种化学反应,即碱-骨料反应,化学反应以后将产一种胶凝物质,而此种胶凝物质吸收水分会发生膨胀,尽管这一过程比较缓慢,但最终将造成混凝土楼板的裂缝。
1.2.4 混凝土强度值对水灰比的变化十分敏感,基本上是水泥等胶凝材料计量变动对强度影响的叠加。因此,水、水泥、外掺混合材料外加剂溶液的计量偏差,将直接影响混凝土的强度。而采用含泥量大的细砂配制的混凝土收缩大,抗拉强度低,容易因塑性收缩而产生裂缝,泵送混凝土为了满足泵送的条件:塌落度大,流动性好,易产生局部粗骨料少,砂浆多的现象,此时,混凝土脱水干缩时,就会产生表面裂缝。因此要严格控制水灰比、塌落度过大,或使用过量细砂。
1.3 施工条件原因
1.3.1 由于模板支撑刚度不够,梁板支撑刚度差异或模板挠度过大,在荷载作用下变形沉陷;其次是施工过程中的过度震动使支撑刚度变异部位多次发生瞬间相对位移,或者在混凝土还未获得足够强度之前就过早地拆模等原因 都是在现浇混凝土楼板中形成沉陷裂缝的原因。
1.3.2 为提高模板利用率,在高层建筑施工中,通过竖向支撑变为短跨受力状态,利用跨度较大的施工现浇楼板,达到早拆模板的支撑体系。通过大量工程实践证明,早拆模会出现断断续续的细小裂缝,在个别位置有的细小裂缝十分明显。
1.3.3模板在拆除前应对相应部位混凝土的同条件试块进行抗压强度试验,混凝土强度达到28天设计值时才能拆除模板,而实际施工中未能及时测定混凝土强度,往往人为地规定混凝土的拆模时间,不对混凝土强度进行测试,也未进行水泥、粗细骨料品种、外加剂类型等自身特性和气温等环境条件的综合考虑,都是产生裂缝的原因。
荷载的集中堆放,楼板施工时,拆模后楼板立刻承受较大的集中荷载,如堆放钢筋、堆放加气混凝土块或空心砖等。这些荷载的集中堆放,超过了控制荷载范围,导致支撑系统负弯矩超过混凝土的开裂弯矩,产生裂缝。
另一方面是外纵墙与山墙在外界气温的影响下,经历热胀和冷缩的反复作用,它们的温差合力对房间沿外墙角部楼板,将产生较大的主拉应力。
1.3.4 现浇钢筋混凝土楼板裂缝应采取的措施
(1) 施工管理控制
a根据设计方面原因分析,建议设计单位对四周的阳角处楼板配筋进行加强,负筋应由分离式切断,改为沿房间全长配置,并且适当加密加粗。多年来的实践充分证明,凡采纳或按上述设计方法的房屋,基本上不再发生45度斜角裂缝,已能较满意地解决好楼板裂缝中的主要矛盾,效果显著。
b商品混凝土已被广泛应用于建筑施工中,它的现场质量控制,直接影响到施工后结构的质量。但由于交通不便等多种原因,从搅拌站装运商品混凝土至施工现场需要较长时间。这样混凝土的塌落度损失很大,夏季高温损失就更大,再加上施工管理不严、常常出现随意向已预拌好的混凝土中加水的现象,严重影响了混凝土拌合物的质量,造成混凝土水灰比增大,混凝土离析,同时增加了混凝土硬化,浆体的空隙率增大,削弱了混凝土中水泥和骨料的界面粘结力,为产生混凝土裂缝留下了隐患。
c由于施工管理不当,在楼板近支座处的上部负弯矩钢筋绑扎结束后,楼板混凝土浇筑前,部分上部钢筋常被工作人员踩踏下沉,又未得到及时纠正,使其不能有效发挥抵抗外荷载的能力,裂缝就容易出现。
d混凝土施工完成后,待強度达到要求方能进行下一道工序的施工。在混凝土终凝初期应避免施工荷载对楼板产生较大的震动。但在抢工期阶段,在混凝土浇筑后第二天就上人上材料进行下道工序施工,而导致混凝土裂缝的产生。
e 混凝土的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混凝土初期伸缩裂缝发生。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,因此楼面混凝土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包进行一周左右的妥善养护,并建议采用喷HL等品种和养护液进行养护,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、要有足够刚度的模板和支撑系统。适宜的楼板模板支撑间距,使其与梁的模板刚度不至于有太大的差距。
在高层及小高层住宅中,对多跨连续板边跨的板边往往简化处理为简支,设计人员或施工技术人员在施工过程中在构造上予以配置构造钢筋补充强度,所配置的构造钢筋间距不能过大;直径不能过细,同时设计人员对边跨支座配筋时按固定端考虑边支点,对该跨跨中及内支座配筋时边支座仍可按简支考虑,并适当增大板边的构造配筋率。上部钢筋直径应大于10-12mm,最好采用冷轧带肋钢筋,在施工中做好上部钢筋保护,以防施工时被踩踏到下部,为预防发生45°裂缝,在房屋角部及柱的四周板面适当配置放射构造钢筋。 若想赶工期提前拆模,可在楼板混凝土中掺用复合高效减水早强剂,支撑系统应严格控制楼板混凝土的拆模强度和早拆模后楼板上的施工荷载。最好配备两个流水段的早拆模板,以适应小段的流水作业方式,也有利于适应快速施工中的现浇楼板的工序、工艺的衔接。
3、结 论
现浇混凝土楼板容易出现的非结构性的裂缝虽然是一种常见的建筑质量通病,但经过分析研究和施工总结,已经积累了比较丰富的防裂经验,具体归纳如下:
(1)适当增加板厚;
(2)提高板的配筋;
(3)采用钢纤维混凝土,以提高混凝土抗拉强度;
(4)采用“细筋密筋”配筋方法。
以上几种方法由于受到不同条件的限制,故应以提高楼板含钢率为主。还可以有针对性地在外墙转角楼板处增配放射性配筋。
提高部分外墙的保温隔热标准。特别是对外墙转角处的里墙面,要采用加贴保温隔热材料的办法,使温差对楼板变形带来的影响,减少到最低限度。
研究开发泵送条件下的低收缩率的干硬性混凝土,专门用在现浇钢筋混凝土楼板工程上。
楼板内PVC电线套管,只允许平行于楼板受力方向(或双向板的短边方向)埋设;埋在楼板内的PVC电线套管上下部,应加铺宽度不小于400毫米的钢丝网片,作为补强措施。
有条件的不妨采用“放”的特殊构造措施。例如,可将端跨设计成简支板的形式,即在楼板与梁之间设置施工缝隔离。
严格施工管理,浇捣楼板混凝土时,必须铺设操作平台,防止施工操作人员直接踩踏上皮负弯矩钢筋。同时加强浇捣楼板混凝土整个过程中的钢筋看护,随时将位置不正确的钢筋复位,确保其位置准确。
设计楼板底模及支架时,应充分考虑能够满足承受各种可能的施工荷载的需要。混凝土浇捣后,必须留有足够的养护时间。
施工速度应建立在严密的科学组织的基础上。坚决摒弃违反科学的蛮干的做法。只有这样,才能使当前楼板结构裂缝的多发性、普遍性这一质量顽症得到有效遏制。
关键词:现浇混凝土楼板;裂缝;控制
中图分类号:TV331文献标识码: A
1 现浇混凝土楼板裂缝的原因
设计、混凝土原材料、施工条件是产生现浇钢筋混凝土楼板裂缝的主要原因。
1.1 设计原因
1.1.1从现浇钢筋混凝土楼板裂缝发生的部位分析,楼板裂缝最普遍的是在楼板配置的负弯矩筋以及角部放射筋末端或外侧发生45度左右的楼板斜角裂缝,多分布在房屋外墙转角所在房间的楼板上。裂缝一般呈45°斜向,有时一只角同时出现两条裂缝,裂缝基本上为上下贯通。
1.2.2部分裂缝产生在板内电线管埋没位置。
1.2.3个别工程的楼板裂缝垂直于板跨方向,或呈不规则状分布,这在现浇楼板任何一种类型的建筑中都普遍存在。
综上原因主要是混凝土的收缩特性和温差沉降等作用所引起,并且越靠近最顶层处的楼板则越大。从设计方面看,现行设计规范侧重于强度,对温差和混凝土收缩特性等多种因素综合考虑不足,配筋含量达不到要求。而房屋的四周阳角由于受到纵、横两个方向剪力墙或刚度相对较大的梁约束,限制了楼板的自由变形,因此在温差和混凝土收缩变化时,楼板在配筋薄弱处首先产生45°左右的斜角裂缝。楼板的斜角裂缝对结构安全使用虽然没有影响,但在有水源的情况下会发生渗漏现象,是裂缝防治的重点。
1.2 混凝土原材料质量原因
混凝土原材料质量问题引起的楼板裂缝主要原因是水泥、砂、石等质量不好,应严格控制水泥、砂、石质量和配合比,避免材料不良引起的裂缝。
1.2.1 水泥。混凝土产生温度应力的主要因素是水泥的水化热,宜选择中热或低热的水泥品种,严禁使用安定性不稳定的水泥,因水泥中含有生石灰或氧化镁,这些成分在和水化合后产生积膨胀,产生裂缝。
1.2.2 随着混凝土的干燥,如果骨料中含泥量过多也会产生不规则的网状裂缝。
1.2.3 混凝土在固化以后,其内部所含的碱与其砂、石骨料中所含的碱活性物质将发生一种化学反应,即碱-骨料反应,化学反应以后将产一种胶凝物质,而此种胶凝物质吸收水分会发生膨胀,尽管这一过程比较缓慢,但最终将造成混凝土楼板的裂缝。
1.2.4 混凝土强度值对水灰比的变化十分敏感,基本上是水泥等胶凝材料计量变动对强度影响的叠加。因此,水、水泥、外掺混合材料外加剂溶液的计量偏差,将直接影响混凝土的强度。而采用含泥量大的细砂配制的混凝土收缩大,抗拉强度低,容易因塑性收缩而产生裂缝,泵送混凝土为了满足泵送的条件:塌落度大,流动性好,易产生局部粗骨料少,砂浆多的现象,此时,混凝土脱水干缩时,就会产生表面裂缝。因此要严格控制水灰比、塌落度过大,或使用过量细砂。
1.3 施工条件原因
1.3.1 由于模板支撑刚度不够,梁板支撑刚度差异或模板挠度过大,在荷载作用下变形沉陷;其次是施工过程中的过度震动使支撑刚度变异部位多次发生瞬间相对位移,或者在混凝土还未获得足够强度之前就过早地拆模等原因 都是在现浇混凝土楼板中形成沉陷裂缝的原因。
1.3.2 为提高模板利用率,在高层建筑施工中,通过竖向支撑变为短跨受力状态,利用跨度较大的施工现浇楼板,达到早拆模板的支撑体系。通过大量工程实践证明,早拆模会出现断断续续的细小裂缝,在个别位置有的细小裂缝十分明显。
1.3.3模板在拆除前应对相应部位混凝土的同条件试块进行抗压强度试验,混凝土强度达到28天设计值时才能拆除模板,而实际施工中未能及时测定混凝土强度,往往人为地规定混凝土的拆模时间,不对混凝土强度进行测试,也未进行水泥、粗细骨料品种、外加剂类型等自身特性和气温等环境条件的综合考虑,都是产生裂缝的原因。
荷载的集中堆放,楼板施工时,拆模后楼板立刻承受较大的集中荷载,如堆放钢筋、堆放加气混凝土块或空心砖等。这些荷载的集中堆放,超过了控制荷载范围,导致支撑系统负弯矩超过混凝土的开裂弯矩,产生裂缝。
另一方面是外纵墙与山墙在外界气温的影响下,经历热胀和冷缩的反复作用,它们的温差合力对房间沿外墙角部楼板,将产生较大的主拉应力。
1.3.4 现浇钢筋混凝土楼板裂缝应采取的措施
(1) 施工管理控制
a根据设计方面原因分析,建议设计单位对四周的阳角处楼板配筋进行加强,负筋应由分离式切断,改为沿房间全长配置,并且适当加密加粗。多年来的实践充分证明,凡采纳或按上述设计方法的房屋,基本上不再发生45度斜角裂缝,已能较满意地解决好楼板裂缝中的主要矛盾,效果显著。
b商品混凝土已被广泛应用于建筑施工中,它的现场质量控制,直接影响到施工后结构的质量。但由于交通不便等多种原因,从搅拌站装运商品混凝土至施工现场需要较长时间。这样混凝土的塌落度损失很大,夏季高温损失就更大,再加上施工管理不严、常常出现随意向已预拌好的混凝土中加水的现象,严重影响了混凝土拌合物的质量,造成混凝土水灰比增大,混凝土离析,同时增加了混凝土硬化,浆体的空隙率增大,削弱了混凝土中水泥和骨料的界面粘结力,为产生混凝土裂缝留下了隐患。
c由于施工管理不当,在楼板近支座处的上部负弯矩钢筋绑扎结束后,楼板混凝土浇筑前,部分上部钢筋常被工作人员踩踏下沉,又未得到及时纠正,使其不能有效发挥抵抗外荷载的能力,裂缝就容易出现。
d混凝土施工完成后,待強度达到要求方能进行下一道工序的施工。在混凝土终凝初期应避免施工荷载对楼板产生较大的震动。但在抢工期阶段,在混凝土浇筑后第二天就上人上材料进行下道工序施工,而导致混凝土裂缝的产生。
e 混凝土的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混凝土初期伸缩裂缝发生。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,因此楼面混凝土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包进行一周左右的妥善养护,并建议采用喷HL等品种和养护液进行养护,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、要有足够刚度的模板和支撑系统。适宜的楼板模板支撑间距,使其与梁的模板刚度不至于有太大的差距。
在高层及小高层住宅中,对多跨连续板边跨的板边往往简化处理为简支,设计人员或施工技术人员在施工过程中在构造上予以配置构造钢筋补充强度,所配置的构造钢筋间距不能过大;直径不能过细,同时设计人员对边跨支座配筋时按固定端考虑边支点,对该跨跨中及内支座配筋时边支座仍可按简支考虑,并适当增大板边的构造配筋率。上部钢筋直径应大于10-12mm,最好采用冷轧带肋钢筋,在施工中做好上部钢筋保护,以防施工时被踩踏到下部,为预防发生45°裂缝,在房屋角部及柱的四周板面适当配置放射构造钢筋。 若想赶工期提前拆模,可在楼板混凝土中掺用复合高效减水早强剂,支撑系统应严格控制楼板混凝土的拆模强度和早拆模后楼板上的施工荷载。最好配备两个流水段的早拆模板,以适应小段的流水作业方式,也有利于适应快速施工中的现浇楼板的工序、工艺的衔接。
3、结 论
现浇混凝土楼板容易出现的非结构性的裂缝虽然是一种常见的建筑质量通病,但经过分析研究和施工总结,已经积累了比较丰富的防裂经验,具体归纳如下:
(1)适当增加板厚;
(2)提高板的配筋;
(3)采用钢纤维混凝土,以提高混凝土抗拉强度;
(4)采用“细筋密筋”配筋方法。
以上几种方法由于受到不同条件的限制,故应以提高楼板含钢率为主。还可以有针对性地在外墙转角楼板处增配放射性配筋。
提高部分外墙的保温隔热标准。特别是对外墙转角处的里墙面,要采用加贴保温隔热材料的办法,使温差对楼板变形带来的影响,减少到最低限度。
研究开发泵送条件下的低收缩率的干硬性混凝土,专门用在现浇钢筋混凝土楼板工程上。
楼板内PVC电线套管,只允许平行于楼板受力方向(或双向板的短边方向)埋设;埋在楼板内的PVC电线套管上下部,应加铺宽度不小于400毫米的钢丝网片,作为补强措施。
有条件的不妨采用“放”的特殊构造措施。例如,可将端跨设计成简支板的形式,即在楼板与梁之间设置施工缝隔离。
严格施工管理,浇捣楼板混凝土时,必须铺设操作平台,防止施工操作人员直接踩踏上皮负弯矩钢筋。同时加强浇捣楼板混凝土整个过程中的钢筋看护,随时将位置不正确的钢筋复位,确保其位置准确。
设计楼板底模及支架时,应充分考虑能够满足承受各种可能的施工荷载的需要。混凝土浇捣后,必须留有足够的养护时间。
施工速度应建立在严密的科学组织的基础上。坚决摒弃违反科学的蛮干的做法。只有这样,才能使当前楼板结构裂缝的多发性、普遍性这一质量顽症得到有效遏制。