建筑現(xiàn)澆鋼筋砼樓板裂縫成因?qū)Σ撸ㄒ唬?/h1>

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[摘 要] 提出住宅建筑現(xiàn)澆鋼筋砼樓板出現(xiàn)裂縫的工程對(duì)象,結(jié)構(gòu)類型,裂縫出現(xiàn)的時(shí)間,以及裂縫所在部位及其特征。通過(guò)砼裂縫形成機(jī)理,影響因素分析、綜合分析了住宅建筑現(xiàn)澆鋼筋砼樓板出現(xiàn)裂縫的成因,提出控制的對(duì)策和處理方法。   
    [關(guān)鍵詞] 住宅 現(xiàn)澆鋼筋砼 樓板 裂縫
    近年來(lái),昆明地區(qū)住宅建筑現(xiàn)澆鋼筋砼樓板頻繁出現(xiàn)裂縫,使建設(shè)單位和用戶們普遍感到不安,引起了社會(huì)和工程界的廣泛關(guān)注。從有關(guān)部門對(duì)昆明市近年來(lái)投入使用或在建的住宅小區(qū)或單位自建住宅的調(diào)查數(shù)據(jù)中,可以看出當(dāng)前住宅現(xiàn)澆鋼筋砼樓板裂縫出現(xiàn)的普遍性及其嚴(yán)重程度。但是,從近代科學(xué)關(guān)于砼工作的研究及大量的砼工程實(shí)踐證明,砼結(jié)構(gòu)裂縫是不可避免的,裂縫是人們可以接受的一種材料特性,只是如何使有害程度控制在某一有效范圍之內(nèi)。因?yàn)槭褂玫捻攀嵌喾N材料組合的一種混合體,且又是一種脆性材料,在受到溫度、壓力和外力的作用下,都有出現(xiàn)裂縫的可能性。而對(duì)出現(xiàn)裂縫后,就要分析哪些裂縫是有害裂縫,哪些是無(wú)害裂縫,經(jīng)分析后,對(duì)有害裂縫的形成原因和如何處理,這是本文所提出的關(guān)鍵所在。   
    1. 住宅建筑現(xiàn)澆鋼筋砼樓板出現(xiàn)裂縫的工程對(duì)象和結(jié)構(gòu)類型   
    1.1 多層磚混結(jié)構(gòu)。   
    1.2 多層現(xiàn)澆鋼筋砼框架結(jié)構(gòu)。   
    1.3 小高層現(xiàn)澆鋼筋砼短肢剪力墻結(jié)構(gòu)。   
    1.4 高層現(xiàn)澆鋼筋砼剪力墻結(jié)構(gòu)。   
    出現(xiàn)澆鋼筋砼樓板裂縫的工程,以住宅樓較為多見,商辦樓、公建用房相對(duì)少些,若按層次分布情況,大多數(shù)裂縫分布與層次無(wú)關(guān),只有極個(gè)別工程,其裂縫在層次上從上到下有遞減趨勢(shì)。   
    2. 結(jié)構(gòu)樓板裂縫出現(xiàn)的時(shí)間   
    一般都在結(jié)構(gòu)封頂3~6個(gè)月后陸續(xù)出現(xiàn),也有個(gè)別工程在進(jìn)行屋面結(jié)構(gòu)施工時(shí)就有發(fā)現(xiàn),如不及時(shí)采取補(bǔ)強(qiáng)措施,在1~2年時(shí)間內(nèi),裂縫仍會(huì)繼續(xù)發(fā)展。   
    3. 裂縫所在部位及其特征   
    3.1 現(xiàn)澆鋼筋砼樓板裂縫多分布在靠近建筑物外墻或面積較小的房間四角上表面,裂縫一般垂直于房間轉(zhuǎn)角的角平分線,呈45°斜向,有時(shí)一個(gè)角同時(shí)出現(xiàn)兩條裂縫。
    3.2 部分樓板沿電線管埋敷方向開裂。   
    3.3 個(gè)別工程的樓板裂縫垂直于板跨方向或呈不規(guī)則狀分布。   
    裂縫的形成與發(fā)展有一定的規(guī)律性,裂縫形狀多為中段寬兩頭窄,裂縫的寬度一般為0.2~0.3mm,大部分貫穿,有滲水特征。這些裂縫較細(xì)且尚未貫通時(shí),通常不會(huì)影響房屋的正常使用和承載能力;若裂縫已經(jīng)貫通則可能影響房屋的正常使用和耐久性;當(dāng)裂縫較寬較長(zhǎng)或位于中部時(shí),可能會(huì)影響樓板的承載能力、剛度和抗震能力。
    4. 裂縫形成機(jī)理分析   
    從目前的情況看,設(shè)計(jì)規(guī)范上對(duì)砼裂縫要求有一定范圍。從我國(guó)的《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50010-2002)規(guī)定看,其裂縫寬度在不同的環(huán)境下,不同的砼結(jié)構(gòu)物,其裂縫的寬度也有所不同的控制標(biāo)準(zhǔn),允許裂縫寬度為0.2~0.3mm。所以說(shuō),對(duì)砼構(gòu)筑物的裂縫我國(guó)規(guī)范規(guī)定在設(shè)計(jì)上有一定的允許寬度。國(guó)際上也都根據(jù)本國(guó)的特點(diǎn),對(duì)砼的裂縫都有明確的規(guī)定,說(shuō)明砼結(jié)構(gòu)的裂縫在一定范圍內(nèi)是允許的,要想控制砼構(gòu)筑物不裂是很難的,關(guān)鍵是裂縫的寬度應(yīng)該控制在什么范圍內(nèi)。凡現(xiàn)澆鋼筋砼樓板產(chǎn)生裂縫的工程,絕大多數(shù)樓板內(nèi)配筋均采用下皮雙向配筋,上皮僅配支座處負(fù)彎矩鋼筋。同時(shí),經(jīng)核查了解相關(guān)工程的沉降實(shí)測(cè)資料,均未發(fā)現(xiàn)有明顯不均勻沉降現(xiàn)象,樓板裂縫處外墻也無(wú)裂縫,可基本排除由于不均勻沉降導(dǎo)致開裂的可能性。   
    從裂縫形成機(jī)理上分析,砼的裂縫大致可以分為以下幾種:   
    4.1 砼拌合物凝結(jié)前的沉縮裂縫   
    這種裂縫的發(fā)生,往往是采用大流動(dòng)性泵送砼時(shí)發(fā)生的裂縫。大家知道,大流動(dòng)性砼初凝前,砼中粗骨料始終處于一種自由狀態(tài),雖經(jīng)振動(dòng)器械進(jìn)行了振動(dòng),內(nèi)部的孔隙已基本排除,但在砼內(nèi)部的粗骨料本身在自身質(zhì)量的作用下緩慢下沉。若是素砼,內(nèi)部的下沉是均勻的,在砼硬化過(guò)程中,表面的裂縫一般均為施工人員在操作過(guò)程中,所留下的腳窩因用素漿找平后而形成的。因?yàn)檫@些裂縫是素漿在硬化時(shí)產(chǎn)生的收縮(干裂)裂縫,只要在砼初凝時(shí)予以壓光即可解決。若是鋼筋砼,在砼未達(dá)到初凝前,其內(nèi)部粗骨料繼續(xù)處于下沉狀態(tài),而砼沿著鋼筋的下方繼續(xù)下沉,由于鋼筋的作用下,鋼筋上面的砼被鋼筋的支護(hù),在鋼筋表面沿著鋼筋的走向產(chǎn)生裂縫,這種裂縫的深度一般只達(dá)到鋼筋表面為止。   
    4.2 早期砼干縮裂縫   
    這種裂縫一般出現(xiàn)在砼較薄的結(jié)構(gòu),如現(xiàn)澆樓板砼,地坪砼等。在結(jié)構(gòu)斷面≤300mm,砼坍落度>100mm時(shí),最容易發(fā)生此種裂縫。這種裂縫產(chǎn)生的原因是砼在澆搗完畢后,砼拌合物中的水分一部分被水泥水化作用,稱之為“化合水”。由于水泥水化生成物的體積,比反應(yīng)前物質(zhì)的總體積小,而使砼收縮,這種收縮稱為化學(xué)收縮。其收縮量是隨砼硬化齡期的延長(zhǎng)而增加的,大致與時(shí)間的對(duì)數(shù)(lgt)成正比,一般在砼成型后40天內(nèi)增長(zhǎng)最快,以后就漸趨穩(wěn)定。化學(xué)收縮是不能恢復(fù)的。另一部分則分泌出流失和被蒸發(fā),稱之為“自由水”。砼“干縮”的原因是由于砼內(nèi)部吸附水分蒸發(fā),而引起凝膠體失水產(chǎn)生收縮,以及毛細(xì)管水分蒸發(fā)而使砼系統(tǒng)內(nèi)的顆粒受到毛細(xì)管壓力作用而產(chǎn)生的體積收縮。尤其是在干熱、風(fēng)較大的季節(jié)以及在較高樓層的樓板砼更容易出現(xiàn)失水干縮而發(fā)生裂縫。這種裂縫出現(xiàn)的時(shí)間較早,一般砼在初凝前就已經(jīng)發(fā)生,若不加以處理和養(yǎng)護(hù),局部裂縫將會(huì)貫穿整個(gè)砼結(jié)構(gòu),部分裂縫也將達(dá)到結(jié)構(gòu)1/3~1/2的深度。這種收縮是可以恢復(fù)的,即重新吸水又產(chǎn)生膨脹,當(dāng)砼在水中硬化時(shí),體積不變,甚至輕微膨脹,這是由于凝肢體中膠體粒子的吸附水膜增厚,膠體粒子間的距離增大所致。這樣的裂縫若在砼還沒(méi)達(dá)到初凝前,對(duì)其表面用木抹子進(jìn)行再次拍壓抹平,并立即在表面覆蓋養(yǎng)護(hù),即可消除該種裂縫的再發(fā)生。這種裂縫在實(shí)際的施工過(guò)程中會(huì)經(jīng)常遇到,但只要引起注意,砼早期出現(xiàn)初凝前的裂縫完全可以避免。   
    4.3 砼溫度應(yīng)力裂縫   
    砼與其它材料一樣,也具有熱脹冷縮的性質(zhì)。砼的溫度膨脹系數(shù)約為10×10-6,即溫度升高1℃每m膨脹0.01mm 。而在一般工程設(shè)計(jì)中,通常采用砼的線收縮值為150—200×10-6,即每m收縮0.15—0.20mm。在一般條件下砼的極限收縮值為500—900×10-6左右。溫度變形對(duì)大體積及大面積砼工程極為不利。   
    在砼硬化初期,水泥水化放出較多的熱量,砼又是熱的不良導(dǎo)體,散熱較慢,因此在大體積砼內(nèi)部的溫度較外部高,有時(shí)可達(dá)50~70℃。這將使內(nèi)部砼的體積產(chǎn)生較大的膨脹,而外部砼中卻隨氣溫降低而收縮。內(nèi)部膨脹和外部收縮互相制約,在外表砼中將產(chǎn)生很大拉應(yīng)力,當(dāng)砼內(nèi)部溫度應(yīng)力大于砼的拉應(yīng)力時(shí),砼結(jié)構(gòu)將會(huì)出現(xiàn)裂縫,故在《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》(GB50204-2002)中第7.4.7條明確規(guī)定:“對(duì)大體積砼的養(yǎng)護(hù),應(yīng)根據(jù)氣候條件按施工技術(shù)方案采取控溫措施”。在砼出現(xiàn)溫度應(yīng)力裂縫的情況時(shí),一般往往發(fā)生在砼結(jié)構(gòu)物的變截面和砼斷面較小的部位。因此,對(duì)大體積砼工程,必須盡量設(shè)法減少砼發(fā)熱量。如采用低熱水泥,減少水泥用量,采取人工降溫或采用塑料布覆蓋,蒸氣養(yǎng)護(hù)等措施;對(duì)面積較大的鋼筋砼結(jié)構(gòu)物,應(yīng)采取設(shè)置伸縮縫或設(shè)置溫度鋼筋等措施。   
    4.4 砼自應(yīng)力裂縫   
    在砼硬化后,即使在砼上方設(shè)有任何荷重的作用,也因其自身的收縮而產(chǎn)生裂縫。尤其是在夏季的砼施工,更容易發(fā)生該方面的裂縫。原因是砼在水泥水化達(dá)到一定程度的時(shí)候,砼的膨脹應(yīng)力開始消失而此時(shí)的砼開始收縮。砼在內(nèi)、外約束應(yīng)力作用的情況下,砼構(gòu)件的自約束力是由于非線性的不均勻變形引起,它產(chǎn)生了局部裂縫,而砼構(gòu)件在外部的約束應(yīng)力由于結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)的相互約束,這種約束變形可能使砼構(gòu)件產(chǎn)生貫穿性斷裂和局部裂縫。   
    4.5 荷載變形裂縫
    這種裂縫一般可分為兩種情況造成:一是在砼樓板還未達(dá)到設(shè)計(jì)要求的強(qiáng)度時(shí),就迫不及待地上人操作和堆重載,造成變形裂縫;二是即使砼已經(jīng)達(dá)到了設(shè)計(jì)強(qiáng)度,而樓板遭受撞擊或超荷載堆放而造成的裂縫。后者出現(xiàn)的裂縫一般較為明顯,屬于貫穿性的裂縫。