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現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板裂縫成因
現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板出現(xiàn)裂縫是十分普遍的現(xiàn)象,是工程常見(jiàn)的質(zhì)量通病,也是長(zhǎng)期困擾建筑施工的一個(gè)難題。其特點(diǎn)是:第一、具有廣泛的普遍性。無(wú)論是磚混結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)還是剪力墻結(jié)構(gòu),由于近年來(lái)住宅結(jié)構(gòu)施工周期縮短,勞務(wù)作業(yè)人員的技術(shù)素質(zhì)下降,樓板結(jié)構(gòu)裂縫成為多發(fā)性的質(zhì)量問(wèn)題。第二、危害性較大。樓板裂縫不僅對(duì)結(jié)構(gòu)安全構(gòu)成威脅,也降低了建筑物的使用壽命。第三、處理難度大。一旦出現(xiàn)樓板裂縫,單純從技術(shù)角度無(wú)法處理達(dá)到正常水平。因此,分析現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板裂縫的原因具有極強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。
一、混凝土的收縮變形使樓板產(chǎn)生裂縫
1、澆筑初期(終凝前)的凝縮變形
凝縮變形產(chǎn)生的裂縫發(fā)生在混凝土結(jié)硬前最初幾小時(shí)內(nèi),通常澆后24h即可觀察到。這種裂縫有兩類(lèi):一類(lèi)是由于塑性混凝土下沉產(chǎn)生的裂縫,在梁、板中都有可能產(chǎn)生;另一類(lèi)是塑性收縮裂縫,常出現(xiàn)在板中,裂縫逞不規(guī)則的雞爪狀或地圖狀。凝縮變形產(chǎn)生的裂縫多與混凝土的泌水現(xiàn)象有關(guān)。
新澆筑的混凝土經(jīng)壓實(shí)后,由于重力作用,重的固體顆粒向下沉,迫使輕的水向上移,即所謂“泌水”。當(dāng)固體顆粒彼此支撐不再下沉,或水泥結(jié)硬阻礙了它的下沉,泌水即停止。如混凝土中固體顆粒能不受阻礙地自由下沉,則僅使結(jié)硬后混凝土的體積減少,并不會(huì)產(chǎn)生裂縫。
塑性收縮裂縫并不受混凝土中鋼筋的影響,影響塑性收縮裂縫的主要因素是混凝土表面的干燥速度,當(dāng)水分蒸發(fā)速度超過(guò)了泌水速度時(shí),就會(huì)產(chǎn)生這種裂縫。因此凡是能加速蒸發(fā)速度的因素(如氣溫高、相對(duì)濕度低、風(fēng)速大以及混凝土中溫度高于周?chē)諝鉁囟?都會(huì)促使塑性收縮裂縫的發(fā)生。塑性收縮裂縫的表面寬度有的可達(dá)1～2mm。這種裂縫在自由支承板的四角處則很少出現(xiàn),因?yàn)榻遣康母煽s不受約束;相反,如板的邊緣受到約束(磚墻等),則將出現(xiàn)與板邊呈45°的一系列平行裂縫。
2、硬化過(guò)程中的干縮和水化作用引起的自身收縮
自身收縮與干縮一樣,在澆筑后相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間約1～2a才會(huì)出現(xiàn),它是由于水的遷移而引起的。但它不是由于水向外蒸發(fā)散失,而是因?yàn)樗嗨瘯r(shí)消耗水分造成凝膠孔的液面下降,形成彎月面,產(chǎn)生所謂自干燥作用,使混凝土體的相對(duì)濕度降低和體積減少;水灰比的變化對(duì)干燥收縮和自身收縮的影響正相反,即當(dāng)混凝土的水灰比降低時(shí)干燥收縮減少,而自身收縮增大。如當(dāng)水灰比大于0.5時(shí),其自身干燥作用和自身收縮與干縮相比可以忽略不計(jì);但是當(dāng)水灰比減少到0.35時(shí),混凝土內(nèi)相對(duì)濕度會(huì)很快降低到80%以下,自身收縮與干縮則相接近。在硬化混凝土收縮受約束的條件下,收縮應(yīng)變將導(dǎo)致彈性拉應(yīng)力,拉應(yīng)力可被近似看作彈性模量與應(yīng)變的乘積;當(dāng)拉應(yīng)力超過(guò)混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí),材料出現(xiàn)開(kāi)裂。但是由于混凝土的粘彈性(徐變),部分應(yīng)力釋放,徐變產(chǎn)生的應(yīng)力松馳后的殘余應(yīng)力才是決定混凝土是否開(kāi)裂的關(guān)鍵。
二、材料選用及質(zhì)量問(wèn)題使樓板產(chǎn)生裂縫
1、當(dāng)前水泥供應(yīng)和使用上存在的問(wèn)題
(1)水泥品種上的混亂:大量打著普硅水泥的水泥在混合材料的使用上存在諸多問(wèn)題,前幾年水泥行業(yè)在價(jià)格上的惡性競(jìng)爭(zhēng),使得摻雜使假、違規(guī)生產(chǎn)盛行;用戶(hù)方面包括建設(shè)、設(shè)計(jì)、施工單位對(duì)于水泥產(chǎn)品不熟悉,致使水泥品種單一,促成水泥廠造假;
(2)近年水泥供不應(yīng)求,暴利使得不少資金流入,對(duì)水泥生產(chǎn)的不熟悉造成已投產(chǎn)的新型干法生產(chǎn)線質(zhì)量管理問(wèn)題成堆,出廠水泥質(zhì)量難以保證;
(3)政策配套上的不足,如廢渣綜合利用政策,有不少企業(yè)為受這一政策盲目提高混合材的摻量;
(4)用戶(hù)對(duì)不同水泥的特性不了解,主要表現(xiàn)在任何工程、任何部位、任何施工氣候條件千篇一律的使用普硅水泥,無(wú)論對(duì)于確保工程質(zhì)量還是降低造價(jià)都沒(méi)有好處;水泥采購(gòu)上只求價(jià)格便宜沒(méi)有重視產(chǎn)品質(zhì)量和廠家的信譽(yù);對(duì)于目前水泥產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)混亂現(xiàn)象從采購(gòu)、管理、使用等方面沒(méi)有有效的應(yīng)對(duì)措施。
2、商品砼自身特點(diǎn)
目前已普遍采用泵送商品砼進(jìn)行澆筑,但受劇烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng),導(dǎo)致各商品砼廠商以采用大粉煤灰摻量,低價(jià)位、低性能的砼處摻劑,以及細(xì)度模數(shù)低、含泥量較高的中細(xì)砂作為降低價(jià)格和成本的主要競(jìng)爭(zhēng)手段。混凝土強(qiáng)度值對(duì)水灰比的變化十分敏感,水、水泥、外摻混合材料等計(jì)量偏差,將直接影響混凝土的強(qiáng)度。而采用含泥量大的砂配制的混凝土收縮大,抗拉強(qiáng)度低,容易因塑性收縮而產(chǎn)生裂縫。泵送砼坍落度大,易產(chǎn)生局部粗骨料少、砂漿多的現(xiàn)象,此時(shí),砼脫水干縮時(shí),就會(huì)產(chǎn)生表面裂縫。
三、施工方法不當(dāng)使樓板產(chǎn)生裂縫
1、施工荷載過(guò)于集中
在樓板混凝土剛剛失去塑性但強(qiáng)度還沒(méi)有達(dá)到一定程度時(shí),最容易受到損害,造成無(wú)法修復(fù)的缺陷,需要很好的保護(hù)。現(xiàn)代施工節(jié)奏較快,往往在混凝土剛剛終凝時(shí)即開(kāi)始上層施工,大量的施工材料、機(jī)具、人員等施工荷載,特別是高層結(jié)構(gòu)使用的鋼制大模板,經(jīng)常在樓板中間位置集中堆放,造成樓板中間部位出現(xiàn)大量不規(guī)則的微小裂縫。
2、上人操作時(shí)間過(guò)早
有時(shí)為了搶工期,施工人員往往在樓板混凝土強(qiáng)度尚未達(dá)到規(guī)范要求的1.2MPa時(shí),即開(kāi)始在上面施工作業(yè),這時(shí)樓板受到動(dòng)荷載的作用,必然在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生微裂縫。
3、模板與支撐有間隙
近年來(lái)建筑樓板施工多采用竹膠板做模板,竹膠板鋪設(shè)后應(yīng)使用釘子與下面的木方支撐肋釘牢固,否則竹膠板與木方之間會(huì)產(chǎn)生空隙,當(dāng)受到上部壓力時(shí),竹膠板會(huì)下陷變形(俗稱(chēng)“喘氣”)。混凝土澆注過(guò)程中因荷載較小,有時(shí)模板不變形,當(dāng)樓板再承受施工活荷載時(shí),就會(huì)產(chǎn)生變形,從而導(dǎo)致樓板混凝土裂縫。
4、拆除墻角模板方法不當(dāng)
當(dāng)上層墻體拆除角部鋼模板時(shí),施工人員往往圖方便,將拆下的角模板直接推倒砸在樓板上,巨大的沖擊力經(jīng)常導(dǎo)致樓板角部出現(xiàn)環(huán)狀的密集微裂縫。
5、板內(nèi)埋管集中
現(xiàn)代樓房設(shè)計(jì)中多采用將各類(lèi)強(qiáng)電、弱電管線在樓板內(nèi)暗敷的方式,經(jīng)常出現(xiàn)樓板內(nèi)電氣埋管集中的現(xiàn)象,集中的塑料埋管占據(jù)了較大的樓板截面,形成局部薄弱帶,在混凝土終凝前往往在塑料管彈性力作用下產(chǎn)生與管線走向一致的樓板裂縫。
6、重物沖擊
在使用塔吊向新澆注的樓板上吊運(yùn)鋼筋、電焊機(jī)、料箱(斗)等重量較大的物體時(shí),經(jīng)常由于指揮控制不當(dāng)以及下部未墊方木等原因,物體下落速度較快,導(dǎo)致重物直接沖擊樓板,產(chǎn)生樓板裂縫。
四、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面使樓板產(chǎn)生裂縫
1、設(shè)計(jì)中對(duì)多跨連續(xù)板邊跨的板邊往往簡(jiǎn)化處理為簡(jiǎn)支,由此而產(chǎn)生的誤差在構(gòu)造上予以配置構(gòu)造鋼筋補(bǔ)強(qiáng),但所配置的構(gòu)造鋼筋有往往存在直徑過(guò)細(xì),間距過(guò)大。
2、樓板配筋設(shè)計(jì)中,僅在樓板軸線承重梁處配置了負(fù)彎筋,這些鋼筋在樓板撓度應(yīng)變產(chǎn)生負(fù)彎矩時(shí)起抗力作用,剛性較大;而在樓板中間的配筋設(shè)計(jì)僅計(jì)算支撐平板的正壓力負(fù)荷,數(shù)量較少,所以就顯得相對(duì)薄弱,容易出現(xiàn)裂縫。
3、對(duì)樓板來(lái)說(shuō),約束最大的位置在四個(gè)轉(zhuǎn)角處,因?yàn)檗D(zhuǎn)角處梁或墻的剛度最大,它對(duì)樓板形成的約束也最大,同時(shí)沿外墻轉(zhuǎn)角處因受外界氣溫影響,也是樓板收縮變形最大的部位;一般來(lái)說(shuō),板內(nèi)配筋都按平行于板的兩條相鄰邊設(shè)置,使得轉(zhuǎn)角處夾角平分線方向的抗拉能力最薄弱,沿外墻轉(zhuǎn)角處的樓板容易出現(xiàn)45°斜向放射狀裂縫。
4、樓板內(nèi)設(shè)計(jì)的水電管線有不少采用PVC塑料管,PVC塑料管與混凝土的線膨脹系數(shù)不一致,在未采取任何措施的情況下,很容易沿水電管線方向出現(xiàn)裂縫。
綜上,現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板裂縫是工程常見(jiàn)的質(zhì)量通病,在設(shè)計(jì)和施工過(guò)程中要充分考慮到上述原因,有針對(duì)性的加以注意和解決,采用合理的技術(shù)措施,裂縫是可以得到控制和預(yù)防的。
