现浇楼板裂缝是目前较难克服的质量通病。本文就裂缝产生的主要原因及预控措施作了一些粗浅探讨,供各位同行朋友参考。
一、现浇楼板裂缝产生的原因:
(一)、结构设计方面的原因
1、 现浇板的厚度与跨度比控制不当,板厚偏小。
2、 板的配筋率偏小,有些设计人员在设计时仅考虑内力作用的配筋率,而忽视了温度应力对构件产生内力所需要配置的温度筋。
3 、在双向板设计时,短跨方向配筋一般能满足,而长跨方向的配筋没有充分考虑。由于长跨方向的钢筋放置在短跨方向之上,引起有效板厚h0减少,而配筋量却没有增加,错误的认为长跨方向的配筋量应比短跨方向少一些。
4、设计的构造措施不当引起,如转角的放射钢筋,锚固长度,温度钢筋的设置,负筋长度没有覆盖整个负弯矩区域。边跨支座负弯矩钢筋锚固长度根据设计规范,锚固长度修正后,当混凝土标号为C20时,墙宽为240mm时,φ10以上直径负筋锚固长度不能满足计算要求。
5、 有些设计人员凭计算软件结果进行配筋,没有对计算结果进行分析比较,没有对每个不同长跨比的单间进行细致的计算,而只是进行粗略式的配筋。
6、 对一些应力较集中部位荷载差异变化较大的情况考虑不周,配筋不足。
①楼面配筋过少或过粗。
②设计中未能充分考虑混凝土构件的收缩变形,后浇带伸缩缝设置不合理。
③设计中结构断面突变,导致应力集中而设计未采取相应的构造措施。
④ 在楼板设计中采用分离式切断配筋,未考虑先配置贯通的温度收缩钢筋,再配置分离式负筋。
(二)、使用坏境方面的原因
施工时的环境温度,昼夜温差变化,空气湿度变化等;交付使用后,朝南房间有大面积玻璃,区域的湿度温度差异过大;施工过程中,在初凝后为了抢工期,板面受冲击振动影响等。
(三)、与材料的性质和配合有关
如使用温度超过60度的水泥拌制混凝土;使用水化热过高的水泥;使用含泥量超过2.0%砂石骨料;砂石骨料级配不良;浇捣后没有及时进行保湿养护;使用外加剂与掺合料匹配不当或掺量过大。
1、 矿渣硅酸盐水泥比普通硅酸盐水泥收缩值大,粉煤灰水泥收缩值较小,快硬水泥收缩值大。
2、 粗细骨料含泥量大,造成混凝土收缩值增大;集料颗粒级配不良或采取不适当的间断级配,容易造成混凝土收缩值增加,导致裂缝产生。
3、商品混凝土厂家为追求利益,采用大掺量粉煤灰,低价位,低性能的混凝土外加剂,以及细度模数低,含泥量较高的细砂导致混凝土收缩值增大,导致裂缝产生。
(四)、施工方面的原因
混凝土搅拌时间不够或搅拌时间过长,拌和后到施工现场间隔过长;浇筑时发现坍落度偏小,临时加水;浇捣顺序有误,震捣不均匀;坍落度过大、骨料下沉、泌水、浇捣不密实;连续浇筑间隔时间过长,接茬处理不妥;钢筋保护层厚度超厚;模板变形、模板漏浆、浇筑混凝土、模板临时浇水施工;硬化后混凝土没有达到一定强度就被扰动或承受荷载;混凝土表面抹压不实或抹压不及时;养护措施不当或者养护不及时等。
1、 混凝土浇捣插入不当,过轻,漏振,均会影响混凝土的密实性和均匀性,导致裂缝产生。
2、 大体积混凝土缺少二次抹面,易产生表面收缩裂缝。
3、 现场养护措施不到位,混凝土早期脱水引起收缩裂缝。
4、 楼层上层钢筋网在施工中大量踩踏,造成支座端负弯矩钢筋受力最大处产生裂缝。
5、 预埋管线处应力集中,尤其对较粗管线和多根管线集放处,未采用短钢筋网加强,是容易导致裂缝发生的薄弱部位。
6、 模板拆除未考虑双控,即混凝土强度和实际施工荷载导致混凝土楼面超载引起裂缝。
二、预防钢筋混凝土现浇楼板裂缝的预控措施
(一)、精心设计是前提:
有效控制现浇楼板裂缝设计,除了要符合《钢筋混凝土结构设计规范》GB50010的规定外,对下列部位的配筋应采取以下措施:
1、混凝土标号宜采用C25或C30,现浇楼板强度等级不应大于C30,但不应小于C20,并应注明梁、板、柱的水灰比和设计坍落度要求。
2、抗温度、收缩钢筋宜采用直径细而密的方法配筋,间距不宜大于100㎜,沿纵横方向的配置率分别不宜小于0.3%。(φ10直径以上负弯矩钢筋,在覆盖区域外按间隔拉通配置温度筋)。
3、房屋下列五种部位的现浇板、屋面板内应配置抗温度收缩钢筋。
①当房屋平面形体较大凹凸时,在房屋凹角处的楼板,建筑平面尽量规则,避免平面形状突变,当楼板平面形状不规则时,宜设置梁,使之形成较规则的平面。
②房屋两端阳角处及山墙处的楼板;
③朝南外墙设有大面积玻璃时,与南向外墙相邻的楼板;
④房屋顶层及屋面现浇板;
⑤与周梁、柱、墙等构件整浇且受约束较强的楼板。
4、开间3.9m(含3.9m)的楼板应配置双层向钢筋,直径不小于8㎜,间距不宜大于100㎜,内外转角处应设置大于7φ8以上的放射型钢筋,长度大于短边板宽的1/3或按双向对角长度的1/4配筋,配筋的间距不宜大于100㎜,并应满足锚固长度计算要求。
5、当楼板内需埋管线时,设计板厚不得小于110㎜。管线必须布置在结构层中性轴位置上,并应尽量避免连续穿越整块楼板。电器线路预埋管小于25㎜时,并且线管的辅设走向重合于垂直混凝土的收缩和受拉力向时,宜增设垂直于管线的短钢筋网,宽度为300㎜,按构造要求增设S钩拉接,进行加强。管线不宜立体交叉穿越,对交叉布线处宜采用线盒方法。若楼板开洞,当洞口直径或宽度不大于300㎜时,受力钢筋绕过洞边,当洞口大于300㎜时,应有洞边加设附加钢筋,附加钢筋截面面积应大于被截面积的总和,且应满足搭接长度要求。
① 现浇楼板设计厚度不宜小于110mm(厨房、浴室、阳台板不得小于90mm),单向板应≥L/50 (L为板的短向跨度)。
② 应重视屋面结构的保温设计,屋面的传热度宜≤1.0W/㎡.k。
③ 房屋长度大于40米时,可在楼面中部设置后浇带。
6、在高大建筑物施工中,为了减少施工过程中由于混凝土收缩对结构形成开裂的可能性,宜采取“抗放结合”的综合措施。对较长的工程可设置“后浇带”,(每隔30-50m设一道)。后浇带的宽度不宜少于800㎜;钢筋不截断,后浇带的混凝土强度等级宜高于两侧混凝土一个级别,且必须采用补偿混凝土浇筑,其保湿养护的时间不得少于14天。(后浇带浇筑,在设计无要求时,应在其两侧混凝土龄期6周后再进行浇筑),高层和裙房的“沉降后浇带”应满足沉降差异值后浇捣,此类“后浇带”钢筋宜采用切断搭接方法进行施工。后浇带留置宽度应大于钢筋搭接长度,且应大于800㎜。
(二)、材料的选择与混凝土配合比的质量控制是基础
1、不得选用过期水泥(出厂日期 超过3个月);不宜选用刚出厂的水泥;不宜选用手摸感觉温度较高的水泥;应选用水化热较低的水泥,如硅酸盐(普通)水泥。严禁同一厂家生产不同批号生产的水泥出现在同一界面上。
2、水泥用量不得少于300㎏/立方米。商品混凝土掺有拌合料的水泥用量不得少于280㎏/立方米。
3、水灰比不得大于0.6,一般应控制在0.55为宜,用于现浇楼板的混凝土的用水量不大于170kg/立方米,砂子最好搭棚,有利于准备掌握水灰比。商品混凝土现场浇捣时的坍落度高层应小于18cm,多层和中高层小于15cm。
4、选择砂粒粒径一般在0.38-0.4之间;砂的含泥量不大于2%;石子最大粒径≤40㎜;骨料含泥量不得大于1%,且有良好的级配。主体结构不得使用人工砂;水宜采用不含有害物质的洁净水。使用矿渣石粗集料时,混凝土等级C20-C30时,其坚固性经硫酸钠溶液5次浸泡烘干循环后的重量损失不得大于5%为合格。用于拌制现浇楼板混凝土的细骨料,不得采用细砂,特细砂(细度模塑Uf≥2.3)
5、掺合料:粉媒灰掺量不得超过水泥用量的20%。当有条件时,可在混凝土中加入纤维等抗裂材料。
(三)、严格控制上层钢筋的正确位置是根本
在现浇楼板施工中,上层钢筋的准确高度一直是施工中的一大难题,也是楼板支座裂缝和转交裂缝得主要成因。主要有四个方面:钢筋较细、人员踩踏、弯曲下坠造成变形;钢筋网离模板有一定的高度,无法受到模板的依托和保护;各工种交叉作业,行走频繁,无处落脚,难以避免踩踏;上层钢筋网片支撑间距设置过大。宜在以下几个方面进行有效控制。
1、合理安排各工种的交叉作业时间,各工种完工后做到不留“尾巴”或少留“尾巴”。
2、在楼梯和主要通道处,铺设简易通道供施工人员走动。
3、做好职工班前技术交底,重视保护好上层钢筋正确位置的重要性,行走时必须自觉沿钢筋网中支撑点行走,支撑点设置要以人为本,间距应控制在0.6左右,呈梅花形布置。
4、混凝土浇注前,现场安排足够数量的钢筋工,在混凝土浇筑前和浇筑中及时进行整修。
5、混凝土浇捣工在浇筑时应铺设活动跳板以扩大接触面,尽量避免上层钢筋网受到踩踏而发生变形,避免因混凝土保护层偏厚产生裂缝。
6、预埋管线处增设垂直于管线的短钢筋网加强,管线在敷设时应尽量避免立体交叉穿越,交叉穿越处应采用线盒,同时在多根管线的集散处宜采用放射性分布,尽量避免紧密平行排列。
(四)、按专项模板施工方案实施是减少有害裂缝的保证.
在主体结构施工过程中,质量与工期的矛盾较突出。主体结构楼层工期7天施工一层,有的甚至不足5天。
有些楼层浇筑混凝土达不到24小时就忙着赶工期进行钢筋绑扎材料调运等工序.该做法极易造成混凝土早期就产生裂缝.这种裂缝一旦形成,就难以闭合,成为永久性裂缝。宜采取以下有效措施加以防止。
1、对主体结构工期不能强求过快。混凝土楼面浇筑完毕后,必须养护24小时以上并用毛毯或草袋加以铺盖,保持板面湿润。楼层的施工速度宜控制在7-10天,以确保混凝土楼面起码的养护时间。
2、科学合理安排施工工艺。楼层混凝土浇筑一天后只作一些定位放样的工作,不允许调卸大宗材料,避免冲击振动。两天后分批安排小批量小重量,并应做到轻装轻卸,控制和减少冲击振动频率。3天后吊装建筑材料,材料要分散就位,不得集中堆放,以减少楼面荷载和振动。
3、对专项方案中大开间材料调卸堆放区域,支模前应预先考虑采用加密立杆和搁栅,增加模板支撑刚度的加强措施,减少模板变形,提高抗冲击振动荷载的能力。对底层模板的持力层要确保稳定,防止模板沉降变形。立杆的纵横间距不得大于800㎜。装卸物料的区域,应用毛毯或草袋加以保护,铺设旧模板使应力扩散,进一步起到防止裂缝作用。
4、安装模板必须构造紧密,便于拆除,不漏浆,不影响混凝土均匀及强度发展,并能保证构件形状正确规整。板底模板拆除时间要求:
(五)、改善施工技术是关键
1、混凝土搅拌
混凝土搅拌时间:强制式搅拌机不应少于2分钟,自落式搅拌机为2-3分钟,搅拌时间以全部材料装入搅拌桶内开始到卸料为止。
商品混凝土应逐车进行混凝土坍落度及搅拌时间检查:
泵送混凝土与温度的关系:气温≤25度时,泵送时间控制在90分钟内;气温高于25度时,泵送时间控制在60分钟内。
现场自拌混凝土塌落度应严格控制在30-50㎜之间,不得大于50㎜。严禁混凝土水灰比突然变大,造成混凝土水泥流失,导致砂石间水泥胶合能力下降。对商品混凝土,施工单位必须对其坍落度现场逐车检查,对不符合坍落度要求的不得使用。
2、合理施工顺序(振捣)
现浇楼板浇筑过程中,不应集中布料,应采用分散布料,而后用铁耙子基本搂平,采用梅花式振捣。插棒间距宜在400㎜左右,振捣时间不宜超过15秒。浇捣过程中应尽量做到既振捣密实,又避免过振,要求振捣棒快插慢拔,根据不同混凝土的坍落度正确判断振捣时间,避免过振或者漏振,应避免在雨中或者大风中浇灌混凝土。并应以粗骨料在混凝土各层上能基本均匀为标准。楼面混凝土浇捣施工后,表面是不平的,应立即用木抹子碾压一遍(或采用平板振动器),然后根据气候和混凝土表面塑性收缩变形的情况,在混凝土初凝时再进行一次全同面抹压,最后在混凝土终凝前再进行有选择的抹压,彻底清除塑性收缩产生的裂缝。
施工楼面前,现场施工人员必须要掌握所使用水泥的初凝时间和终凝时间,以便及时安排施工人员和抹压时间,采用二次抹面。
(六)、科学合理的养护方法是保障
干缩湿涨是混凝土物理特性。科学的养护方法是防止混凝土产生塑性收缩变形裂缝的根本措施。混凝土浇筑后,早期的合理护养可以避免表面脱水并大量减少混凝土初期伸缩裂缝的发生,应防止在烈日下暴晒和大风袭击,必须坚持覆盖草包或麻袋进行一周以上的妥善保湿养护。
保湿养护是彻底消除混凝土变形裂缝的关键步骤。混凝土浇筑后开始护养时间:夏季,夜间温度较低,保湿养护可在混凝土浇筑工序完成后2-3小时进行。当混凝土表面没有浮水,能承受手指轻压,即可开始保湿护养。防止混凝土初凝前的塑性收缩裂缝,要控制混凝土毛面水分蒸发速度。在高温低湿的环境施工时,进行 2-3次抹压后,即可覆盖薄膜保湿养护。在施工中混凝土早期裂缝很多是温度应力引起的,而干燥收缩则是加剧温度裂缝的发展。
最后还需要指出的是:任何一幢建筑的现浇楼板都不可能绝对没有裂缝。如果借助仪器观测,就能得到这样的印象,有时裂缝还具有活动性,时刻变化,甚至会伴随声响。而本文所指的裂缝均是肉眼可见的裂缝。
当裂缝影响到或可能影响到结构的性能和使用功能及其耐久性时,被称为有害裂缝,现浇楼板中可见裂缝对结构性能,使用功能和耐久性等没有太大影响,影响只限于外观的裂缝,被称为无害裂缝。
面对钢筋混凝土现浇楼板裂缝,只要设计人员对荷载要素、平面尺寸差异进行综合考虑,精心设计,采取上述预控措施;施工人员做到严格选材,精心施工,合理养护;物管部门和住户能做到科学管理,合理使用,钢筋混凝土现浇楼板裂缝定能得到有效控制。