G 混凝土结构楼板裂缝原因分析及其修复 宋涛 (天麟工程项目管理咨询有限责任公司 克拉玛依摘要834000) 现浇混凝土楼板裂缝问题是混凝土结构施工中的质量通病之一,也是造成渗漏、影响建筑使用功能的间接原因。大部 缝表现为表面龟裂,也有贯穿裂缝,既有纵向、横向,也有斜向以及无规则裂缝。一般对实际使用无多大危害,但仍应进行有 效控制,特别是避免有害裂缝的发生。 关键词楼板裂缝钢筋模板混凝土.温度应力养护 1.概述 从混凝土强度的细观研究以及大量工程实践所提供的经验 证明,结构物的裂缝是不可避免的,科学的要求应是将有害程度 控制在允许范围内。目前将结构裂缝分为两大类,即荷载引起的 裂缝和变形变化引起的裂缝。工程实践中,结构的裂缝原因属于 由变形变化为主(温度、收缩、不均匀沉降等)引起的占80%,由 荷载因素为主引起的占20%。笔者从变形作用引起的楼板裂缝 现象展开分析,并总结出了楼板裂缝修复的常规手段。 2.楼板裂缝现象的研究现状 从多数资料反映的楼板裂缝分布规律与出现的时间段来 看,荷载和变形因素往往是混合作用的,而且与施工工期、施工 工艺、季节温度、现场条件相关联。例如,结构楼板裂缝往往在 施工过程中同步出现,而在冬季和夏季过后叉会在不同部位大 面积出现。同一个结构、不同的施工班组施工,最终产生的楼板 裂缝数量、分布情况也差异很大,仅用 一的因素去分析很难 得出满意的结论。 我们在施工管理中观察发现:同期的建筑在同样地段、地基 状况基本一致、同一个设计单位、同一家混凝土供应商,但不同 的施工队伍施工出现裂缝的几率不同,结构层施工周期长的产 生的裂缝比短的少,混凝土养护好的产生的裂缝比养护差的少, 施工文明程度高的产生的裂缝比低的少等等。比较的结果给了 我们很大的启示,当把视线聚焦于现场施工管理方面后,发现多 数情况下这些裂缝产生时的初始诱因,能在施工中通过采取一 定控制措施来减少、延缓甚至消除,这涉及到混凝土配合比的控 制、混凝土养护、钢筋施工、模板支撑体系的选用、施工荷载控制 等多个环节。从施工过程中记录的数据对比结果来看,也确实起 到了相当明显的效果。许多混凝土结构建筑物在建设过程和使 用过程中出现了不同程度、不同形式的裂缝,这是一个相当普遍 的现象,也是长期困扰着建筑工程技术人员的技术难题。 3.混凝土裂缝产生机理 混凝土作为一种复合建筑材料,由于其组成材料的多样化以 及各组成材料间物理化学作用的多变化,致使混凝土的物理力学 性能与很多因素有关,混凝土抗压性能良好而抗拉性能很差,抗 拉强度只有抗压强度的1/8—1/20,并且不与抗压强度成比例地增 加,其极限拉伸变形很小,因而极易产生裂缝O通过仪器已经发 现,混凝土在受荷载以前、在硬化后的混凝土内部,尤其是在胶结 料与骨料的界面上总是存在着大量的微观裂缝,其分布有随机 桥视野BAt.UDIADSHIYE—2010"3(T— ̄-F]TU) 性,而这些裂缝在外界荷载作用下或环境变化时会发展而形成可 见宏观裂缝,目前规范或规程按计算控制的主要是宏观裂缝。 对于荷载引起的裂缝,当构件中的主拉应力大于混凝土的 抗拉强度或主拉应变大于混凝土的极限拉伸应变时,混凝土就 会产生裂缝。温度引起的裂缝,一种情况是大体积混凝土因水 泥水化热导致内外温差过大,所引起的温度应力超过混凝土早 期抗拉强度时引起的裂缝;另一种是混凝土因环境温度变化而 产生膨胀或收缩变形,其中收缩变形又受到外界的约束或内部 钢筋的阻碍而产生裂缝。其它还包括混凝土硬化前产生的表面 裂缝、混凝土收缩变形时受到约束产生的裂缝、材料不良引起 的裂缝等。 目前,现浇楼板存在的裂缝问题同样没有形成比较一致的 处理意见,而更多的是从设计上采取一定构造措施、施工中加 强混凝土配合比控制和养护等几方面提出相关建议,从实际效 果来看确实收到了一定成效。但是,楼板裂缝的形成原因确实 有其特殊性和复杂性,无法以一般大体积混凝土裂缝控制、非 荷裁原因来解释分析。 4.变形作用引起的楼板裂缝分析 4.1温度应力引起的裂缝分析。 (1)温度应力的分析。根据温度应力的形成过程可分为以下 三个阶段: , 1)早期:自浇筑混凝土开始至水泥放热基本结束,一般约 30d。这个阶段的两个特征,一是水泥放出大量的水化热,二是混 凝土弹性模量的急剧变化。由于弹性模量的变化,这一时期在混 凝土内形成残余应力。 2)中期:自水泥放热作用基本结束时起至混凝土冷却到稳 定温度时止,这个时期中,温度应力主要是由于混凝土的冷却及 外界气温变化所引起,这些应力与早期形成的残余应力相叠加, 在此期间,混凝土的弹性模量变化不大。 3)晚期:混凝土完全冷却以后的运转时期。温度应力主要是 外界气温变化所引起,温度应力可分为自生应力、约束应力两 类。这两种温度应力往往和混凝土的干缩所引起的应力共同作 用。要想根据已知的温度准确分析出温度应力的分布、大小是一 项比较复杂的工作。在大多数情况下,需要依靠模型试验或数值 计算。混凝土的徐变使温度应力有相当大的松弛,计算温度应力 时,必须考虑徐变的影响,具体计算这里就不再细述。 (2)温度的控制和防止裂缝的措施。①控制温度的措施。采 。 建筑施工 ‘…… JIANZHUSHIGONG 用改善骨料级配用于硬性混凝土,掺混合料、加弓i气剂或塑化 剂等措施以减少混凝土中的水泥用量;拌合混凝土时,加水或 用水将碎石冷却以降低混凝土的浇筑温度即人模温度;热天浇 筑混凝土时减少浇筑厚度,利用浇筑层面散热;规定合理的拆 模时间,气温骤降时进行表面保温,以免混凝土表面发生急剧 复。修复目的:恢复使用功能和耐久性。 修复方法:①表面封闭法:沿裂缝表面涂刷聚合物或环氧类 封闭材料。②浅层封闭法:沿裂缝将混凝土凿成三角槽,三角槽 内混凝土界面处理,在槽内嵌入修复材料。修复材料可视裂缝变 形情况分别采取元机刚性修复材料和聚合物微变形或有机柔性 的温度梯度;在寒冷季节采取保温措施。②改善约束条件的措 施。比较常用的措施就是合理地分缝分块,设立后浇带。 4.2混凝土收缩引起的裂缝。 修复材料。③化学(环氧类)灌浆法:采用的灌浆修复材料为低粘 度亲水性环氧树脂,此方法最大的优点是修复材料能在空气压 力作用下灌人混凝土裂缝深处,并填充于混凝土裂缝中,从而从 根本上达到封闭裂缝的修复目的。因此,采用这些材料对混凝土 裂缝灌浆后,不仅能有效地对裂缝进行封闭,同时,也兼有补强 收缩裂缝,顾名思义其产生原因就是混凝土硬化后,水分 蒸发体积收缩。从理论上讲,当混凝土在无任何约束而处于自 由收缩时,不会产生裂缝的,而实际工程中,混凝土总是受到各 种约束,如两端的约束、内部配制钢筋的约束等。由于混凝土收 缩过程中受到约束,因而内部产生拉应力,当拉应力大于混凝 土的抗拉强度时,就会产生收缩裂缝。一般来讲,混凝土受到的 约束越大,其产生的收缩裂缝越多或越宽。由于混凝土体积收 缩是因为水分蒸发、干燥导致的,因而收缩裂缝也通常称为干 缩裂缝。一般睛况下,几个月以后,混凝土体内多余水分蒸发已 基本完成,混凝土内湿度与环境湿度基本趋于一致,因而收缩 加固的作用。另外,在配制化学灌浆材料的过程中使其增加一定 的柔韧性,这对提高混凝土裂缝修复质量从而提高工程的整体 质量是相当有益的。 (2)混凝土裂缝宽度大于0.3ram的修复。修复性质:封闭与 加固性修复。修复目的:恢复混凝土结构的承载力、使用性能、 耐久性能。修复方法:粘钢板加固,防腐、防火处理。化学(环氧 类)灌浆封闭裂缝,粘贴碳纤维布加固或粘贴碳纤维板加固,防 火处理。无论是屋面防水层局部铲除或全部铲除重做,在考虑 选择单体防水材料的性能同时,更应合理确定防水材料和保温 裂缝的宽度发展也趋于停止,处于相对稳定状况。当然,之后还 将随着环境湿度和温度的变化而略有变化,当环境湿度变大 时,混凝土将吸取空气中的水分,而收缩裂缝变窄些,反之当环 境湿度变小时,混凝土收缩裂缝将变宽些。另外,收缩裂缝也会 随着环境温度的升高而变窄些,反之随着环境温度的降低而变 宽些。 5.楼板裂缝的常规修复 材料、混凝土顶板之间的组合结构,着重注意施工后防水材料 和保温材料、混凝土顶板复合在一起的实际性能,特别是复合 在一起的抗变形性能,这样才能取得理想的修复效果。上述各 种渗漏的修复方法,在实际工程中应视具体情况,可单独选用, 也可几种复合选用。 5.1混凝土裂缝的修复时机。 无论混凝土是何种因素引起开裂 包括内应力和外应力, 从技术角度考虑其修复时机都应选择在裂缝基本稳定后才实 施。如收缩裂缝的修复应等其收缩基本完成后再实施。 5.2混凝土裂缝的修复方法。 参考文献 …钢筋混凝土结构设计规范.北京:中国建筑工业出版社, 1999 [2】工程结构裂缝控制【M】.北京:中国建筑工业出版社. [3】混凝土结构工程施工质量验收规范(GB50204--2002) (1)混凝土裂缝宽度≤0.3ram的修复。修复性质:封闭性修 (上接第85页)加热到不低于5℃进行混凝土浇筑。柱子模板退模 温度低于一10 ̄C时,靠近焊工作业处设置工具间用于加热。4)混 凝土浇筑前对钢筋进行预热,钢筋温度不得低于5℃。5)楼板结 构甩出的钢筋部位,应该对其进行掩盖或保温,保护长度不小 于0.5m,以减少钢筋外露部分的热量损失。6)竖向结构柱子和 后,及时将保温棉沿模板缝隙塞下去,进行保水、保温覆盖。 3.4作业层的封闭。 顶板模扳支设完成后,楼板混凝土浇筑前,采用单片门式 架搭设暖棚,来提高钢筋绑扎过程中的环境温度,同时防止大 雪污染钢筋作业面。 3.6养护层的封闭。 墙体上部插筋用苫布及保温棉帘进行包裹,以减少插筋部位的 热量损失。7)为了防止产生温度裂缝,在柱和墙的保护层内垂 直放置带有网/]1 ̄100mm×lOOmm的焊接网片。 5.结束语 严寒地区的钢筋混凝土结构施工应合理利用地区资源优 势,综合应用钢筋混凝土工程冬季施工的各种方法,如覆盖保 作业层下两层用保温棉帘进行封闭,同时作业层下一层用 加热器进行加热。 4.钢筋分项工程冬季施工方法 1)钢筋进场后,及时用苫布进行覆盖保温,同时防止降雪 污染。2)钢筋后台加工场地进行封闭,确保钢筋弯折时温度不 低于一20"12。加工完成的半成品不得长期裸露在室外。3)焊接作 温、电热加温、原材料加热保温等措施。施工前必须充分做好各 项准备,以温度指标指导各环节的温控工作,确保混凝土强度 的持续增长,有效地推进工程施工进度。 业区域不得在室外搭设防雨、防雪和防风的工棚。当外部大气 Q : 兰旦 1 I.il:IIA吲lYE_桥视野