论文部分内容阅读
一•概述:
众所周知,结构物裂缝是一个普遍性的问题。由于建筑物的破坏往往始于裂缝,所以人们一般把裂缝的出现视为危险的征兆,甚至产生"裂缝恐惧症"。虽然结构设计主要是建立在强度的极限承载力上。但大多数工程的使用标准却是由裂缝控制的。近年来,由于土木施工技术的不断发展和人们生活水平的不断提高,现浇钢筋混凝土楼板己经逐渐替代预应力空心楼板而作为住宅建筑主要的水平传力构件,以加强结构的抗震性能。但笔者从工程实践中发现,在相当一部分现浇混凝土楼面的施工工程中,裂缝的出现具有其普遍性和多样性。
二•裂缝出现的部位及特征:
现浇混凝土结构楼板施工过程中裂缝产生的部位及特征表现为:裂缝多分布于住宅房屋外墙转角所在房间的楼板上,一般呈三角形的45度斜裂缝,且裂缝基木上为上下贯通。部分现浇混凝土裂缝呈不规则龟裂分布,且只分布在板面而不贯通。个别工程的楼板裂缝在支座边0.3m范围内平行于支座发展,甚至出现环状分布的情况,如裂缝贯通时板面裂缝宽于板底,呈现明显的弯曲受拉裂缝的特征,这种现象多出现在跨度相对较大的客厅楼板。
三•裂缝分析及防治:
1、 裂缝是固体材料中的某种不连续现象,在学术上属于材料强度理论的范畴。产生裂缝的主要原因是荷载和变形两种因素。其中后者即结构由温度、收缩和膨胀、不均匀沉降等原因引起。根据国内外调查资料,工程实践中结构物裂缝的原因,由变形引起的为大多数,占80%-85%,属于荷载引起的仅占15%。-20%。而且在工程实践中我们还核查了相关工程的沉降观测资料,没有发现有明显的不均匀沉降现象,且在楼板裂缝处外墙也无不均匀沉降引起的裂缝,所以基本上可以排除此项因素的影响。
综合考虑,我们认为:混凝土楼板出现45度斜裂缝的主要原因是混凝土的温度变形,钢筋混凝土梁、柱、墙、板等构件处在相同的环境中,当环境温度变化时,构件混凝土就会产生温度变形,由于板的体积与表面积的比值最小,所以板混凝土的温度敏感性往往超前于其它构件,当混凝土由于温度的影响产生收缩变形时,板混凝土由于受到变形滞后的梁、墙的约束而产生拉应力,当拉应力超过己浇混凝土
的抗拉强度时,裂缝也就产生了。另外一方面,多层砌体结构房屋的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外墙角部楼板45度角方向将产生较大的主拉应力。
由于昼夜寒暑的温差这一自然规律的存在,所以在目前的工程实践中,防治由温差引起的裂缝方法主要集中在提高混凝土的抗拉强度和减少温差影响两个方面。
具体措施有:
1)适当增加板的厚度。
2)提高板的配筋,条件允许的情况下对板采取双层双向配筋或在转角位置板的上部增设放射状构造钢筋,这种方法在工程中实践,效果较好。
3)采用纤维混凝土,以提高混凝土的抗拉强度。
4)提高部分外墙的保温隔热标准,以减少温差对楼板变形的影响。
2、楼板表面不规则裂缝的产生主要是由于混凝土的收缩引起,当混凝土在空气中结硬时,体积会收缩。试验表明,混凝土的收缩随构件的体积与表面积的比值减少而增大,所以板的收缩裂缝表现得犹为突出。我们知道,混凝土在施工过程中振捣密实是必要的,但过分振捣将使骨料沉落,其表面形成比下层混凝土有较大收缩性的砂浆层,容易产生收缩裂缝,这也是裂缝不贯通的原因。针对这种情况,同时结合影响混凝土收缩值的主要因素,笔者认为减少收缩裂缝的主要措施有:
1)选择收缩性小的水泥,同时尽可能降低水泥的用量。
2) 混凝土浇筑后,要及时加强养护。
3)对浇筑后的混凝土进行二次振捣,以排除混凝土因泌水在粗骨料、水平钢筋下部产生的水分和空隙,增强混凝土与钢筋的粘结作用,从而提高混凝土的抗裂性能。
3、第三种裂缝即荷载裂缝产生的原因随具体情况而异。
工程实践中发现荷载裂缝在各层楼板混凝土强度及配筋相同的情况下,有时只/在一个流水施工周期的最下一层出现,其原因首先可能是因为模板支撑的刚度不够,混凝土浇筑之后尚未结硬其模板变形过大;其次是施工期间的过度震动使支撑刚度变异或拆模过早。现场施工过程中施工人员一般认为现浇楼板在达到龄期即可拆模,其实由于同一时期上下层的板混凝土强度不同,在不考虑支撑的压缩变形时(即各层板的挠度相同),大部分施工荷载将通过脚手架传到下层板,在拆除下层板底模时,其板内应力值将超过强度而产生裂缝。这样就要求施工过程中严格管理,及时测定混凝土的强度,以确定拆模时间;同时综合考虑混凝土所用水泥和骨料品种、外加剂类型等自身特征和气温等环境条件;施工中尽量减少施工荷载的产生,如在许可的条件下,用木模板代替组合钢模板。
另外一种产生荷载裂缝的重要原因是施工人员在交叉作业过程中,板支座负弯矩钢筋被踩踏严重,而浇筑混凝土过程中又没有及时纠正,使其不能发挥应有的抵抗负弯矩的作用而容易开裂。针对这一特点,我们可以采取以下几点措施:
1) 在设计师和监理工程师认可的前提下板支座负弯矩钢筋直径应大于10~12mm。普通砌体结构住宅设计时,一般认为现浇混凝土楼板简支于砖墙上,所以其支座负弯矩钢筋往往为构造配筋,其直径一般不超过8mm,这样当钢筋绑扎后易被踩踏,而且实际上砖墙对现浇楼板的约末并不是理想的简支,特别在中间层或有圈梁层楼板中,支座负弯矩产生的拉应力将超过混凝土的抗拉强度而出现裂缝。
2)加强施工管理,落实质量意识。浇捣板混凝土之前必须纠正被踩踏的上部钢筋,浇捣面积较大时必须铺设操作平台,防止施工人员直接踩踏上部负弯矩钢筋。
四•结束语
笔者有感于工程实践中存在的问题,提出自己的一些看法,以供读者参考。当然,影响楼板混凝土裂缝的因素还有很多,这其中还包括一些人为的为了降低工程造价或缩短工期因素的影响。需要提醒的是,建筑产品作为一种特殊商品越来越受到消费者和社会的关注,市场经济条件下,良好的质量意识回报社会和消费者的同时将使投资商得到丰厚的回报。
众所周知,结构物裂缝是一个普遍性的问题。由于建筑物的破坏往往始于裂缝,所以人们一般把裂缝的出现视为危险的征兆,甚至产生"裂缝恐惧症"。虽然结构设计主要是建立在强度的极限承载力上。但大多数工程的使用标准却是由裂缝控制的。近年来,由于土木施工技术的不断发展和人们生活水平的不断提高,现浇钢筋混凝土楼板己经逐渐替代预应力空心楼板而作为住宅建筑主要的水平传力构件,以加强结构的抗震性能。但笔者从工程实践中发现,在相当一部分现浇混凝土楼面的施工工程中,裂缝的出现具有其普遍性和多样性。
二•裂缝出现的部位及特征:
现浇混凝土结构楼板施工过程中裂缝产生的部位及特征表现为:裂缝多分布于住宅房屋外墙转角所在房间的楼板上,一般呈三角形的45度斜裂缝,且裂缝基木上为上下贯通。部分现浇混凝土裂缝呈不规则龟裂分布,且只分布在板面而不贯通。个别工程的楼板裂缝在支座边0.3m范围内平行于支座发展,甚至出现环状分布的情况,如裂缝贯通时板面裂缝宽于板底,呈现明显的弯曲受拉裂缝的特征,这种现象多出现在跨度相对较大的客厅楼板。
三•裂缝分析及防治:
1、 裂缝是固体材料中的某种不连续现象,在学术上属于材料强度理论的范畴。产生裂缝的主要原因是荷载和变形两种因素。其中后者即结构由温度、收缩和膨胀、不均匀沉降等原因引起。根据国内外调查资料,工程实践中结构物裂缝的原因,由变形引起的为大多数,占80%-85%,属于荷载引起的仅占15%。-20%。而且在工程实践中我们还核查了相关工程的沉降观测资料,没有发现有明显的不均匀沉降现象,且在楼板裂缝处外墙也无不均匀沉降引起的裂缝,所以基本上可以排除此项因素的影响。
综合考虑,我们认为:混凝土楼板出现45度斜裂缝的主要原因是混凝土的温度变形,钢筋混凝土梁、柱、墙、板等构件处在相同的环境中,当环境温度变化时,构件混凝土就会产生温度变形,由于板的体积与表面积的比值最小,所以板混凝土的温度敏感性往往超前于其它构件,当混凝土由于温度的影响产生收缩变形时,板混凝土由于受到变形滞后的梁、墙的约束而产生拉应力,当拉应力超过己浇混凝土
的抗拉强度时,裂缝也就产生了。另外一方面,多层砌体结构房屋的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外墙角部楼板45度角方向将产生较大的主拉应力。
由于昼夜寒暑的温差这一自然规律的存在,所以在目前的工程实践中,防治由温差引起的裂缝方法主要集中在提高混凝土的抗拉强度和减少温差影响两个方面。
具体措施有:
1)适当增加板的厚度。
2)提高板的配筋,条件允许的情况下对板采取双层双向配筋或在转角位置板的上部增设放射状构造钢筋,这种方法在工程中实践,效果较好。
3)采用纤维混凝土,以提高混凝土的抗拉强度。
4)提高部分外墙的保温隔热标准,以减少温差对楼板变形的影响。
2、楼板表面不规则裂缝的产生主要是由于混凝土的收缩引起,当混凝土在空气中结硬时,体积会收缩。试验表明,混凝土的收缩随构件的体积与表面积的比值减少而增大,所以板的收缩裂缝表现得犹为突出。我们知道,混凝土在施工过程中振捣密实是必要的,但过分振捣将使骨料沉落,其表面形成比下层混凝土有较大收缩性的砂浆层,容易产生收缩裂缝,这也是裂缝不贯通的原因。针对这种情况,同时结合影响混凝土收缩值的主要因素,笔者认为减少收缩裂缝的主要措施有:
1)选择收缩性小的水泥,同时尽可能降低水泥的用量。
2) 混凝土浇筑后,要及时加强养护。
3)对浇筑后的混凝土进行二次振捣,以排除混凝土因泌水在粗骨料、水平钢筋下部产生的水分和空隙,增强混凝土与钢筋的粘结作用,从而提高混凝土的抗裂性能。
3、第三种裂缝即荷载裂缝产生的原因随具体情况而异。
工程实践中发现荷载裂缝在各层楼板混凝土强度及配筋相同的情况下,有时只/在一个流水施工周期的最下一层出现,其原因首先可能是因为模板支撑的刚度不够,混凝土浇筑之后尚未结硬其模板变形过大;其次是施工期间的过度震动使支撑刚度变异或拆模过早。现场施工过程中施工人员一般认为现浇楼板在达到龄期即可拆模,其实由于同一时期上下层的板混凝土强度不同,在不考虑支撑的压缩变形时(即各层板的挠度相同),大部分施工荷载将通过脚手架传到下层板,在拆除下层板底模时,其板内应力值将超过强度而产生裂缝。这样就要求施工过程中严格管理,及时测定混凝土的强度,以确定拆模时间;同时综合考虑混凝土所用水泥和骨料品种、外加剂类型等自身特征和气温等环境条件;施工中尽量减少施工荷载的产生,如在许可的条件下,用木模板代替组合钢模板。
另外一种产生荷载裂缝的重要原因是施工人员在交叉作业过程中,板支座负弯矩钢筋被踩踏严重,而浇筑混凝土过程中又没有及时纠正,使其不能发挥应有的抵抗负弯矩的作用而容易开裂。针对这一特点,我们可以采取以下几点措施:
1) 在设计师和监理工程师认可的前提下板支座负弯矩钢筋直径应大于10~12mm。普通砌体结构住宅设计时,一般认为现浇混凝土楼板简支于砖墙上,所以其支座负弯矩钢筋往往为构造配筋,其直径一般不超过8mm,这样当钢筋绑扎后易被踩踏,而且实际上砖墙对现浇楼板的约末并不是理想的简支,特别在中间层或有圈梁层楼板中,支座负弯矩产生的拉应力将超过混凝土的抗拉强度而出现裂缝。
2)加强施工管理,落实质量意识。浇捣板混凝土之前必须纠正被踩踏的上部钢筋,浇捣面积较大时必须铺设操作平台,防止施工人员直接踩踏上部负弯矩钢筋。
四•结束语
笔者有感于工程实践中存在的问题,提出自己的一些看法,以供读者参考。当然,影响楼板混凝土裂缝的因素还有很多,这其中还包括一些人为的为了降低工程造价或缩短工期因素的影响。需要提醒的是,建筑产品作为一种特殊商品越来越受到消费者和社会的关注,市场经济条件下,良好的质量意识回报社会和消费者的同时将使投资商得到丰厚的回报。