多层住宅现浇楼板结构裂缝成因分析与处理

关键词:多层住宅;现浇楼板;结构裂缝;贯穿裂缝;加固处理 　　 

　　随着经济的发展,生活水平的提高,人们的居住理念也随之提高,更加讲究居住的质量,传统的预制板逐渐被现浇楼板所取代,而现浇楼板具有整体性好、抗震性能强、防渗漏性能好等特点,其应用也越来越广泛。 

　　但由于设计、施工及材料本身等方面引起的现浇板开裂问题时有发生,而这其中非荷载裂缝在住宅工程裂缝问题中占了较大比重,围绕这方面的住户质量投诉也是屡见不鲜。因此,合理对现浇板结构裂缝进行分析与防治措施进行探讨有较强的现实意义。 　　 

　　2工程概况 

　　广西马梧高速公路管理分中心宿舍楼为3层,框架结构,建筑面积约1810m2,整个建筑物东西总长为36.4m,南北向宽15.1m。建筑物层高为3.3m,楼板混凝土强度等级为C20,除过道板厚为100mm外,其余均为110mm。墙体采用加气砼砌块墙,一至三层均采用M7.5混合砂浆,基础形式为独立柱基础。 

　　本工程土层分布情况自上而下为:①层填土至⑤层粉质粘土,其中⑤层粉质粘土为基础持力层,地基承载力特征值fptk=300kPa,Es=10.8MPa。地下水对混凝上无侵蚀性.场地土类别为Ⅱ类。建筑外观良好,整个工程于2009年2月开工,2009年7月完成主体结构,2009年11月完成竣验收,12月份住户在入住后陆续发现现浇板有裂缝产生,全线宿舍楼有三栋楼有类似情况,因此,必须对楼板结构裂缝进行鉴定分析并采取必要的加固处理措施。 

　　3现浇楼板结构裂缝检测与鉴定 

　　现场勘察表明,该工程基础按图施工,现场开挖发现基础工作状态良好,未发现基础存在裂缝、局部损伤或腐蚀现象。同时检测中未发现基础变形引起上部结构中的反应。基础承载力验算表明工程基础满足规范要求,上部楼板裂缝与基础部分无关。现场检测表明墙体砌筑良好,砌体砂浆强度达到设计要求。 

　　但该楼各层现浇板均有裂缝,且现浇板裂缝表现有以下4种类型: 

　　1)第1类楼板裂缝产生于建筑及伸缩缝墙角处,与轴线呈约45o角。裂缝的起点距角点600mm~1500mm,少数达到2000mm,断头消失在圈粱边,裂缝贯穿板截面,裂缝特征为上宽下窄,测得现浇板裂缝宽度在0.006mm~0.45mm之间。该类裂缝在1~3层楼面均有分布,约占全部裂缝的75%。 

　　2)第2类楼板裂缝产生于房屋两端及中部现浇板跨中,沿房屋横向开展,与横墙轴线大致平行,裂缝多为贯穿性裂缝,裂缝特征为上宽下窄,测得现浇板裂缝宽度在0.006mm~1.15mm之间。 

　　3)第3类楼板裂缝产生于房屋中部及角部,与墙轴线呈约45o角,裂缝未贯穿,仅板面产生: 

　　4)第4类楼板裂缝产生于现浇板跨中及角部等部位,仅板面产生,凿除板面粉刷层,结构未发现有裂缝产生。 

　　通过对一、二、三楼板采用回弹法和超声法检测,并批量摊定混凝土强度等级平均为29.6MPa,且各层偻板厚度达到设计厚度要求,但部分板面钢筋混凝土保护层厚度超过设计厚度29mm,平均厚度达到44mm。在原设计条件和施工后实际状况下分别进行了楼板承载力验算及抗震验算,校核结果表明满足规范要求。 

　　综合上述检测结果和校核验算结论,可以推断楼板裂缝主要为混凝土收缩和温度应力共同作用引起的,现浇板负弯矩钢筋下移对裂缝的产生也有一定影响。 

　　影响混凝土收缩的因素主要有水泥品种、骨料品种和含量、混凝上配合比、温度和相对湿度、养护条件等。首先,本工程混凝土水灰比过大,水泥用量多,使得混凝土的体积收缩变形大大增加。其次,本工程楼板混凝土浇筑在5~7月间,环境气温相对较高,浇筑后浇水养护时间不足,在高温和日照等作用下,楼板表面失水较快,增加了混凝土的早期收缩。再次,本工程楼板和圈梁整体浇筑,墙体约束圈梁变形,圈梁的收缩变形小于楼板,从而使楼板变形受到较大的约束,产生拉应力,当板内拉应力超过混凝土的极限抗拉强度时,就会在板内产生裂缝。 

　　墙角斜裂缝在许多砖混结构现浇楼盖中比较常见:为了分析这种墙角斜裂缝与结构受力有多大的相关性,从该工程中选取裂缝特征最为明显的两类边界的板,采用STWEA程序中板壳有限元分析程序进行分析。选取3.6m×6.3m板,板厚90mm,混凝土强度等级为C20,E=2.55×104MPa,荷载取2.0kN/m2,不考虑荷载分项系数将板块按550mm×600mm划分成网格并进行有限元分析,弯曲应力等值线如图2、3所示。 

　　从弯曲应力等值线可以看出,两邻边简支、两邻边固定板块的墙角斜裂缝与其荷载效应相关性较大,一边简支、三边固定板块的边角斜裂缝与其荷载效应相关性不大。这说明在其他条件相同的情况下,边界条件符合前者的板块是比较容易出现裂缝的。 

　　从本工程出现边角斜裂缝的分布看,房屋4个边角板及伸缩缝两侧的4个板块一至六层全部出现斜裂缝,而其他板块现的斜裂缝相对较少(第l类裂缝较多第3类裂缝较少)。当然,楼板裂缝的产生是多种因素综合用的结果、边角斜裂缝是由于楼板混凝土收缩变形较大,且受到边界圈梁、构造柱及砖墙的约束而产生主拉应力超过混凝土的极限抗拉强度造成的,但楼板荷载和钢筋下移对之亦有一定影响。 　　 

　　5现浇楼板结构裂缝加固处理措施 

　　根据裂缝的位置及性质,采用以下加固处理措施: 

　　1)检查板裂缝宽度<0.2mm时,采用表面处理法 这种方法主要适用于裂缝宽度<0.2mm,且深度较浅的细微裂缝,主要用来提高结构的防水性和耐久性。这种方法的特点是填充材料无法深入到裂缝内部,仅仅是对裂缝表面进行闭合处理,其修复要点为:凿开表面,露出结构面,用钢丝刷清洁表面污物;用清水充分清洗并干燥;用弹性涂膜放水材料或聚合物灰浆等填充裂缝表面,注意涂抹均匀;待第一遍涂抹层半干燥后,再涂抹第二遍,干燥固化后即可。 

　　2)对大于0.3mm而小于l.0mm的裂缝用环氧树脂进行压力灌浆,具体处理方法为:先沿裂缝凿一条深40~60mm,上口宽40~60mm的V形槽,槽内先用素水泥浆打底,再采用环氧树脂浆液灌缝,剩余部分用环氧胶泥填充压实,表面用1:1微膨胀水泥砂浆抹平压实,具体处理构造如图4所示。 

　　3)对于墙角贯穿性结构裂缝采用植筋并粘贴碳纤维布的加固处理措施,增加楼板结构的抗拉和抗剪能力。具体处理方法为:在楼板底用结构胶找平,表面打磨平整,同时用丙酮擦洗混凝土表面,在需贴碳纤维布处涂均匀饱满粘贴剂,粘贴碳纤维布,反复滚压,贴牢,然后表面涂刷结构膜;板面处将混凝土结构层凿除15mm厚,清除浮渣,植入l2@200钢筋网片,钢筋端头锚入圈梁中,刷界面剂一道,浇筑C25微膨胀混凝土,高度至原板找平层处,边打边压密实收光。如图5。 

　　对于第4类裂缝为找平层收缩或空鼓所致,将缝两侧空鼓粉刷层凿除后重做。 　 

　　6结构裂缝防治措施及建议 

　　通过对上述裂缝原因的分析可知,对于砖混结构现浇板裂缝的控制,建议可从以下4个方面采取措施: 

　　6.1设计方面 

　　现浇钢筋混凝土楼板的厚度不宜小于100mm,住确定大跨度现浇板厚度时,还需要考虑板在正常使用极限状态下挠度和裂缝满足规范的要求。板的配筋率应>0.3%,楼板配筋宜采用细而密的钢筋,在易产生裂缝的部位应加强配筋构造措施,如在楼板外角上下层放置放射状的钢筋,长度≥1.5m,间距≤200mm。在端板跨板面负筋应通长设置,板面负筋全部通长。普通住宅工程现浇板混凝上强度等级不宜小于C30,避免水泥用量过多,产生收缩裂缝。 

　　6.2施工方面 

　　混凝土的养护应该严格按照规范进行,应该在混凝土浇筑的12h内对混凝土加以覆盖并保湿养护,混凝土浇水养护的时间对一般混凝土不得少于7d,浇水次数成能够保持混凝土处于湿润状态:浇捣混凝土时应加强施工控制,板上部负筋应该设置支撑,以保证板上部负筋的位置。施工过程应严格控制混凝上的配合比,不得采用高设计强度等级的混凝土浇筑浇板。 

　　6.3材料方面 

　　原材料中严禁使用特细砂,粗,细骨料位该级配良好.尽可能减少水泥的用量,降低混凝土的单方用水量选用合适的水泥品种,尽量考虑采用旋窑生产的质量稳定的普通硅酸盐水泥,避免采用高强度水泥配制低等级混凝土。 

　　6.4外界环境方面 

　　尽量避免高温、大风天气浇筑混凝土,如在高温、大风天气施工,混凝土现收缩裂缝发生的时,住混凝土的终凝前,可对混凝土采取二次复振,消除表面裂缝 　 

　　7结语 

　　本工程程采用了上述处理措施后,使用半年未见有新的裂缝产生,加固效果良好,后续工程程采取上述建议,半年多未见类似裂缝。砖混结构现浇楼板裂缝是比较多见的,控制裂缝应该防患于未然,这种预防,除了施工方主观重视外,协调和利用设计、材供、环境和使用等方面的综合防治也很关键。 　 

　　参考文献: 

　　[1] 混凝土结构设计规范.GB 50010-2002.北京,中国建筑工业出版社,2002. 

　　[2]王铁梦.工程结构裂缝控制[M].北京:中国建筑工业出版社,1997. 

　　[3]韩素芳.钢筋混凝土结构裂缝控制指南[M].北京:化学工业出版社,2004. 

　　[4]罗春群.砖砌体住宅现浇楼板裂缝分析和处理[J].广西工学院学报,2001,2.