混凝土裂縫產生的原因分析及預防

2022-11-18 02:18:01 字數 4893 閱讀 5517

0 前言

磚混結構是我國民用住宅工程普遍採用的結構形式 ,隨著我國房產建築業的發展和人民生活水平的提高,對住宅要求越來越高。**地區多採用鋼筋混凝土現澆樓板,以提高結構整體性和抗震性。但是 ,近年來 ,磚混結構的鋼筋混凝土現澆樓板的裂縫發生較多 、較嚴重 ,在北方採暖地區,有一種樓板裂縫幾乎成了一種質量通病 ,極大的影響了人民群眾的生產生活,導致了大量的工程質量糾紛。

案例一,瀋陽某返遷小區的3 、4 住宅工程,7層磚混結構住宅工程,樓板採用現澆鋼筋混凝土,牆體材料為頁岩多孔磚,該工程於2023年 6月開始施工,8月完成主體工程,至冬季施工來臨時(1 1月 15日),工程未完工,延至2023年 5月工程全部完工並交付使用,在該工程施工過程中,特別是主體工程施工中, 採取了很多的防止混凝土樓板裂縫措施,如混凝土樓板養護 7 d, 混凝土樓板採用二次搓麻工藝,上層的施工荷載在樓板終凝間隔48 h後才准許施加等等,並且專案部加強觀察,2023年冬季來臨前 (2023年 1 1月),未發現現澆混凝土樓板出現裂縫,在經過2023年 11月 15日至2023年3月 15日的未採暖的冬季時,混凝土樓板開始出現大量的裂縫,出現裂縫的房間基本上是南向朝陽的房間,佔南向朝陽的房間總數的 50~,4以上,裂縫基本位於板跨跨中 1/3的範圍內,基本平行於橫牆,與縱牆垂直,均未延伸至橫牆圈樑(部分工程混凝土樓板的裂縫與樓板線管處重合)。

案例二,瀋陽某返遷小區3樓住宅工程,7層磚混結構住宅工程,樓板採用現澆鋼筋混凝土, 牆體材料為頁岩多孔磚,該工程於 2023年 4月開始施工,7月完成主體工程,施工中未採取有效措施,且混凝土由於摻加大量 ii 級粉煤灰使混凝土收縮性較大,施工時樓板就出現較多雜亂無章的裂縫和棋盤格式的裂縫,後自癒。至冬季施工來臨時,工程全部完工,但由於供暖設施未開通,延至 2023年 10月竣工交付,工程一經交付,住戶就發現混凝土樓板有大量的裂縫,出現裂縫的房間基本上是南向朝陽的房間,佔南向朝陽的房間總數的90%以上,樓板裂縫出現或雜亂無章的分布,或與鋼筋位置走向吻合的棋盤格式的裂縫,甚至乙個房間出現多條裂縫。

此類裂縫在北方採暖地區(如瀋陽地區)發生極為普遍,其產生原因及如何有效的預就成了乙個很重要的研究課題。幾年來 ,各施工單位從施工的角度也研究採取了一些預防措施,但效果並不十分顯著,說明此類現澆混凝土樓板裂縫的產生另有原因,需要另行分析和解決。

1 裂縫現狀

北方採暖地區由於冬季氣溫較低,一般在冬季來臨前均停止施工,很多當年施工的工程一般在第二年才交到住戶手中,此時大多數磚混結構工程已基本竣工或者主體完工,如此時 (冬季來臨前)檢查現澆混凝土樓板都不會發現樓板裂縫 ,而當經過乙個沒有供暖的冬季後(由於冬季停工期間工程室內沒有人員,一般均不供暖),再檢查混凝土樓板時就會發現樓板出現了大量的裂縫 ,這些裂縫多出現在朝陽的南向房間中,且有一定的規律性,多數工程的裂縫基本位於板跨跨中 l/3的範圍內,基本平行於橫牆 ,與縱牆垂直,未延伸至橫牆圈樑(部分工程混凝土樓板的裂縫與樓板線管處重合 ),如案例一;部分工程的樓板裂縫出現雜亂無章的分布,或與鋼筋位置走向吻合的棋盤格式的裂縫。還有一些工程在冬季來臨前即已竣工交付給業主業主驗房時,磚混結構的現澆混凝土樓板基本上都不會發現樓板裂縫,業主當年由於計畫未入住,也就未裝修,因此當年冬季未申請供暖,在經過乙個未供暖的冬季後發現混凝土樓板出現大量的裂縫,裂縫形式同前,或雜亂無章的分布,或與鋼筋位置走向吻合的棋盤格式的裂縫,甚至乙個房間出現多條裂縫,如案例二。此類裂縫發生的共同特徵均為冬季來臨前沒有發生裂縫,當經過乙個沒有供暖的冬季後 ,混凝土現澆樓板開始出現裂縫,而且裂縫開裂形狀多樣 ,如供暖則樓板基本沒有裂縫。

此時樓板還未開始承受設計荷載,由於此類裂縫多發生在交工前後住戶使用前,因此極易造成質量糾紛。

調查中發現專案部在磚混結構施工中,一般均採取了很多防止裂縫的施工措施,且施工中基本都符合規範的要求。但是在經過了乙個不採暖的冬季後混凝土樓板裂縫仍然大量的產生,嚴重時 50%以上的房間都會產生裂縫。裂縫的產生原因眾說紛紜,但多數都不負責任的全部推給施工單位 ,使很多施工單位在裂縫處理時很困惑,在與業主和甲方的糾紛中處於被動局面。

2 裂縫原因分析

混凝土的裂縫按裂縫產生原因分為因荷載引起的裂縫和因變形引起的裂縫(非荷載裂縫 )。經調查,磚混結構的這類裂縫均出現在住戶裝修及使用前,樓板還未承受設計荷載,因此可以排除荷載裂縫的原因,因此此類裂縫的產生應是非荷載原因造成的。混凝土的非荷載裂縫包括結構因外界溫度、濕度變化,混凝土本身收縮 ,地基不均勻沉陷等原因引起的裂縫,其特徵是混凝土結構因上述原因變形時,受到了約束和限制而產生內拉應力 ,區域性拉應力超過混凝土抗拉強度後產生裂縫 ,裂縫出現後混凝土變形得到滿足,內應力鬆弛。

此類非荷載裂縫經過分析,我們排除了因模板體系在混凝土荷載作用下沉降變形、支撐的剛度不足或模板支撐剛度差異較大以及施工荷載擾動等造成的模板體系變形而導致的混凝土裂縫。經分析,我們認為混凝土樓板此類非荷載裂縫基本上是由三種原因產生,因此裂縫形式也分為三類:一是混凝土由流態硬化成固態時,由於水泥的水化和混凝土中水分的蒸發,使混凝土的塑性逐漸喪失 ,硬化後的混凝土體積產生收縮變形,即「塑性收縮」,產生塑性收縮開裂,如不及時二次混凝土表面搓麻或二次振搗 ,塑性收縮開裂將向內部延伸,最終將導致混凝土薄壁結構(板 )的全截面斷裂,產生樓板的塑性收縮裂縫,這種塑性收縮裂縫表現為混凝土板麵上的雜亂無章的裂縫,這種裂縫縫寬較小,一般在 0.2 l"nn'l以內,在樓板上混凝土墊層施工或後期澆水時,由於水的滲入形成混凝土的「自癒」而閉合,但這種自癒不穩定,強度較小,受到拉應力後往往從新開裂。

二是混凝土澆築時坍落度大 、混凝土收縮性強(如摻加大量摻合料的商品混凝土),混凝土在硬化時沿鋼筋沉陷形成網格狀的沉陷裂縫 ,這種裂縫如果施工時不及時二次混凝土表面搓麻或二次振搗 ,也會形成貫通裂縫,沉陷裂縫如同塑性收縮裂縫一樣會自癒 ,在外力下會開裂。這種裂縫往往只出現在模板系統的變形處。三是混凝土樓板等薄壁結構因溫度變化 ,使混凝土體積產生熱脹冷縮 ,導致混凝土產生溫差裂縫 ,北方採暖地區,由於北方地區夏季和冬季的溫差較大,一般約 50~70℃左右,夏季氣溫在 30~40℃,冬季氣溫在一l5~_25℃,磚混結構樓板處於氣溫較高的夏季施工時,由於混凝土樓板顏色較深,混凝土吸收太陽光熱較嚴重 ,使處於陽光直射下的混凝土樓板(南側房間)在整個硬化階段都是在比氣溫更高的狀態下水化和硬化,經現場測溫 ,一般混凝土樓板表面溫度比大氣溫度高出 l0~l5℃左右 ,此時混凝土的骨料 、水泥石都是在膨脹狀態下硬化。

當處於冬季時,由於冬季室內不採暖,南側房間的樓板混凝土溫度將降至大氣溫度,夜間將達到一l5~_25℃,樓板混凝土的冬夏季溫差將達到 70~80℃,混凝土樓板的溫差收縮值較大,由於在同樣溫差下磚牆的收縮值比樓板混凝土的收縮值小一倍,磚混結構的磚牆將對樓板混凝土的收縮產生約束,從而在混凝土樓板內產生內拉應力,並產生混凝土樓板裂縫 ,北側的房間由於未受陽光照射,其樓板混凝土溫度比大氣溫度低 ,一般低 l0~l5℃,進入冬季後 ,樓板混凝土的冬夏季溫差只有

30---40℃,混凝土樓板的溫差收縮值較小,這也就解釋了南側房間為什麼開裂情況相對於北側房間嚴重。

就混凝土樓板裂縫的產生原因來說,這三種原因都是產生裂縫或引致裂縫發展的因素,在某些裂縫處,這三種原因,有的是內因,有的是外因,因此,裂縫的發生和延伸開展往往由多個原因共同作用造成的。對雜亂無章分布的和棋盤格式分布的裂縫,是由於混凝土混凝土材質不好收縮性大,樓板施工時不細心,也未採取有關措施時 ,混凝土樓板出現了雜亂無章分布的塑性收縮裂縫和棋盤格式的裂縫,這是混凝土開裂的內因,其形成了混凝土結構的內傷或薄弱環節,而冬夏季溫差較大且混凝土樓板受約束是混凝土開裂的外因,引致了裂縫的重新發生和發展。對位於板跨跨中 1/3的範圍內、基本平行於橫牆並與縱牆垂直且未延伸至橫牆圈樑的(部分工程混凝土樓板的裂縫與樓板與板跨跨中 1/3的範圍內的線管重合)裂縫 ,是由於混凝土樓板施工較細緻,且採用二次搓麻工藝並及時澆水養護或者鋪貼塑料薄膜 ,使塑性收縮裂縫和沉陷裂縫癒合,此時的樓板基本可以看作基本勻質的混凝土樓板,當冬季來臨時 ,由於混凝土樓板內部初始裂縫較少或者沒有,裂縫主要是由於冬夏季溫差較大 、混凝土樓板受約束造成的。

這是北方地區磚混結構的樓板一般都在冬季不採暖時易產生裂縫的原因。

3 裂縫的預防

從以上分析,可以得出對此類裂縫的預防主要是從以下幾個方面開展 :

(1)從混凝土的材質人手,通過調整混凝土的配合比和組材的材質,降低混凝土塑性收縮值。粗集料,盡可能選用較大的粒徑 ,優先選用天然連續級配的粗集料。細集料,採用級配良好的中粗砂,幫浦送混凝土選用合理砂率,砂率不宜過大。

水泥採用強度等級較低的水泥及乾燥收縮值較小的水泥品種並減少水泥用量,不同品種水泥拌製的混凝土 ,其乾燥收縮值是不同的,按其大小順序排列為:礦渣矽酸鹽水泥 、普通矽酸鹽水泥、中低熱水泥和粉煤灰水泥。用水量,在同一水泥用量條件下,應減少用水量。

綜合水泥用量和用水量來說,水灰比越大,乾燥收縮越大。摻合料 ,一般都會增大混凝土的乾燥收縮值,但是質量良好 、含有大量球形顆粒的i級粉煤灰,由於內比表面積小、需水量少,故能降低混凝土乾燥收縮值。化學外加劑,摻加減水劑、幫浦送劑,特別是同時摻加粉煤灰的雙摻技術不會增大乾燥收縮,但是具有引氣作用的外加劑,有增大混凝土乾燥收縮的趨勢。

(2)改進施工工藝,最大限度的減少裂縫的產生。攪拌工藝,宜採用二次投料的淨漿裹石或砂漿裹石工藝。澆築振動工藝,混凝土澆築時,下料不宜太快 ,防止堆積使振搗不充分;混凝土振搗時間以 1o~15 s/次為宜 ,時間過短、過長都會造成拌合物均勻性變壞而增大沉陷;在混凝土澆築初凝後終凝前應進行二次平板震搗器振動,可排除混凝土因泌水,在石子、水平鋼筋下部形成的空隙和水分,並且彌合混凝土的塑性收縮裂縫和氣孔。

(3)混凝土硬化期間的降溫措施 ,可通過澆水降溫的措施降低混凝土硬化期間的溫度 ,使混凝土樓板在乙個較低的溫度中硬化,相對減小混凝土硬化溫度和冬季溫度的差值。混凝土的降溫應在混凝土的整個硬化期內(一般 28 d)進行 ,可澆水降溫,由於養護降溫的澆水時間延長 ,使混凝土強度和鬆弛作用也得到充分的發展,防止了貫穿裂縫的產生。同時剛澆築時間不長的混凝土,仍然處於凝結 、硬化過程 ,水泥水化速度較快 ,適宜的潮濕條件可防止混凝土表面脫水而產生塑性收縮裂縫。

夏季拌和混凝土時 ,用水將碎石冷卻 、搭設遮陽棚避免陽光直射或適當摻加冰塊,也可以降低混凝土拌合物的溫度,達到使混凝土樓板在乙個較低的溫度中硬化的狀態。

(4)合理的使用,保證混凝土的正常工作條狀態。對於臨近冬季已交工的工程,開發商應適當提供一定量的供暖,保證室內的溫度不低於 0℃,減少混凝土的溫差 ,從而預防混凝土樓板裂縫的發生。

(5)混凝土中摻加混凝土膨脹劑 ,在硬化混凝土中形成一定的預壓應力 ,減少裂縫的發生。

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