由于裂縫具有較明顯的規(guī)律性和普遍性,排除了偶然因素的影響(如設(shè)計(jì)失誤施工事故等),它反映了目前在國(guó)內(nèi)外工程結(jié)構(gòu)領(lǐng)域中一個(gè)相當(dāng)普遍的問(wèn)題,就是建筑物裂縫問(wèn)題。砼是一抗拉能力很低的脆性材料,在施工和使用過(guò)程中,當(dāng)發(fā)生溫度、濕度變化、地基不均勻沉降時(shí),極容易產(chǎn)生裂縫。
1、 材料質(zhì)量
材料質(zhì)量問(wèn)題引起的裂縫較常見(jiàn)的原因是水泥、砂、石等質(zhì)量不好,若工程上用了這等不合格的材料就會(huì)產(chǎn)生“豆腐渣工程”。所以說(shuō)只有材料的質(zhì)量關(guān)把好了,工程質(zhì)量才會(huì)在根本上得到保證。
2、 施工工藝
施工工藝涉及的面很廣,不可能一一敘述,一般常涉用到的有:(1)、水分蒸發(fā)、水泥結(jié)石的砼干縮通常是導(dǎo)致砼裂縫的重要原因。(2)、砼是一種人造混合材料,其質(zhì)量好壞的一個(gè)重要標(biāo)志是成型后砼的均勻性和密實(shí)程度。因此砼的攪拌、運(yùn)輸、澆搗、振實(shí)各道工序中的任何缺陷和疏漏,都可能是裂縫產(chǎn)生的直接或間接原因。(3)、模板構(gòu)造不當(dāng),漏水、漏漿、支撐剛度不足、支撐的地基下沉、過(guò)早拆模等都可能造成砼開(kāi)裂。施工過(guò)程中,鋼筋表面污染、砼保證層太小或太大,澆筑中碰撞鋼筋使其移位等都可能引起裂縫。(4)、砼養(yǎng)護(hù),特別是早期養(yǎng)護(hù)質(zhì)量與裂縫的關(guān)系密切,早期表面干燥或早期內(nèi)外溫度較大更容易產(chǎn)生裂縫。(5)、避免在極端天氣條件下施工,可以減少砼結(jié)構(gòu)的開(kāi)裂情況。
3、 地基變形
在鋼筋砼結(jié)構(gòu)中,造成開(kāi)裂主要原因是不均勻沉降。裂縫的大小、形狀、方向決定于地基變形的情況,由于地基變形造成的應(yīng)力相對(duì)較大,使得裂縫一般是貫穿性的。
4、 溫度變形
水泥水化過(guò)程中產(chǎn)生大量的熱量,每克水泥約放出50.2卡的熱量,從而使砼內(nèi)部溫度升高,在澆筑溫度的基礎(chǔ)上通長(zhǎng)升高35℃,如果使施工規(guī)范規(guī)定的最高澆筑溫度28℃,則可使砼內(nèi)部溫度達(dá)到六十多度,因?yàn)轫艃?nèi)部與表面的散熱條件不同,所以中心溫度高,形成溫度梯度,造成溫度變形和溫度應(yīng)力。砼具有熱脹冷縮的性質(zhì),其線膨脹系數(shù)一般為1×10-5/0C.當(dāng)環(huán)境溫度發(fā)生變化時(shí),就會(huì)產(chǎn)生溫度變形,當(dāng)這種應(yīng)力超過(guò)砼的抗拉強(qiáng)度時(shí),就會(huì)產(chǎn)生裂縫。在工程中,這類裂縫較多見(jiàn),譬如現(xiàn)澆屋面板上的裂縫,大體積砼的裂縫等。
5、 濕度變形
砼在空氣中結(jié)硬時(shí),體積會(huì)逐漸減小,一般謂之干縮。收縮裂縫較普遍,常見(jiàn)于現(xiàn)澆墻板式結(jié)構(gòu)、現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)等,通常是因?yàn)轲B(yǎng)護(hù)不良造成。砼的收縮值一般為0.2~0.4‰,其發(fā)展規(guī)律是早期快、后期緩慢。因此對(duì)于超長(zhǎng)的建筑物或構(gòu)筑物,通常是摻加微膨脹劑等,這樣可基本解決砼的早期干縮問(wèn)題。
6、 結(jié)構(gòu)受荷
結(jié)構(gòu)受荷后產(chǎn)生裂縫的因素很多,施工中和使用中都可能出現(xiàn)裂縫。例如早期受震、拆模過(guò)早或方法不當(dāng)、構(gòu)件堆放、運(yùn)輸、吊裝時(shí)的墊塊或吊點(diǎn)位置不當(dāng)、施工超載、張拉預(yù)應(yīng)力值過(guò)大等均可能產(chǎn)生裂縫。而最常見(jiàn)的是鋼筋砼梁、板受彎構(gòu)件,在使用荷載作用下往往會(huì)出現(xiàn)不同程度的裂縫。普通鋼筋砼構(gòu)件在承受了30~40%的設(shè)計(jì)荷載時(shí),就可能出現(xiàn)裂縫,肉眼一般不易察覺(jué),而構(gòu)件的極限破壞荷載往往是在設(shè)計(jì)荷載的 1.5倍以上,所以在一般情況下鋼筋砼構(gòu)件是允許帶裂縫工作的(有些資料上稱無(wú)害裂縫)。在鋼筋砼設(shè)計(jì)規(guī)范中,分別不同情況規(guī)定裂縫的最大寬度為0.2~0.3mm.對(duì)那些寬度超過(guò)規(guī)范規(guī)定的裂縫,以及不允許出現(xiàn)裂縫則應(yīng)認(rèn)為有害,需加以認(rèn)真分析,慎重處理。
7、 設(shè)計(jì)構(gòu)造
結(jié)構(gòu)構(gòu)件斷面突變或因開(kāi)洞、留槽引起應(yīng)力集中,構(gòu)造處理不當(dāng),現(xiàn)澆主梁在擱次梁處如沒(méi)有設(shè)附加箍筋,或附加吊筋以及各種結(jié)構(gòu)縫設(shè)置不當(dāng)?shù)纫蛩鼐菀讓?dǎo)致砼開(kāi)裂。
8、 徐變
砼徐變?cè)斐砷_(kāi)裂或裂縫發(fā)展的例子工程中也和很常見(jiàn)。據(jù)文獻(xiàn)記載受彎構(gòu)件截面砼受壓徐變,可以使構(gòu)件變形增大2~3倍,預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)因徐變會(huì)產(chǎn)生較大的應(yīng)力損失,降低了結(jié)構(gòu)的抗裂性能。
裂縫不產(chǎn)生是不可能的,但限制一定的裂縫寬度,防止有害裂縫,隨著技術(shù)水平的提高,使裂縫逐漸減少,或推遲裂縫的發(fā)生是完全可以做到的。設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定,根據(jù)不同使用功能要求,裂縫寬度最小0.1mm,最大0.3mm,與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)接近,但裂縫控制卻是相當(dāng)復(fù)雜的。它涉及到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),地基基礎(chǔ),施工技術(shù),材料質(zhì)量,環(huán)境狀態(tài)等諸多因素,所以國(guó)內(nèi)許多專家認(rèn)為,裂縫控制實(shí)質(zhì)上是一綜合性相當(dāng)強(qiáng)的“交叉學(xué)科”,這類問(wèn)題不僅是我國(guó)特有的技術(shù)問(wèn)題,也是國(guó)際上鋼筋砼的共性難題。著名學(xué)者王鐵夢(mèng)在《鋼筋砼結(jié)構(gòu)的裂縫控制》一文中還引用了大體積的新定義:“過(guò)去大體積砼的定義是根據(jù)幾何尺寸,主要是根據(jù)厚度定義的,國(guó)際上一般采用0.8m-1.0m作為界限。自80年代以后,大體積砼的定義有了改變,新的定義是:任意體量的砼,其尺寸大到足以必須采取措施減小由于體積變形引起的裂縫,統(tǒng)稱為大體積砼,這是美國(guó)砼協(xié)會(huì)的定義。由此可見(jiàn),在近代泵送商品砼獲得廣泛應(yīng)用的條件下,即便是很薄的結(jié)構(gòu),雖然水化熱很低,但是其收縮很大,控制收縮裂縫的要求比過(guò)去任何時(shí)候都顯得非常重要。因此泵送砼的薄壁結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)按照大體積砼的要求采取措施控制砼的收縮裂縫,特別是環(huán)境氣溫變化與收縮共同作用對(duì)于薄壁結(jié)構(gòu)尤為不利,收縮換算為當(dāng)量降溫。”本人認(rèn)為這是一種新的見(jiàn)解,它從另一個(gè)角度說(shuō)明了裂縫控制的重要性和迫切性,我公司及其他施工單位對(duì)厚壁砼的裂縫控制,都非常重視,基本可以做到專門制定施工方案和作業(yè)指導(dǎo)書,所以很少出現(xiàn)問(wèn)題。而對(duì)現(xiàn)澆樓板一般只看作圈梁、構(gòu)造柱等同類構(gòu)件組織施工。根據(jù)以上經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn),本人認(rèn)為,對(duì)現(xiàn)澆板裂縫的控制主要應(yīng)采取以下幾項(xiàng)措施:
1、 材料選用
(1)、水泥:應(yīng)選用水化熱較低的水泥,嚴(yán)禁使用安定性不合格的水泥。
(2)、粗骨料:宜用表面粗糙、質(zhì)地堅(jiān)硬的石料、級(jí)配良好、空隙率小、無(wú)堿性反應(yīng);有害物質(zhì)及粘土含量不超過(guò)規(guī)定。
(3)、細(xì)骨料:宜用顆粒較粗、空隙較小、含泥量較低的中砂。
(4)、外摻加料:宜采用減水劑等外加劑,以改善砼工作性能,降低用水量,減少收縮。
-
優(yōu)化配合比提高砼抗拉性能。
無(wú)論是現(xiàn)場(chǎng)拌制的小坍落度砼還是泵送砼,都應(yīng)當(dāng)在現(xiàn)有配合比的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步試驗(yàn)研究高性能砼,優(yōu)選有利于抗裂性能的砼級(jí)配,盡力減小水灰比,減少坍落度,降低砂率,增加骨料粒徑,降低含泥量及雜質(zhì)含量。選用影響收縮和水化熱較小的外加劑和摻合料,比如,目前我市開(kāi)發(fā)研制的復(fù)合礦渣磨細(xì)粉,對(duì)提高砼的抗裂性能比較有利。對(duì)設(shè)計(jì)要求嚴(yán)格控制裂縫的結(jié)構(gòu),還應(yīng)摻加補(bǔ)償收縮的膨脹劑。
3、 配筋
鋼筋的配置應(yīng)嚴(yán)格按施工圖施工,尤應(yīng)重視以下各點(diǎn):
(1)、鋼筋品種、規(guī)格、數(shù)量的改變、代用,必須考慮對(duì)構(gòu)件抗裂性能的影響。
(2)、鋼筋的位置要正確,保護(hù)層過(guò)大或過(guò)小都可能導(dǎo)致砼開(kāi)裂,鋼筋間距過(guò)大,易引起鋼筋之間的砼開(kāi)裂。
4、 模板工程
鋼筋砼結(jié)構(gòu)裂縫的預(yù)防,在模板工程中應(yīng)注意以下幾點(diǎn):
(1)、模板構(gòu)造要合理,以防止模板各桿件間的變形不同而導(dǎo)致砼裂縫。
(2)、模板和支架要有足夠的剛度,防止施工荷載(特別是動(dòng)荷載)作用下,模板變形過(guò)大造成開(kāi)裂。
(3)、合理掌握拆模時(shí)機(jī),拆模時(shí)間過(guò)早,應(yīng)保證早齡期砼不損壞或不開(kāi)裂,但也不能太晚,盡可能不要錯(cuò)過(guò)砼水化熱峰值,即不要錯(cuò)過(guò)最佳養(yǎng)護(hù)介入時(shí)機(jī)。
5、改善砼養(yǎng)護(hù)工藝,減少砼自身收縮
試驗(yàn)證明,養(yǎng)護(hù)條件對(duì)砼的收縮影響很大,養(yǎng)護(hù)14天的收縮比養(yǎng)護(hù)3天的收縮降低約20%。按施工規(guī)范進(jìn)行養(yǎng)護(hù),能有效地持續(xù)地使砼表面保持適當(dāng)?shù)臏囟群蜐穸葪l件。澆筑時(shí)間不長(zhǎng)的砼,仍然處于凝結(jié)、硬化過(guò)程,水泥水化速度較快,養(yǎng)護(hù)形成的潮濕條件可防止砼表面脫水而產(chǎn)生收縮裂縫。同時(shí)由于散熱時(shí)間延長(zhǎng),砼強(qiáng)度的松弛作用得到充分發(fā)揮,使砼的總溫差產(chǎn)生的拉應(yīng)力小于砼的抗拉強(qiáng)度,防止貫通裂縫的產(chǎn)生。此外,在潮濕條件下,可使水泥水化充分、完全,從而提高砼的抗拉強(qiáng)度,增強(qiáng)后期裂縫的抗力。
6、 設(shè)計(jì)構(gòu)造
(1)、建筑平面選型時(shí)在滿足使用功能要求的前提下,力求簡(jiǎn)單,平面復(fù)雜的建筑物,容易產(chǎn)生扭曲等附加應(yīng)力而造成墻體及樓板開(kāi)裂。
(2)、合理布置縱橫墻,縱墻開(kāi)洞應(yīng)盡可能小。
(3)、控制建筑物有長(zhǎng)高比,長(zhǎng)高比越小,整體剛度越大,調(diào)整不均勻沉降的能力越強(qiáng)。
(4)、合理地調(diào)整各部分承重結(jié)構(gòu)的受力情況,使荷載分布均勻,盡量防止受力過(guò)于集中。
(5)、減少地基的不均勻沉降,除了前述的措施外,在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中可以采取調(diào)整基礎(chǔ)的埋深度,不同的地基計(jì)算強(qiáng)度和采用不同的墊層厚度等方法,來(lái)調(diào)整地基的不均勻變形。
(6)、適當(dāng)加強(qiáng)基礎(chǔ)有剛度和強(qiáng)度。
(7)、層層設(shè)置圈梁、構(gòu)造柱,可以增加建筑物的整體性,提高磚石砌體的抗剪、抗拉強(qiáng)度,防止或減少裂縫,即使出現(xiàn)了裂縫,也能阻止其進(jìn)一步發(fā)展。
(8)、正確地設(shè)置沉降縫。沉降縫位置和縫寬的選定應(yīng)合適,構(gòu)造要合理,可以和其結(jié)構(gòu)縫合并設(shè)置。
(9)、限制伸縮縫間距。對(duì)體形復(fù)雜、地基不均勻沉降值大的建筑物更應(yīng)嚴(yán)格控制,同樣,也可以和其它結(jié)構(gòu)縫合并使用。
(10)、部分窗臺(tái)砌體應(yīng)加強(qiáng)。對(duì)寬大的窗臺(tái)下部宜設(shè)置鋼筋砼梁,以適應(yīng)窗臺(tái)的變形,防止窗臺(tái)處產(chǎn)生豎直裂縫。
7、 施工技術(shù)
(1)、加強(qiáng)地基的檢查與驗(yàn)收工作,基坑開(kāi)挖后應(yīng)及時(shí)通知勘察及設(shè)計(jì)單位到現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收,對(duì)較復(fù)雜的地基,設(shè)計(jì)方在基坑開(kāi)挖后應(yīng)要求勘察補(bǔ)鉆探,當(dāng)探出有不利的地質(zhì)情況時(shí),必須先對(duì)其加固處理,并經(jīng)驗(yàn)收合格后,方可進(jìn)行下一步施工。
(2)、開(kāi)挖基槽時(shí),要注意不擾動(dòng)其原狀結(jié)構(gòu)。
(3)、合理安排施工順序。當(dāng)相鄰建(構(gòu))筑物間距較近時(shí),一般應(yīng)先施工較深的基礎(chǔ),以防基坑開(kāi)挖破壞已建基礎(chǔ)的地基礎(chǔ)。當(dāng)建(構(gòu))筑物各部分荷載相差較大時(shí),一般應(yīng)施工重、高部分,后施工輕、低部分。
-
規(guī)范施工操作規(guī)程,避免砼澆筑后的擾動(dòng)
盡量采用小流水段施工,砼現(xiàn)澆板澆筑后不要過(guò)早上人,合適的開(kāi)砌時(shí)間應(yīng)在樓板砼達(dá)到
5N/mm
2后;為使砼不早期受損,且不影響工期,宜采取早強(qiáng)措施;5 N/mm
2值應(yīng)制作同條件試塊,確定達(dá)到的天數(shù)。樓板澆筑完畢時(shí),新澆砼、模板體系、施工人員、機(jī)具、腳手板和手推車等也可能使下一層樓板超載。除非下一層板的砼已達(dá)100%設(shè)計(jì)強(qiáng)度。一般情況下應(yīng)在上層的砼澆筑完后再拆下層模板。為防止新澆砼受震動(dòng)和發(fā)生局部的荷載重分布,在樓板砼澆筑后2d內(nèi)不要拆除其下部的任何一層模板和支撐。
1、由于結(jié)構(gòu)在外荷載作用下的破壞和倒塌是從裂縫開(kāi)始的,因此,人們對(duì)裂縫往往產(chǎn)生一種建筑破壞的恐懼感,是可以理解的,尤其是近年來(lái),房屋產(chǎn)權(quán)體制的改變和生活水平的提高,對(duì)房屋的質(zhì)量要求更加嚴(yán)格,雖然經(jīng)鑒定認(rèn)為沒(méi)有影響安全的有害裂縫,但從美觀和精神作用的要求仍有許多工作要作。我們的態(tài)度是遇到裂縫問(wèn)題,首先,應(yīng)根據(jù)反復(fù)調(diào)查裂縫資料進(jìn)行荷載分析,其次再進(jìn)行變形分析,斷定引起開(kāi)裂的主要原因,分析其危害性,既不能忽視隱患的存在,也不能產(chǎn)生“裂縫恐懼癥”。這一點(diǎn),應(yīng)通過(guò)各種渠道向用戶作科普宣傳,使大家都能正確對(duì)待裂縫。
2、許多人認(rèn)為設(shè)計(jì)遵循了設(shè)計(jì)規(guī)范,施工執(zhí)行了施工規(guī)范,有的工程還評(píng)上了省優(yōu)、市優(yōu),完全符合了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),入住后,就不應(yīng)再有諸多質(zhì)量投訴,這也是可以理解的。但,我們?cè)谥鸩胶蛧?guó)際標(biāo)準(zhǔn)接軌,按ISO9000族標(biāo)準(zhǔn),好的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)是唯一的,即“用戶滿意的產(chǎn)品”。企業(yè)的發(fā)展本來(lái)就是“受益者推動(dòng)”,施工單位應(yīng)把現(xiàn)澆樓板這一工序列為“關(guān)鍵工序”和“特殊工序”,進(jìn)行嚴(yán)格的“過(guò)程控制”,在總結(jié)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,編寫出施工工法,由主管部門組織交流,以推動(dòng)“裂縫控制”技術(shù)進(jìn)步。
3、在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上,現(xiàn)在我們遵循的是極限狀態(tài)設(shè)計(jì)原則,承載力極限狀態(tài),正常使用極限狀態(tài)。目前,第一極限狀態(tài)已引起足夠重視并嚴(yán)格執(zhí)行,而對(duì)第二極限狀態(tài)有所忽視,所以,有的專家建議,對(duì)現(xiàn)澆板盡量降低約束程度,加強(qiáng)構(gòu)造配筋,如板頂部受壓區(qū)連續(xù)配筋,板的陽(yáng)角及陰角配置放射筋等。
參考文獻(xiàn):
(1)王鐵夢(mèng) 工程結(jié)構(gòu)裂縫控制的綜合方法《施工技術(shù)》2000.5
(2)林建寧 泵送混凝土施工裂縫的成因和防治《混凝土》2000.5
(3)阿部道 高耐久性コンクリートの動(dòng)向《建筑の技術(shù)施工》1993.12
(4)鄒泓榮 現(xiàn)澆樓板角裂原因的防治措施探討《建筑技術(shù)》1992.4
(5)焦亞明 混凝土及鋼筋混凝土收縮變形的淺析《低溫建筑技術(shù)》2000.2