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2.大體積混凝土的澆筑方案大體積鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在工業(yè)建筑中多為設(shè)備基礎(chǔ)、高層建筑中的厚大基礎(chǔ)底板等,這類結(jié)構(gòu)由于承受巨大的荷載,整體性要求高,往往不允許留施工縫,要求一次澆筑完畢。因此,每遇到此類結(jié)構(gòu),在施工前,我就定出混凝土的施工方案,可分為全面分層、分段分層、斜面分層三種。
2.1全面分層澆筑方案。是將結(jié)構(gòu)全面分成厚度相等的澆筑層,每層皆從一邊向另一邊推進(jìn)澆筑,要求每層混凝土必須在下面一層混凝土初凝前澆筑完畢。采用該方案時(shí),結(jié)構(gòu)的平面尺寸不宜過大,否則混凝土強(qiáng)度(指單位時(shí)間內(nèi)澆筑混凝土的數(shù)量)過大,造成施工困難。
2.2分段分層澆筑方案將結(jié)構(gòu)適當(dāng)分成若干段,每段再分若干層,逐層逐段澆筑混凝土,該方案適用于厚度不大而面積或長度較大的結(jié)構(gòu)。(3)斜面分層澆筑方案。當(dāng)結(jié)構(gòu)長度較大而厚度不大時(shí),可采用斜面分層澆筑方案。澆筑時(shí)混凝土一次澆筑到頂,讓混凝土自然流淌,形成一定的斜面。這時(shí)混凝土的振搗應(yīng)從下端開始,逐步向上,這種方案較適合泵送混凝土工藝,因?yàn)榭擅馊セ炷凛斔凸芊磸?fù)拆裝。
3分析大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因
3.1干縮裂縫。混凝土干縮主要和混凝土的水灰比、水泥的成分、水泥的用量、集料的性質(zhì)和用量、外加劑的用量等有關(guān)。是混凝土內(nèi)外水分蒸發(fā)程度不同而導(dǎo)致變形不同的結(jié)果:混凝土受外部條件的影響,表面水分損失過快,變形較大,內(nèi)部濕度變化較小變形較小,較大的表面干縮變形受到混凝土內(nèi)部約束,產(chǎn)生較大拉應(yīng)力而產(chǎn)生裂縫。
3.2塑性收縮裂縫。塑性收縮裂縫一般在干熱或大風(fēng)天氣出現(xiàn),裂縫多呈中間寬、兩端細(xì),且長短不一,互不連貫狀態(tài)。常發(fā)生在混凝土板或比表面積較大的墻面上,較短的裂縫一般長20~30cm,較長的裂縫可達(dá)2~3m,寬1~5mm。從外觀分為無規(guī)則網(wǎng)絡(luò)狀和稍有規(guī)則的斜紋狀或反映出混凝土布筋情況和混凝土構(gòu)件截面變化等規(guī)則的形狀,深度一般3~10cm,通常延伸不到混凝土板的邊緣。
3.3沉陷裂縫。沉陷裂縫的產(chǎn)生是由于結(jié)構(gòu)地基土質(zhì)不勻、松軟,或回填土不實(shí)或浸水而造成不均勻沉降所致?;蛘咭?yàn)槟0鍎偠炔蛔?,模板支撐間距過大或支撐底部松動(dòng)等導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)沉陷裂縫。特別是在冬季,模板支撐在凍土上,凍土化凍后產(chǎn)生不均勻沉降,致使混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫。
3.4溫度裂縫。溫度裂縫多發(fā)生在大體積混凝土表面或溫差變化較大地區(qū)的混凝土結(jié)構(gòu)中?;炷翝沧⒑螅谟不^程中,水泥水化產(chǎn)生大量的水化熱。由于混凝土的體積較大,大量的水化熱聚積在混凝土內(nèi)部而不易散發(fā),導(dǎo)致內(nèi)部溫度急劇上升。而混凝土表面散熱較快,這樣就形成內(nèi)外的較大溫差。較大的溫差造成混凝土內(nèi)部與外部熱脹冷縮的程度不同,使混凝土表面產(chǎn)生一定的拉應(yīng)力。當(dāng)拉應(yīng)力超過混凝土的抗拉強(qiáng)度極限時(shí),混凝土表面就會(huì)產(chǎn)生裂縫,這種裂縫多發(fā)生在混凝土施工中后期。
4.對(duì)大體積混凝土裂縫采用材料控制技術(shù)
4.1水泥的合理選取。優(yōu)先選用收縮小的或具有微膨脹性的水泥。因?yàn)檫@種水泥在水化膨脹期(1~5d)可產(chǎn)生一定的預(yù)壓應(yīng)力,而在水化后期預(yù)壓應(yīng)力部分抵消溫度徐變應(yīng)力,減少混凝土內(nèi)的拉應(yīng)力,提高混凝土的抗裂能力。
4.2骨料的合理選取。選擇線膨脹系數(shù)小、巖石彈性模量低、表面清潔無弱包裹層、級(jí)配良好的骨料,這樣可以獲得較小的空隙率及表面積,從而減少水泥的用量,降低水化熱,減少干縮,減小了混凝土裂縫的開展。
4.3盡可能減少水的用量?;炷辆哂须p重作用,水化反應(yīng)離不開水的存在,但多余水貯存于混凝土體內(nèi),不僅會(huì)對(duì)混凝土的凝膠體結(jié)構(gòu)和骨料與凝膠體間的界面過度區(qū)間的結(jié)構(gòu)發(fā)展帶來影響,而且一旦這些水分損失后,凝膠體體積會(huì)收縮,如果收縮產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力超過界面過度區(qū)間的抗力,就有可能在此界面區(qū)產(chǎn)生微裂縫,降低混凝土內(nèi)部抵抗拉應(yīng)力的能力。
5.加強(qiáng)混凝土的養(yǎng)護(hù)混凝土拌合物經(jīng)澆筑搗密后,即進(jìn)入靜置養(yǎng)護(hù)期,其中水泥和水逐漸起水化作用而增長強(qiáng)度。在這期間應(yīng)該設(shè)法為水泥的順利水化創(chuàng)造條件,稱混凝土的養(yǎng)護(hù)。水泥的水化要有一定的溫度和濕度的條件。溫度的高低主要影響水泥水化的速度,而濕度條件則影響水泥水化能力?;炷寥缭谘谉釟夂蛳聺仓?,又不及時(shí)灑水養(yǎng)護(hù),會(huì)使混凝土中的水分蒸發(fā)過快,出現(xiàn)脫水現(xiàn)象,使已形成凝膠狀態(tài)的水泥顆粒不能充分水化,不能轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的結(jié)晶而失去了粘結(jié)力,混凝土表面就會(huì)出現(xiàn)片狀或粉狀剝落,降低了混凝土的強(qiáng)度,另外,混凝土過早失水,還會(huì)因收縮變形而出現(xiàn)干縮裂縫,影響混凝土的整體性和耐久性。所以在一定溫度條件下混凝土養(yǎng)護(hù)的關(guān)鍵是防止混凝土脫水。
6.摻入外加劑與摻合材料提高混凝土耐久性
6.1粉煤灰?;炷林袚接梅勖夯液?,可提高混凝土的抗?jié)B性、耐久性,減少收縮,降低膠凝材料體系的水化熱,提高混凝土的抗拉強(qiáng)度,抑制堿集料反應(yīng),減少新拌混凝土的泌水等。這些諸多好處均將有利于提高混凝土的抗裂性能。但是同時(shí)會(huì)顯著降低混凝土的早期強(qiáng)度,對(duì)抗裂不利。試驗(yàn)表明,當(dāng)粉煤灰取代率超過20%時(shí),對(duì)混凝土早期強(qiáng)度影響較大,對(duì)于抗裂尤其不利。
6.2硅粉。(1)抗凍性:微硅粉在經(jīng)過300~500次快速凍解循環(huán),相對(duì)彈性模量隆低10~20%,而普通混凝土通過25~50次循環(huán),相對(duì)彈性模量隆低為30~73%.(2)早強(qiáng)性:微硅粉混凝土使誘導(dǎo)期縮短,具有早強(qiáng)的特性。(3)抗沖磨、控空蝕性:微硅粉混凝土比普通混凝土抗沖磨能力提高0.5~2.5倍,抗空蝕能力提高3~16倍。
6.3減水劑。緩凝高效減水劑能夠提高混凝土的抗拉強(qiáng)度,并對(duì)減少混凝土單位用水量和膠凝材料用量,改善新拌混凝土的工作度,提高硬化混凝土的力學(xué)、熱學(xué)、變形等性能起著極為重要的作用。
6.4引氣劑。引氣劑除了能顯著提高混凝土抗凍融循環(huán)和抗侵蝕環(huán)境的能力外,能起著降低新拌混凝土的泌水,提高混凝土的工作度,降低混凝土的彈性模量,優(yōu)化混凝土體內(nèi)微觀結(jié)構(gòu),提高混凝土的抗凍性能。
混凝土一般都采用柱塞泵泵送,泵送時(shí)會(huì)產(chǎn)生比較大的沖擊力,因此模板支撐系統(tǒng)必須經(jīng)過嚴(yán)格的計(jì)算,要復(fù)核鋼管強(qiáng)度、整體剛度、抗傾覆能力,并適當(dāng)加密立桿間距,減小和控制模板下?lián)铣潭?,以保證模板支撐系統(tǒng)有足夠的剛度來承受混凝土的澆筑沖力?;炷聊0逯蜗到y(tǒng)要做到構(gòu)造合理、重點(diǎn)加強(qiáng),特別是掃地桿不能缺少。模板拼縫要滿足施工及規(guī)范要求,做到不漏水、漏漿,為保證樓板厚度應(yīng)嚴(yán)格控制模板和混凝土頂標(biāo)高。
尤其要注意的是,樓面堆載不能過早。施工過程中,嚴(yán)格根據(jù)樓面混凝土實(shí)際強(qiáng)度確定下一層周轉(zhuǎn)材料和柱鋼筋的上樓面時(shí)間?,F(xiàn)澆板上不要過早上人、堆料、增加施工荷載,因混凝土澆筑后要有一個(gè)硬化過程,才會(huì)有強(qiáng)度,在這個(gè)過程中,應(yīng)對(duì)混凝土加以保養(yǎng),不能對(duì)混凝土施加任何外力。必須在混凝土強(qiáng)度達(dá)到1.2N/mm2以后,才允許在其上踩踏或安裝模板及支架??刂品椒ê芎?jiǎn)單,就是要求塔吊司機(jī)在接到項(xiàng)目部通知后方允許吊運(yùn)材料,并且注意嚴(yán)禁集中堆載,才可避免因人為因素造成破壞性裂縫。
2塑性收縮裂縫
塑性收縮裂縫出現(xiàn)在暴露于空氣中的混凝土表面,裂縫較淺,長短不一,短的僅20cm-30cm,長的可達(dá)2m-3m,寬Imm-5mm,裂縫互不連貫,類似干燥的泥漿面。
防止收縮裂縫的措施
2.1選用水泥時(shí),宜選用鋁酸三鈣谷量較低,細(xì)度不宜過細(xì),礦渣含量不宜過多的水泥,砂不宜用特細(xì)砂。在確定配合比時(shí),應(yīng)采用低水灰比,低水泥用量和低用水量,選用級(jí)配良好的砂子和石子。氣溫較低時(shí),在混凝土中摻加促凝刑,以加速混凝土的凝結(jié)和強(qiáng)度發(fā)展。
2.2澆筑混凝土前,將基層和模板澆水濕透,避免吸收混凝土中的水分。
2.3振搗密實(shí),減少混凝土的收縮量。施工中應(yīng)加強(qiáng)振搗,提高密實(shí)度,加強(qiáng)澆水養(yǎng)護(hù),延遲收縮發(fā)生,以避免在早期混凝土強(qiáng)度較低時(shí),出現(xiàn)過大的收縮而造成裂縫。
2.4混凝土澆筑后,在初凝前完成抹平工作,終凝前完成壓光工作。建議推廣二次抹壓工藝。抹光后及時(shí)用潮濕的草袋或塑料薄膜覆蓋,認(rèn)真養(yǎng)護(hù),也可噴涂混凝土養(yǎng)護(hù)劑。
2.5在氣溫高、風(fēng)速大、干燥的天氣時(shí)施工,加擋風(fēng)設(shè)施?;炷翝仓髴?yīng)及早進(jìn)行噴水養(yǎng)護(hù),使其保持濕潤。大面積混凝土宜澆完一段,養(yǎng)護(hù)一段。在炎熱季節(jié),需加強(qiáng)表面的抹壓和養(yǎng)護(hù)。必要時(shí)加設(shè)遮陽擋風(fēng)及噴霧設(shè)施等。
2.6采用合理的構(gòu)造措施。收縮裂縫多出現(xiàn)在伸縮縫間距過大的建筑中,有的建筑物溫度收縮的間距雖符合規(guī)范中使用要求,但由于施工周期長,結(jié)構(gòu)在較長時(shí)間內(nèi)為暴露在大氣中的露天結(jié)構(gòu),其收縮變化明顯比室內(nèi)結(jié)構(gòu)要大,因此,大多在施工期間出現(xiàn)裂縫,故在結(jié)構(gòu)中斷面薄弱處、應(yīng)力集中處宜采取各種加強(qiáng)措施。
2.7避免各種應(yīng)力疊加?;炷馏w積較大時(shí),要防止各種收縮應(yīng)力疊加,在結(jié)構(gòu)應(yīng)力復(fù)雜、應(yīng)力集中或應(yīng)力較大的部位,特別要防止出現(xiàn)過大的收縮應(yīng)力。
2.8摻加外加料。例如摻加膨脹劑可以抵消或大部分抵消混凝土的收縮應(yīng)力,從而控制裂縫的產(chǎn)生。
3溫度裂縫
水泥水化過程中放出大量的熱,且主要集中在澆筑后的前7d內(nèi),一般每克水泥可以放出502J的熱量,如果以水泥用量350kg/m3-550kg/m3來計(jì)算,每m3混凝土將放出17500kJ-27500kJ的熱量,從而使混凝土內(nèi)部溫度升高。尤其對(duì)大體積混凝土來說,這種現(xiàn)象更嚴(yán)重。因?yàn)榛炷羶?nèi)部和表面的散熱條件不同,所以,混凝生中心溫度低,形成溫度梯度,造成溫度變形和溫度應(yīng)力。溫度應(yīng)力和溫度成正比,當(dāng)這種溫度應(yīng)力超過混凝土的內(nèi)外約束應(yīng)力(包括混凝土抗拉強(qiáng)度)時(shí),就會(huì)產(chǎn)生裂縫。這種裂縫初期出現(xiàn)時(shí)很細(xì),隨著時(shí)間的發(fā)展而繼續(xù)擴(kuò)大,甚至達(dá)到貫穿的情況。
溫度裂縫的控制措施:
3.1考慮選擇粉煤灰水泥、礦渣水泥、火山灰水泥或復(fù)合水泥,對(duì)于體積較大的結(jié)構(gòu),應(yīng)優(yōu)先選擇中熱水泥甚至低熱水泥。其次,可充分利用混凝土后期強(qiáng)度,以減少水泥用量。為更好地控制水化熱所造成的溫度升高,減少溫度應(yīng)力,可根據(jù)工程結(jié)構(gòu)實(shí)際承受荷載時(shí)的情況,并和設(shè)計(jì)單位協(xié)商,以56d或90d抗壓強(qiáng)度代替28d抗壓強(qiáng)度作為設(shè)計(jì)強(qiáng)度。對(duì)大體積鋼筋混凝土基礎(chǔ)的高層建筑,28d不可能影響混凝土結(jié)構(gòu),特別是大體積鋼筋混凝土基礎(chǔ)施加設(shè)計(jì)荷載,因此,將試驗(yàn)混凝土標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度的齡期推遲到56d或90d是合理的。
3.2澆筑大體積混凝土結(jié)構(gòu)不得已而采用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥時(shí),應(yīng)考慮在保證強(qiáng)度指標(biāo)的情況下,摻加一定量活性摻合料(如粉煤灰、礦渣微粉等),活性摻合料對(duì)水泥的替代越大,降低混凝土溫升的效果越好。摻加粉煤灰混凝土的溫度和水化熱,在1d-28d齡期內(nèi),摻入粉煤灰的百分?jǐn)?shù)就是溫度和水化熱降低的百分?jǐn)?shù),即摻加20%粉煤灰的水泥混凝土,其溫升和水化熱約為未摻粉煤灰的水泥混凝土的80%,可見摻加粉煤灰對(duì)降低混凝土的水化熱和溫升的效果是非常顯著的。
3.3在混凝土中摻加一定量的具有減水、增塑、緩凝、引氣劑的外加劑,可以改善混凝土拌合物的流動(dòng)性、粘聚性和保水性。由于其減水作用和分散作用,在降低用水量和提高強(qiáng)度的同時(shí),還可以降低水化熱,推遲放熱峰的出現(xiàn)時(shí)間,因而減少溫度裂縫。
關(guān)鍵詞:現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板裂縫建筑設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
前言
自2001年起,蘇州市從預(yù)制多孔板體系轉(zhuǎn)化為商品混凝土現(xiàn)澆板體系。現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板在結(jié)構(gòu)安全和使用功能方面比預(yù)制板優(yōu)越得多,但是樓板裂縫不斷增加。大多數(shù)消費(fèi)者對(duì)樓板裂縫缺乏必要常識(shí),統(tǒng)視裂縫為有害,擔(dān)心樓板裂縫會(huì)引起建筑物倒塌,反應(yīng)極為敏感,近年來成為投訴熱點(diǎn),開發(fā)商和承包商為此的花費(fèi)亦逐年增長。
1樓板裂縫種類
1.1溫差裂縫
由于溫度變化,混凝土熱脹冷縮而形成的裂縫,此類裂縫一般集中在東西單元的房間、屋面層和上部樓層的樓板。
1.2結(jié)構(gòu)裂縫
雖然現(xiàn)澆樓板承載力均能滿足設(shè)計(jì)要求,但由于預(yù)制多孔板改為現(xiàn)澆板后,墻體剛度相對(duì)增大,樓板剛度相對(duì)減弱。因此在一些薄弱部位和截面突變處。往往容易產(chǎn)生一些結(jié)構(gòu)性裂縫。例如:墻角應(yīng)力集中處的45°斜裂縫,板端負(fù)彎矩較大處的板面裂縫等。
1.3構(gòu)造裂縫
PVC管處混凝土厚度減薄,容易出現(xiàn)裂縫。
1.4收縮裂縫
混凝土在塑性收縮、硬化收縮、碳化收縮、失水收縮過程中易形成各種收縮裂縫。
2樓板裂縫形式
2.145°斜裂縫
該裂縫常出現(xiàn)在墻角,特別是房屋東西兩端房間,呈45°狀。
2.2縱橫向裂縫
該裂縫一般出現(xiàn)在跨中、負(fù)彎距鋼筋端部、PVC電線暗管敷埋處。
2.3長裂縫
一部分房間預(yù)埋PVC電線管的板面上出現(xiàn)裂縫,裂縫寬度達(dá)0.2mm~0.3mm左右。這種裂縫僅在樓板表面出現(xiàn),板底無裂縫。
2.4不規(guī)則裂縫
裂縫出現(xiàn)部位形狀無規(guī)則,或散狀或龜裂狀。一般發(fā)生在房屋東西兩單元、閣樓頂層部位。
3從設(shè)計(jì)方面分析裂縫及控制方法
造成現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板開裂有設(shè)計(jì)原因、施工原因、材料原因,本文僅從設(shè)計(jì)方面進(jìn)行探討。隨著蘇州市經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展、建設(shè)任務(wù)增加迅猛,勘察設(shè)計(jì)隊(duì)伍亦在迅速擴(kuò)大,蘇州市住宅工程相當(dāng)一部分是由乙級(jí)和丙級(jí)設(shè)計(jì)單位承擔(dān)。住宅設(shè)計(jì)單位低資質(zhì),或由于設(shè)計(jì)市場(chǎng)管理的不到位,造成低資格設(shè)計(jì)人員掛靠設(shè)計(jì),而掛靠單位收取一定比例管理費(fèi)后,就盲目蓋章、簽字,根本不對(duì)圖紙的結(jié)構(gòu)安全、合理性、完整性等認(rèn)真審核。結(jié)果是一部分住宅工程勘察設(shè)計(jì)質(zhì)量低下,問題較多。另一個(gè)原因是,一些住宅開發(fā)商任意壓價(jià),片面降低勘察設(shè)計(jì)費(fèi),以收費(fèi)最低為主要條件選擇勘察設(shè)計(jì)單位,同時(shí)又不講合理設(shè)計(jì)時(shí)間,限期開工,逼迫提前出圖,造成施工圖設(shè)計(jì)深度不夠,問題必然較多。
3.1建筑設(shè)計(jì)方面原因
3.1.1斜屋面、露臺(tái)、外墻節(jié)能保溫措施不夠
蘇州市一年之內(nèi)氣溫變化較大,夏季最高溫度可達(dá)40℃以上,冬季溫度最低可達(dá)-4℃~-7℃,由于夏天室外墻體溫度高于室內(nèi)溫度,結(jié)構(gòu)外墻面在高溫下發(fā)生受熱膨脹,如果未采取保溫措施,在縱橫兩外墻面的變形對(duì)樓板產(chǎn)生牽拉作用下,東西單元的臥室樓板被外墻向外拉伸就容易引起裂縫。同樣,屋面如果未設(shè)保溫層,頂層樓板會(huì)因熱脹冷縮而引起開裂。
目前與溫度有關(guān)的裂縫計(jì)算公式有:
連續(xù)式約束條件下樓板、長板、剪力墻、大底板等最大約束應(yīng)力計(jì)算公式:
σ*xmax=-EaT1-1chβL2H(t,τ)(1)
或按時(shí)間增量的計(jì)算公式:
σ*xmax=∑ni=1Δσi=-a1-u∑ni=11-1chβiL2ΔTiεi(t)H(t,τ)(2)
當(dāng)應(yīng)力超過混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí),可求出裂縫間距:
Lmax=2EHCxarcchaTaT-εp(3)
L=1.5EHCxarcchaTaT-εp(4)
Lmin=12Lmax(5)
式中,T-包含水化熱、氣溫差及收縮當(dāng)量溫差。同號(hào)疊加,異號(hào)取差,由此可見,夏天炎熱季節(jié)澆筑混凝土到秋冬冷縮都是疊加的,拉應(yīng)力較大;
H(t,τ)-松弛系數(shù)。在保溫保濕養(yǎng)護(hù)條件下(緩慢降溫即緩慢收縮),松弛系數(shù)取0.3或0.5,當(dāng)寒潮襲擊或激烈干燥時(shí),松弛系數(shù)取0.8,應(yīng)力接近彈性應(yīng)力,容易開裂;
T=T1+T2+T3(T1為水化熱溫差、T2為氣溫差、T3為收縮當(dāng)量差,取代數(shù)和);
εp-混凝土的極限拉伸。級(jí)配不良,養(yǎng)護(hù)不佳,取0.5×10-4~0.8×10-4;正常級(jí)配,一般養(yǎng)護(hù),取1.0×10-4~1.5×10-4;級(jí)配良好,養(yǎng)護(hù)優(yōu)良,取2×10-4;配筋合理(細(xì)一些,密一些),可提高極限拉伸20%~40%。構(gòu)造配筋宜為0.3%~0.5%;
H-均拉層厚度(強(qiáng)約束區(qū));
E-混凝土彈性模量;
Cx-水平約束系數(shù);
ch、arcch-雙曲余弦及雙曲余弦反函數(shù);
a-線膨脹系數(shù),一般情況εp≤|aT|,當(dāng)εp≥|aT|時(shí)取εp=|aT|,[L]∞。
裂縫開展寬度:
δf=2ψEHCxaTthβL2(6)
δfmax=2ψEHCxaTthβLmax2(7)
δf=2ψEHCxaTthβLmin2(8)
β=CxEH(9)
式中,ψ-裂縫寬度經(jīng)驗(yàn)系數(shù);
Cx-約束系數(shù)。
3.1.2住宅長度超長
住宅平面超長,由于溫差和材料變形,會(huì)造成墻體和樓板橫向開裂。僅就長度而言,結(jié)構(gòu)長度與應(yīng)力呈非線性關(guān)系,如結(jié)構(gòu)長度小于規(guī)范要求,結(jié)構(gòu)內(nèi)力影響很小。
3.1.3平面形狀
當(dāng)住宅臥室沿長度、寬度方向尺寸變化,由于樓板剛度不一致,會(huì)產(chǎn)生不相同變形,引起薄弱部位開裂。
3.2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面原因
3.2.1近代國際上結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則是,整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)的功能必須滿足兩種狀態(tài)的要求:①承載力極限狀態(tài),以保證結(jié)構(gòu)不產(chǎn)生破壞,不失去平衡,不產(chǎn)生破壞時(shí)過大變形,不失去穩(wěn)定。②正常使用極限狀態(tài),以確保結(jié)構(gòu)不產(chǎn)生超過正常使用狀態(tài)的變形、裂縫及耐久性、振動(dòng)及其它影響使用的極限狀態(tài)。目前人們對(duì)第一極限狀態(tài)已給于足夠重視并嚴(yán)格執(zhí)行,而對(duì)第二種極限狀態(tài)卻經(jīng)常被忽視。
3.2.2從鋼筋混凝土現(xiàn)澆樓板各種受力體系分析,無論是按單向板設(shè)計(jì)還是按雙向板設(shè)計(jì),是單跨還是多跨連續(xù)板設(shè)計(jì);無論是板端支承在磚墻上還是支承在過梁或剪力墻內(nèi),受力狀態(tài)考慮都是局限于樓板平面的應(yīng)力變化(按彎矩配置抵抗正、負(fù)彎矩的受力鋼筋)、板平面的受剪變形。即使是考慮板端嵌固端節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生彎矩,也只是考慮板平面彎曲或屈曲所產(chǎn)生的應(yīng)力。在樓板受力體系分析時(shí),對(duì)于現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間在三維空間中如何分配內(nèi)力、協(xié)調(diào)變形,根本沒有考慮。
3.2.3目前不少設(shè)計(jì)人員只按單向板計(jì)算方法來設(shè)計(jì)配置樓板鋼筋,支座處僅設(shè)置分離式負(fù)彎矩鋼筋。由于計(jì)算受力與實(shí)際受力情況不符,單向高強(qiáng)鋼筋或粗鋼筋使混凝土樓面抗拉能力不均,局部較弱處易產(chǎn)生裂縫。部分設(shè)計(jì)人員對(duì)構(gòu)造配筋,放射筋設(shè)置不重視或不合理,薄弱環(huán)節(jié)無加強(qiáng)筋。
3.2.4結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)板內(nèi)布線引起裂縫的構(gòu)造考慮不夠。住宅電器、電信快速發(fā)展的今日,現(xiàn)澆樓板內(nèi)暗敷PVC電線管越來越多,甚至有些部位三根交錯(cuò)疊放,兩根管交錯(cuò)疊放更為普遍。PVC管錯(cuò)疊處板的抗彎高度大大降低,從而減弱了板的抗彎性能。
3.2.5對(duì)開口樓板,特別是開洞口比較大的雙向板,設(shè)計(jì)時(shí)往往只考慮樓板在豎向荷載作用下的洞口四周加強(qiáng)配筋。由于縱向的受力鋼筋被切斷,而忽視了板與墻體或板與梁的變形協(xié)調(diào)問題。這時(shí)如墻或梁的剛度較大,板的孔邊凹角處未必出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象,開洞板易發(fā)生翹曲。
3.3建筑設(shè)計(jì)控制措施
3.3.1屋面與外墻采取保溫措施按照國外建筑設(shè)計(jì)常規(guī)的做法,屋面設(shè)保溫隔熱層,使屋面的傳熱系數(shù)≤1.0W/m2·K;外墻外表面或內(nèi)表面相應(yīng)設(shè)置保溫隔熱層,同時(shí)外墻面宜采用淺色裝飾材料,增強(qiáng)熱反射,減少對(duì)日照熱量吸收。根據(jù)蘇州的具體情況,屋面和外墻的保溫設(shè)計(jì)應(yīng)通過熱工計(jì)算,在不同季節(jié)均應(yīng)能達(dá)到《夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》和《江蘇省民用建筑熱環(huán)境與節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》要求,徹底解決溫度應(yīng)力對(duì)屋面和墻體的破壞。
3.3.2適當(dāng)控制建筑物長度根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50010-2002)和《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50003-2001),為避免結(jié)構(gòu)由于溫度收縮應(yīng)力引起的開裂,宜采取設(shè)置伸縮縫,伸縮縫間距為30m~50m。多層住宅建筑控制長度建議不大于50m,高層應(yīng)控制在45m以內(nèi)。如果超過此長度,應(yīng)設(shè)置伸縮縫。超長量不大時(shí),可采用設(shè)置后澆帶的方法,以減少混凝土樓板收縮開裂。
3.3.3住宅平面形狀控制住宅平面宜規(guī)則,避免平面形狀突變。當(dāng)樓板平面形狀不規(guī)則時(shí),宜設(shè)置梁使之形成較規(guī)則平面。當(dāng)平面有凹口時(shí),凹口周邊樓板的配筋宜適當(dāng)加強(qiáng)。
3.4結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)控制措施
3.4.1工程裂縫產(chǎn)生的主要原因是混凝土的變形。如溫度變形、收縮變形、基礎(chǔ)不均勻沉降變形等,此類因變形引起的裂縫幾乎占到全部裂縫的80%以上。在變形作用下,結(jié)構(gòu)抗力取決于混凝土的抗拉性能,當(dāng)抗拉應(yīng)力超過設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí),應(yīng)驗(yàn)算裂縫間距,再根據(jù)裂縫間距驗(yàn)算裂縫寬度。
3.4.2現(xiàn)澆板板厚宜控制在跨度的1/30,最小板厚不宜小于110mm(廚房、浴廁、陽臺(tái)板最小厚度不小于90mm)。有交叉管線時(shí)板厚不宜小于120mm。
3.4.3樓板宜采用熱軋帶肋鋼筋以增加其握裹力,不宜采用光圓鋼筋。分布鋼筋與構(gòu)造鋼筋宜采用變形鋼筋來增加與現(xiàn)澆混凝土的握裹力,對(duì)控制樓板裂縫的效果較好。
3.4.4設(shè)計(jì)時(shí)注意構(gòu)造鋼筋的布置十分重要,它對(duì)構(gòu)造抗裂影響很大。對(duì)連續(xù)板不宜采用分離式配筋,應(yīng)采用上、下兩層連續(xù)式配筋;洞口處配加強(qiáng)筋;對(duì)混凝土梁的腰部增配構(gòu)造筋,其直徑為8mm~14mm,間距約200mm。
3.4.5屋面層陽角處、東西單元房間和跨度≥3.9m時(shí),應(yīng)設(shè)置雙層雙向鋼筋,陽角處鋼筋間距不宜大于100mm,跨度≥3.9m的樓板鋼筋間距不宜大于150mm??缍龋?.9m的現(xiàn)澆樓板上面負(fù)彎矩鋼筋應(yīng)一隔一拉通。外墻轉(zhuǎn)角處應(yīng)設(shè)置放射鋼筋,配筋范圍應(yīng)大于板跨的1/3,且長度不小于2.0m,每一轉(zhuǎn)角處放射鋼筋數(shù)量不少于7根,鋼筋間距不宜大于100mm。
3.4.6現(xiàn)澆樓板的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不宜大于C30,特殊情況須采用高強(qiáng)度等級(jí)混凝土或高強(qiáng)度等級(jí)水泥時(shí),要考慮采用低水化熱的水泥和加強(qiáng)澆水養(yǎng)護(hù),便于混凝土凝固時(shí)的水化熱釋放。
3.4.7在預(yù)埋PVC電線管時(shí),必須有一定的措施,PVC管要有支架固定,嚴(yán)禁兩根管線交叉疊放,確須交叉時(shí)應(yīng)采用專門設(shè)計(jì)的塑料接線盒,以防止塑料管在管線交叉對(duì)混凝土厚度削弱過多。在預(yù)埋電線管上部應(yīng)配置鋼筋網(wǎng)片,(4@100mm寬度600mm)。若用鐵管作為預(yù)埋管時(shí),宜采用內(nèi)壁涂塑黑鐵管,一方面既能保證黑鐵管(不鍍鋅鋼管)與混凝土的粘結(jié)力,同時(shí)也有利于穿線和不影響混凝土的計(jì)算高度。
3.4.8后澆帶處理
(1)后澆帶應(yīng)設(shè)置在對(duì)結(jié)構(gòu)受力影響較小部位,一般應(yīng)從梁、板的1/3跨部位通過或從縱橫相交部位或門洞口的連梁處通過。后澆帶間距不宜超過30m。
(2)后澆帶寬度為700mm~1000mm,板和墻鋼筋搭接長度應(yīng)不低于45d,且同一截面受力筋搭接不超過50%。梁、板主筋不宜斷開,使其保持一定聯(lián)系性。
(3)后澆帶澆筑時(shí)間不宜過早,以能將混凝土總降溫及收縮變形完成一半以上時(shí)間為佳。從目前混凝土的收縮量來看,估計(jì)3~6月方能取得明顯效果,最短不少于45天。在蘇州這樣軟土地區(qū),后澆帶澆筑時(shí)間應(yīng)在主體封頂以后,方可有效地釋放沉降的應(yīng)力。
(4)后澆帶中垃圾應(yīng)清理干凈,接縫應(yīng)密實(shí),新老混凝土界面用1:1水泥砂漿接漿。后澆帶混凝土強(qiáng)度等級(jí)比原混凝土強(qiáng)度等級(jí)提高一級(jí),且采用微膨脹混凝土,以防止新老混凝土界面產(chǎn)生裂縫。
(5)后澆帶混凝土接縫宜設(shè)置企口縫,混凝土澆筑溫度盡量與原老混凝土澆筑時(shí)溫度一致。
1,1混凝土是由水泥、摻合料、外加劑與水按一定比例配制而成的膠結(jié)漿體將分散的砂、石子經(jīng)攪拌而粘結(jié)在一起的氣硬性膠凝材料。它具有較高的抗壓強(qiáng)度和良好的耐久性,但其最顯著的特點(diǎn)就是抗拉強(qiáng)度低、抵抗變形的能力差并容易開裂產(chǎn)生裂縫,給人民的生產(chǎn)生活帶來了不便。為什么混凝土容易產(chǎn)生裂縫呢?
混凝土出現(xiàn)裂縫的原因很復(fù)雜,不能一概而論,要研究裂縫,我們首先要搞清楚什么是裂縫,有哪幾種裂縫。
裂縫是建筑施工中材料由于某種原因或幾種原因共同引起的結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生不連續(xù)的現(xiàn)象。而混凝土裂縫是指混凝土在溫度和濕度變化的條件下,硬化并產(chǎn)生體積變形,由于各種材料變形不一致,互相約束而產(chǎn)生初始應(yīng)力,造成在骨料與水泥石粘結(jié)面或水泥石本身之間出現(xiàn)肉眼看不見的微觀裂縫。其分布是不規(guī)則、不連貫的,但是在荷載作用下或進(jìn)一步產(chǎn)生溫差、于縮的情況下,裂縫開始發(fā)展,并逐漸互相串通,從而出現(xiàn)較大的連貫的肉眼可以看見的裂縫,稱為宏觀裂縫。
混凝土攪拌后是一種不定型的可塑性材料,其中水泥是混凝土增強(qiáng)的主要膠結(jié)材料。水泥的化學(xué)收縮與水泥的品種、標(biāo)號(hào)、細(xì)度、用量及施工工藝有關(guān)。一般來說,水泥的標(biāo)號(hào)越高、細(xì)度愈大、用量愈多,混凝土的收縮率也就隨之增加。混凝土在經(jīng)過收縮階段后,總的收縮率應(yīng)控制在0.05%左右?;炷潦湛s是其固有的物理特性,也是混凝土出現(xiàn)裂縫的根本原因。一般地在工程中出現(xiàn)裂縫的部位不同,產(chǎn)生裂縫的原因也不同。特別是泵送混凝土出現(xiàn)裂縫一般是難以避免的。關(guān)鍵在于正確認(rèn)識(shí)、及時(shí)處理,將工程質(zhì)量控制在允許的范圍內(nèi)。
1,2混凝土裂縫一般可以分為荷載裂縫和變形裂縫。荷載裂縫又可以分為外荷載裂縫和荷載次應(yīng)力裂縫;變形裂縫也可以分為材料自身變形裂縫和結(jié)構(gòu)變形裂縫。
(1)在荷載作用下,結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度或穩(wěn)定性不夠而出現(xiàn)的裂縫稱為荷載裂縫。這類裂縫主要是由于混凝土早期抗拉強(qiáng)度和彈性模量低,在外部荷載的作用下導(dǎo)致結(jié)構(gòu)變形,從而出現(xiàn)裂縫。
(2)由于溫度、收縮、不均勻沉降等所引起的裂縫稱為變形裂縫。這類裂縫是混凝土開裂的主要原因,具體原因如下:
①混凝土的收縮:收縮是混凝土的一個(gè)主要特征,對(duì)混凝土的性能有很大影響。由于收縮而產(chǎn)生的微觀裂縫一旦發(fā)展,則有可能引起結(jié)構(gòu)的開裂、變形甚至破壞。
②溫度應(yīng)力:混凝土內(nèi)的水泥在水化反應(yīng)過程中散發(fā)出大量熱量,是混凝土升溫,并與外部氣溫形成一定的溫差,從而產(chǎn)生溫度應(yīng)力,其大小與溫差有關(guān),并直接影響到混凝土的開裂及裂縫的寬度。
③配筋不足:配筋間距大,配筋率小的砼結(jié)構(gòu)開裂多。無筋混凝土比有筋混凝土開裂多。鋼筋的位置也要正確,保護(hù)層過大或過小都有可能導(dǎo)致混凝土開裂。
④混凝土材料及配合比:配合比設(shè)計(jì)不當(dāng),直接影響混凝土的抗拉強(qiáng)度,是造成混凝土開裂不
可忽視的原因。配合比不當(dāng)指水泥用量過大,水灰比大,含砂率不當(dāng),骨料種類不佳,選用外加劑
不當(dāng)?shù)?,這幾個(gè)因素也是互相影響的。
2,工程實(shí)例
針對(duì)以上分析,變形裂縫是混凝土裂縫的主要原因,要預(yù)防混凝土出現(xiàn)裂縫就要從防止變形來人手。在實(shí)際工程中要區(qū)別對(duì)待各種裂縫,根據(jù)實(shí)際情況解決問題?,F(xiàn)結(jié)合工程實(shí)例,討論一下工程中遇到的裂縫形式、成因、處理方法及效果。
2,1工程概況
A金融廣場(chǎng),位于溫州市龍灣區(qū)行政中心區(qū)。建筑面積92711m2,其中地下室13684m2。地下室采用獨(dú)立樁承臺(tái)基礎(chǔ)、基礎(chǔ)梁和大面積筏板基礎(chǔ)相結(jié)合。獨(dú)立樁承臺(tái)基礎(chǔ)分為一樁、兩樁和三樁分別編號(hào)為:CT1、CT2、CT3。本文對(duì)施工完畢的一樁承臺(tái)CT1為例,介紹施工工程中的裂縫情況。A金融廣場(chǎng)CT1施工時(shí)間為2008年10月15日,CTl為一樁獨(dú)立承臺(tái),尺寸為:2000mm(長)×2000mm(寬)×1800mm(厚),承臺(tái)混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度為C35,采用商品泵送混凝土,其配合比為:水泥(353)、砂子(768)、石子(1106)、水(153)、減水劑(1.756)施工結(jié)束后專人24小時(shí)養(yǎng)護(hù),養(yǎng)護(hù)期限為14天,養(yǎng)護(hù)期間逐漸發(fā)現(xiàn)臺(tái)面、臺(tái)側(cè)均出現(xiàn)不同程度的豎向裂縫,裂縫形狀大部分是豎直方向,處于臺(tái)身中下部,且基本是等臺(tái)身分部,臺(tái)前裂縫與臺(tái)背裂縫位置大致相同,屬于沿臺(tái)身前后貫通情況,實(shí)測(cè)裂縫寬度大致在0.3~2.0mm,長度在1.0~1.5m左右。
2,2裂縫原因分析
該承臺(tái)未承受施工荷載及使用荷載,可以排除外力產(chǎn)生裂縫,承臺(tái)下接2200mm×2200mm×150mmC15混凝土墊層基礎(chǔ),經(jīng)檢驗(yàn)未發(fā)現(xiàn)有裂縫,認(rèn)為基礎(chǔ)絕對(duì)剛性,因此可以排除基礎(chǔ)不均勻沉降導(dǎo)致的裂縫;從裂縫的規(guī)則性、均勻分布、走向一致,可以排除混凝土拌合不均勻造成的裂縫,考慮結(jié)構(gòu)物的尺寸特征及裂縫形態(tài),可以初步判斷可能有以下幾方面引起的:
(1)采用輸送泵澆筑,調(diào)整了水灰比及坍落度,水灰比增加,混凝土內(nèi)部水化后殘留多余水分,降低強(qiáng)度的同時(shí)增加了混凝土收縮量。
(2)該承臺(tái)采用一次澆注成型,相比多次澆筑成型,混凝土體積和表面積增大,相應(yīng)增加了混凝土結(jié)構(gòu)溫度應(yīng)變和收縮變形。
(3)承臺(tái)施工正值10月份,因環(huán)境溫度而養(yǎng)護(hù)不到位,特別是在氣溫變化較大的晝夜交替時(shí)間里,由于外界氣溫驟降,增加了混凝土內(nèi)外溫度梯度,又無法得到很好的散熱,由此產(chǎn)生的溫度應(yīng)力同樣是造成開裂的不利因素。
2,3混凝土裂縫的處理方法
混凝土結(jié)構(gòu)裂縫出現(xiàn)后,應(yīng)根據(jù)裂縫的部位和性質(zhì),分別采取措施及時(shí)處理,確保建筑物的質(zhì)量和安全。
2,3,1經(jīng)調(diào)查計(jì)算分析,確認(rèn)裂縫不會(huì)降低承載能力的情況下,可采用一下措施:
(1)表面覆蓋修補(bǔ)法:表面修補(bǔ)法是一種簡(jiǎn)單、常見的修補(bǔ)方法,它主要適用于穩(wěn)定和對(duì)結(jié)構(gòu)承載能力沒有影響的表面裂縫以及深進(jìn)裂縫的處理。該法適用于裂縫較窄,用以恢復(fù)構(gòu)件表面美觀和提高耐久性時(shí)所用,常用的處理措施是在裂縫表面拌水泥漿、環(huán)氧膠泥或在混凝土表面涂刷油漆、瀝青等防腐材料,在防護(hù)的同時(shí)為了防止混凝土受各種作用的影響而繼續(xù)開裂,通常可以采用在裂縫的表面貼玻璃纖維布等措施,以防止裂縫繼續(xù)開裂。
(2)低壓化學(xué)灌漿、嵌縫封堵法:灌漿法主要適用與對(duì)結(jié)構(gòu)整體性有影響或有防滲要求的混凝土裂縫的修補(bǔ),它是利用壓力設(shè)備將水泥漿、環(huán)氧樹脂、甲基苯烯酸酯、聚氨酯等膠凝材料壓人混凝土的裂縫中,膠凝材料硬化后與混凝土形成一個(gè)整體,從而起到封堵加固的目的。
嵌縫法是裂縫封堵中最常用的一種方法,它通常是沿裂縫表面鑿成v型或u型槽,在槽中嵌填塑性或剛性止水材料,以達(dá)到封閉裂縫的目的。常用的塑性材料有聚氯乙烯膠泥、塑料油膏、丁基橡膠等;常用的剛性止水材料為聚合物水泥砂漿。
2,3,2當(dāng)裂縫影響到整個(gè)混凝土結(jié)構(gòu)的安全性能時(shí),就要考慮采取結(jié)構(gòu)加固法對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行處理??刹扇∫韵路椒ㄟM(jìn)行加固,此方法屬于結(jié)構(gòu)加固,必須要經(jīng)過專業(yè)人員的計(jì)算同意后方可進(jìn)行加固。
(1)圍套加固法:在周圍尺寸允許的情況下,在結(jié)構(gòu)外部一側(cè)或數(shù)側(cè)外包鋼筋混凝土圍套,以增加鋼筋和截面,提高其承載力;對(duì)構(gòu)件裂縫嚴(yán)重,尚未破碎裂透或一側(cè)破碎的,將裂縫部位的鋼筋保護(hù)層鑿去,外包鋼絲網(wǎng)一層;大型設(shè)備基礎(chǔ)一般采取增設(shè)鋼板箍帶,增加環(huán)向抗拉強(qiáng)度的方法來處理。
(2)鋼箍加固法:在結(jié)構(gòu)裂縫部位四周加u型螺栓或型鋼套箍,以防止裂縫擴(kuò)大和提高結(jié)構(gòu)的剛度及承載能力。
(3)粘貼加固法:將鋼板或型鋼用改性環(huán)氧樹脂和粘結(jié)劑粘貼到構(gòu)件混凝土裂縫部位表面,使鋼板或型鋼與混凝土連成整體共同工作。
裂縫在混凝土結(jié)構(gòu)中是一種普遍的現(xiàn)象,在一定程度上不能完全避免。但是裂縫的出現(xiàn)不僅會(huì)影響到建筑物的美觀、結(jié)構(gòu)的整體性和剛度,還會(huì)引起鋼筋的銹蝕,加速混凝土的碳化,降低混凝土的使用耐久性和抗疲勞、抗?jié)B能力,給人們的使用帶了極大的不便。因此我們要通過上述方法盡量避免裂縫的出現(xiàn),當(dāng)混凝土裂縫出現(xiàn)時(shí),一定要采取相應(yīng)的處理措施將其控制在質(zhì)量允許的范圍內(nèi),消除安全隱患,給人們的生產(chǎn)生活帶來方便。
⑤養(yǎng)護(hù)條件:養(yǎng)護(hù)是使混凝土正常硬化的重要手段。養(yǎng)護(hù)條件對(duì)裂縫的出現(xiàn)有著關(guān)鍵的影響。在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下,混凝土硬化正常,不會(huì)開裂,但是只適應(yīng)與試塊或是工廠的預(yù)制件生產(chǎn),現(xiàn)場(chǎng)施工中不可能擁有這種條件。現(xiàn)場(chǎng)混凝土養(yǎng)護(hù)越接近標(biāo)準(zhǔn)條件,混凝土開裂的可能性就越小。
⑥施工質(zhì)量:混凝土澆筑施工中,振搗不均勻或是漏振等情況,會(huì)造成混凝土離析、密實(shí)度差,降低結(jié)構(gòu)的整體強(qiáng)度?;炷羶?nèi)部氣泡不能完全排除時(shí),鋼筋表面的氣泡則會(huì)降低混凝土與鋼筋的粘結(jié)力。鋼筋若受到過多振動(dòng),則水泥漿在鋼筋周圍密集,也會(huì)大大降低粘結(jié)力。
2,工程實(shí)例
針對(duì)以上分析,變形裂縫是混凝土裂縫的主要原因,要預(yù)防混凝土出現(xiàn)裂縫就要從防止變形來人手。在實(shí)際工程中要區(qū)別對(duì)待各種裂縫,根據(jù)實(shí)際情況解決問題?,F(xiàn)結(jié)合工程實(shí)例,討論一下工程中遇到的裂縫形式、成因、處理方法及效果。
2,1工程概況
A金融廣場(chǎng),位于溫州市龍灣區(qū)行政中心區(qū)。建筑面積92711m2,其中地下室13684m2。地下室采用獨(dú)立樁承臺(tái)基礎(chǔ)、基礎(chǔ)梁和大面積筏板基礎(chǔ)相結(jié)合。獨(dú)立樁承臺(tái)基礎(chǔ)分為一樁、兩樁和三樁分別編號(hào)為:CT1、CT2、CT3。本文對(duì)施工完畢的一樁承臺(tái)CT1為例,介紹施工工程中的裂縫情況。A金融廣場(chǎng)CT1施工時(shí)間為2008年10月15日,CTl為一樁獨(dú)立承臺(tái),尺寸為:2000mm(長)×2000mm(寬)×1800mm(厚),承臺(tái)混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度為C35,采用商品泵送混凝土,其配合比為:水泥(353)、砂子(768)、石子(1106)、水(153)、減水劑(1.756)施工結(jié)束后專人24小時(shí)養(yǎng)護(hù),養(yǎng)護(hù)期限為14天,養(yǎng)護(hù)期間逐漸發(fā)現(xiàn)臺(tái)面、臺(tái)側(cè)均出現(xiàn)不同程度的豎向裂縫,裂縫形狀大部分是豎直方向,處于臺(tái)身中下部,且基本是等臺(tái)身分部,臺(tái)前裂縫與臺(tái)背裂縫位置大致相同,屬于沿臺(tái)身前后貫通情況,實(shí)測(cè)裂縫寬度大致在0.3~2.0mm,長度在1.0~1.5m左右。
2,2裂縫原因分析
該承臺(tái)未承受施工荷載及使用荷載,可以排除外力產(chǎn)生裂縫,承臺(tái)下接2200mm×2200mm×150mmC15混凝土墊層基礎(chǔ),經(jīng)檢驗(yàn)未發(fā)現(xiàn)有裂縫,認(rèn)為基礎(chǔ)絕對(duì)剛性,因此可以排除基礎(chǔ)不均勻沉降導(dǎo)致的裂縫;從裂縫的規(guī)則性、均勻分布、走向一致,可以排除混凝土拌合不均勻造成的裂縫,考慮結(jié)構(gòu)物的尺寸特征及裂縫形態(tài),可以初步判斷可能有以下幾方面引起的:
(1)采用輸送泵澆筑,調(diào)整了水灰比及坍落度,水灰比增加,混凝土內(nèi)部水化后殘留多余水分,降低強(qiáng)度的同時(shí)增加了混凝土收縮量。
(2)該承臺(tái)采用一次澆注成型,相比多次澆筑成型,混凝土體積和表面積增大,相應(yīng)增加了混凝土結(jié)構(gòu)溫度應(yīng)變和收縮變形。
(3)承臺(tái)施工正值10月份,因環(huán)境溫度而養(yǎng)護(hù)不到位,特別是在氣溫變化較大的晝夜交替時(shí)間里,由于外界氣溫驟降,增加了混凝土內(nèi)外溫度梯度,又無法得到很好的散熱,由此產(chǎn)生的溫度應(yīng)力同樣是造成開裂的不利因素。
2,3混凝土裂縫的處理方法
混凝土結(jié)構(gòu)裂縫出現(xiàn)后,應(yīng)根據(jù)裂縫的部位和性質(zhì),分別采取措施及時(shí)處理,確保建筑物的質(zhì)量和安全。
2,3,1經(jīng)調(diào)查計(jì)算分析,確認(rèn)裂縫不會(huì)降低承載能力的情況下,可采用一下措施:
(1)表面覆蓋修補(bǔ)法:表面修補(bǔ)法是一種簡(jiǎn)單、常見的修補(bǔ)方法,它主要適用于穩(wěn)定和對(duì)結(jié)構(gòu)承載能力沒有影響的表面裂縫以及深進(jìn)裂縫的處理。該法適用于裂縫較窄,用以恢復(fù)構(gòu)件表面美觀和提高耐久性時(shí)所用,常用的處理措施是在裂縫表面拌水泥漿、環(huán)氧膠泥或在混凝土表面涂刷油漆、瀝青等防腐材料,在防護(hù)的同時(shí)為了防止混凝土受各種作用的影響而繼續(xù)開裂,通??梢圆捎迷诹芽p的表面貼玻璃纖維布等措施,以防止裂縫繼續(xù)開裂。
(2)低壓化學(xué)灌漿、嵌縫封堵法:灌漿法主要適用與對(duì)結(jié)構(gòu)整體性有影響或有防滲要求的混凝土裂縫的修補(bǔ),它是利用壓力設(shè)備將水泥漿、環(huán)氧樹脂、甲基苯烯酸酯、聚氨酯等膠凝材料壓人混凝土的裂縫中,膠凝材料硬化后與混凝土形成一個(gè)整體,從而起到封堵加固的目的。
嵌縫法是裂縫封堵中最常用的一種方法,它通常是沿裂縫表面鑿成v型或u型槽,在槽中嵌填塑性或剛性止水材料,以達(dá)到封閉裂縫的目的。常用的塑性材料有聚氯乙烯膠泥、塑料油膏、丁基橡膠等;常用的剛性止水材料為聚合物水泥砂漿。
2,3,2當(dāng)裂縫影響到整個(gè)混凝土結(jié)構(gòu)的安全性能時(shí),就要考慮采取結(jié)構(gòu)加固法對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行處理??刹扇∫韵路椒ㄟM(jìn)行加固,此方法屬于結(jié)構(gòu)加固,必須要經(jīng)過專業(yè)人員的計(jì)算同意后方可進(jìn)行加固。
(1)圍套加固法:在周圍尺寸允許的情況下,在結(jié)構(gòu)外部一側(cè)或數(shù)側(cè)外包鋼筋混凝土圍套,以增加鋼筋和截面,提高其承載力;對(duì)構(gòu)件裂縫嚴(yán)重,尚未破碎裂透或一側(cè)破碎的,將裂縫部位的鋼筋保護(hù)層鑿去,外包鋼絲網(wǎng)一層;大型設(shè)備基礎(chǔ)一般采取增設(shè)鋼板箍帶,增加環(huán)向抗拉強(qiáng)度的方法來處理。
(2)鋼箍加固法:在結(jié)構(gòu)裂縫部位四周加u型螺栓或型鋼套箍,以防止裂縫擴(kuò)大和提高結(jié)構(gòu)的剛度及承載能力。
(3)粘貼加固法:將鋼板或型鋼用改性環(huán)氧樹脂和粘結(jié)劑粘貼到構(gòu)件混凝土裂縫部位表面,使鋼板或型鋼與混凝土連成整體共同工作。
裂縫在混凝土結(jié)構(gòu)中是一種普遍的現(xiàn)象,在一定程度上不能完全避免。但是裂縫的出現(xiàn)不僅會(huì)影響到建筑物的美觀、結(jié)構(gòu)的整體性和剛度,還會(huì)引起鋼筋的銹蝕,加速混凝土的碳化,降低混凝土的使用耐久性和抗疲勞、抗?jié)B能力,給人們的使用帶了極大的不便。因此我們要通過上述方法盡量避免裂縫的出現(xiàn),當(dāng)混凝土裂縫出現(xiàn)時(shí),一定要采取相應(yīng)的處理措施將其控制在質(zhì)量允許的范圍內(nèi),消除安全隱患,給人們的生產(chǎn)生活帶來方便。
論文摘要:水泥混凝土路面裂縫對(duì)路面使用性能和使用年限都有很大影響。產(chǎn)生裂縫原因很多,文章從施工材料、基層強(qiáng)度以及施工操作、道路排水等方面進(jìn)行分析。
1前言
水泥混凝土路面裂縫是一種極易發(fā)生的常見病害。它可造成板塊斷裂.致使地表水下滲而導(dǎo)致路面基層承載力降低,進(jìn)而引起錯(cuò)板、唧泥和混凝土路面板破碎,嚴(yán)重影響水泥混凝土路面的使用性能和使用年限,增加了行車的不安全因素。水泥混凝土路面破壞后,修復(fù)難度大、養(yǎng)生期長、影響交通,而且維修費(fèi)用高。因此,防止水泥混凝土路面裂縫的出現(xiàn)有著重要意義。導(dǎo)致水泥混凝土路面裂縫產(chǎn)生的原因很多,也比較復(fù)雜。這里就幾個(gè)主要方面進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。
2路面自身原因?qū)е旅姘彘_裂
(1)原材料因素
施工中嚴(yán)格把住材料關(guān),是保證混凝土質(zhì)量的前提。材料是構(gòu)成混凝土路面的主體,粗集料不具有良好的級(jí)配,針片狀顆粒含量太高;細(xì)集料和粗集料中含泥量過高,會(huì)降低了混合料的粘結(jié)度;所用水泥安定差或已過期;組成材料的級(jí)配不符合標(biāo)準(zhǔn)。那么這樣的材料組成的混凝土路面面板的彎拉應(yīng)力就達(dá)不到設(shè)計(jì)要求,很容易在施工期間產(chǎn)生不規(guī)則斷裂,或在使用過程出現(xiàn)更多的病害。因此水泥、碎石、砂、水等原材料在使用前進(jìn)行試驗(yàn)與檢驗(yàn)是極重要的,要做到不合格的材料堅(jiān)決不得使用,粗、細(xì)骨料級(jí)配要合理。
(2)混凝土配合比因素
嚴(yán)格控制混合料組成配合比,使施工配合比與設(shè)計(jì)配合比相符合。在施工中要經(jīng)常檢查骨料的級(jí)配和雜質(zhì),發(fā)現(xiàn)所購進(jìn)的骨料級(jí)配與原試驗(yàn)級(jí)配不符時(shí),必須及時(shí)調(diào)整施工配合比,同時(shí)還要檢查含泥量,使其不能超標(biāo)。而在施工中最應(yīng)注意的是水灰比的控制,如果水灰比忽大忽小,在攤鋪時(shí)又不注意攤鋪的均勻性,就會(huì)造成水灰比的不同片塊,在其交界結(jié)合部,由于凝固收縮率或受熱膨脹率不同,在結(jié)合部位形成裂縫和斷板的情況;如果水灰比過大,混合料便偏稀,在其凝固成型時(shí),收縮率就大,一旦縮縫設(shè)置和施工仍按正常進(jìn)行,就會(huì)造成縮縫間距相對(duì)過長,從而易在較大的收縮應(yīng)變作用下形成裂縫,如果進(jìn)一步發(fā)展,還可以形成貫通的混凝土路面斷板,因此,在施工中要嚴(yán)格把住混合料的配比關(guān),特別是水灰比這一關(guān)。
(3)混凝土路面施工工藝因素
攪拌時(shí)間不夠,材料拌和不均勻;振搗不密實(shí),有漏振或過振情況都將導(dǎo)致混凝土整體強(qiáng)度不一致,因此在施工中水泥混凝土必須振搗均勻密實(shí)。如果水泥混凝土振搗不均勻,將造成水泥混凝土的密實(shí)度不均勻。在密度小的區(qū)域內(nèi)混凝土面板下部多成蜂窩和空洞狀,形成了承受應(yīng)力的薄弱部位或區(qū)域,從而易使面板產(chǎn)生斷板。
在混凝土澆筑過程中,要始終保持施工作業(yè)的連續(xù)性,一旦出現(xiàn)間斷作業(yè),必須設(shè)置一道施工縫,并布置傳力桿,以防止因不設(shè)施工縫而出現(xiàn)斷板的現(xiàn)象。在施工中突然遇到雷陣雨氣候的情況,應(yīng)及時(shí)采取措施,對(duì)已形成強(qiáng)度的混凝土板應(yīng)加快切縫進(jìn)度,減少冷收縮裂縫的產(chǎn)生。
正確安裝傳力桿可以防止斷板。傳力桿的安裝必須遵照規(guī)范要求,按設(shè)計(jì)進(jìn)行,使傳力桿與道路中心線及路面平行。如果傳力桿安裝偏斜,則在傳力過程中會(huì)將混凝土頂破,從而形成裂縫而斷板。正確地在縱坡變化處、平曲線及構(gòu)造物結(jié)合部設(shè)置脹縫,是預(yù)防斷板的有力措施??v坡變化處、平曲線及構(gòu)造物結(jié)合部都是應(yīng)力應(yīng)變集中的位置,在此處設(shè)置脹縫,是減少或釋放應(yīng)力應(yīng)變的最佳方案,它可以大大降低在此處的斷板率。
施工中及時(shí)正確地切縫是預(yù)防斷板的有力措施。因混凝土拌和后水化熱較高,初凝早,收縮大,在夏季施工時(shí),熱量散失慢,會(huì)形成較大的溫度應(yīng)力,此應(yīng)力會(huì)迅速集中于薄弱環(huán)節(jié),當(dāng)水泥達(dá)到終凝后,水泥混凝土即告凝固成型,這時(shí)水泥混凝土體收縮變形也在不斷進(jìn)行,并產(chǎn)生了較大的拉應(yīng)力,當(dāng)混凝土路面面板與基層之間的摩擦力大于這個(gè)成型凝固產(chǎn)生的收縮拉應(yīng)力時(shí),在混凝土面板承受拉應(yīng)力最薄弱的位置就會(huì)被拉斷而產(chǎn)生斷板。一旦強(qiáng)度允許,及時(shí)切縫能有效地引導(dǎo)裂縫在預(yù)定的切縫位置上斷裂,故避免了不規(guī)則的斷板。
故施工過程中嚴(yán)格控制混凝土路面各工序的施工工序質(zhì)量,尤其要注意"振搗密實(shí)"。搞好施工縫、縮縫、脹縫的處治,盡可能用水化熱小、初凝慢的水泥,并適時(shí)掌握切縫時(shí)間,保證切縫的有效性。
(4)水泥混凝土面層養(yǎng)生不規(guī)范
夏季氣溫高,風(fēng)力大使水分損失較快,加上灑水不及時(shí)、不均勻,造成混凝土強(qiáng)度降低,水析出速度過快造成拉應(yīng)力迅速增加,在未到切縫時(shí)間時(shí),產(chǎn)生斷板。所以在施工中要注意盡量避免在溫差大天氣或大風(fēng)天氣施工,或者當(dāng)混凝土澆筑完畢后立即采用遮陽、灑水、噴灑養(yǎng)護(hù)劑等措施,使混凝土體的表面始終保持潮濕,確保晝夜溫差不至太大,以預(yù)防面板斷裂。
嚴(yán)格控制開放交通的時(shí)間,加強(qiáng)養(yǎng)生和養(yǎng)護(hù)。水泥混凝土路面澆筑完畢后必須達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后方可開放交通,并對(duì)其及時(shí)進(jìn)行養(yǎng)生、灑水、清掃,保證表面的濕度,夏季高溫季節(jié)更要及時(shí)覆蓋避免陽光曝曬,確?;炷谅访鏉駶?、整潔,防止因缺水養(yǎng)生而產(chǎn)生干縮裂或斷板。3路面基層方面的原因
路面基層材料拌和不均勻會(huì)使路面基層的強(qiáng)度差異較大.沉降大小不一,極易造成路面板開裂?;鶎悠秸炔环弦?,必然使水泥混凝土路面厚度不等.在達(dá)不到設(shè)計(jì)厚度的地方為薄弱點(diǎn).在荷載作用下該處很容易開裂。路基軟弱或路面基層強(qiáng)度不足.沉降量過大和在人工結(jié)構(gòu)物與路堤銜接處、新舊路結(jié)合部位的較大沉降差都會(huì)使水泥混凝土路面出現(xiàn)裂縫。
路面結(jié)構(gòu)不合理。公路建設(shè)施工中,早期的水泥混凝土道路大都采用水泥、石灰穩(wěn)定土材料鋪筑路基。利用這種材料作為水泥混凝土路面的基層是不適宜的,因?yàn)樵摲N材料的水穩(wěn)定性較差,被水浸泡后一旦有行車荷載的反復(fù)作用,很快就會(huì)形成唧泥,造成板底掏空,致使道板局部受力不均勻,引發(fā)路面破損。
養(yǎng)生條件差,早期通車,致使基層強(qiáng)度降低,基層產(chǎn)生裂縫。這種裂縫會(huì)反射到面層,基層具有調(diào)節(jié)路面板與土基之間的受力狀態(tài)、緩和或降低水、濕度對(duì)土基的影響,良好的承載、擴(kuò)載作用,提高路面的整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度,改善路面板的工作條件,同時(shí)改善施工條件,保證面層厚度均勻和保護(hù)碾壓平整的土基或墊層,有利于提高路面施工質(zhì)量。因此路面基層的施工質(zhì)量同樣要嚴(yán)格控制。
其它情況如路基及基層排水不良,長期受水浸泡,引起路基及基層失穩(wěn)或強(qiáng)度不足,使路面產(chǎn)生不規(guī)則斷裂;車輛增長速度過快,超載和超限車增多使混凝土路面在使用期內(nèi)超過規(guī)范要求,從而導(dǎo)致斷板。這就需要設(shè)計(jì)部門在設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮各方面不利因素對(duì)使用期道路的影響,建設(shè)部門加大資金投入,提高道路等級(jí),各職能部門加大公路運(yùn)營綜合治理力度。
4道路排水系統(tǒng)方面的原因
"百害水為先",對(duì)水泥混凝土道路來說,首先要考慮的問題是對(duì)水的防治。如果排水系統(tǒng)存在缺陷,使本應(yīng)及時(shí)排走的水大量滯留在路上無法外排.勢(shì)必造成路面積水下滲至路基,導(dǎo)致路基強(qiáng)度的局部軟弱.從而出現(xiàn)大面積的嚴(yán)重病害。
5結(jié)束語
為減少水泥混凝土路面裂縫的產(chǎn)生,應(yīng)從施工材料選擇、基層強(qiáng)度控制、施工及道路排水等多方面控制,嚴(yán)把質(zhì)量關(guān),控制好每個(gè)環(huán)節(jié)每道工序.嚴(yán)格按照國家有關(guān)規(guī)范、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施工.是保證工程質(zhì)量避免病害的前提和基礎(chǔ)。本文僅是對(duì)水泥混凝土路面裂縫原因作了一些分析、總結(jié),文中的不足、不當(dāng)之處還望各位同行予以批評(píng)指正。
參考文獻(xiàn)