[楼板裂缝产生机理及对变形作用的研究] 楼板裂缝

  摘要:当前经济建设的飞跃发展,近年兴建的各类商品建筑楼房不断增加,国家规定的商品混凝土及泵送混凝土的应用日益普及,但现浇楼板及屋面板裂缝现象也越发突出,下面就针对由于建筑物变性作用引起裂缝的问题进行探讨。
  关键词:楼板裂缝 钢筋模板 混凝土 温度应力 养护
  
  住宅楼现浇混凝土楼板裂缝问题与渗漏问题是目前居民住宅质量投诉的重点,而从剪力墙结构与砖混多层结构投诉情况来看,砖混结构裂缝发生率更高,大部分裂缝表现为表面龟裂,也有贯穿裂缝,既有纵向、横向,也有斜向以及无规则裂缝。一般对实际使用无多大危害,但仍应进行有效控制,特别是避免有害裂缝的发生。本文结合多年的工作经验,对楼板裂缝产生的原因及修复措施进行了探讨。
  一、楼板裂缝特点
  裂缝最多的是房屋西南向阳角处,或外侧发生45度左右的楼地面斜角裂缝。有些呈断裂贯穿状,即从板面和板底均可见,不仅影响外观,还可引起渗漏、钢筋腐蚀和混凝土碳化等,影响建筑物的耐久性,并给用户带来严重的不安全感,此类通病在现浇搂板的任何一种类型的建筑中都普遍存在。
  二、混凝土裂缝产生机理
  混凝土作为一种复合建筑材料,由于其组成材料的多样化以及各组成材料间物理化学作用的多变化,致使混凝土的物理力学性能与很多因素有关,混凝土抗压性能良好而抗拉性能很差,抗拉强度只有抗压强度的1/8-1/20,并且不与抗压强度成比例地增加,其极限拉伸变形很小,因而极易产生裂缝。通过近代仪器己经发现混凝土在受荷载以前,在硬化后的混凝土内部,尤其是在胶结料与骨料的界面上总是存在着大量的微观裂缝,其分布有随机性,而这些裂缝在外界荷载作用下或环境变化时会发展而形成可见宏观裂缝,目前规范或规程按计算控制的主要是宏观裂缝。对于荷载引起的裂缝,当构件中的主拉应力大于混凝土的抗拉强度或主拉应变大于混凝土的极限拉伸应变时混凝土就会产生裂缝,如受弯构件受拉区的弯曲裂缝、弯剪裂缝等。温度引起的裂缝一种情况是大体积混凝土因水泥水化热导致内外温差过大所引起的温度应力超过混凝土早期抗拉强度时引起的裂缝,另一类是混凝土因环境温度变化而产生膨胀或收缩变形,其中收缩变形又受到外界的约束或内部钢筋的阻碍而产生裂缝。
  其它还包括混凝土硬化前产生的表面裂缝、混凝土收缩变形时受到约束产生的裂缝、材料不良引起的裂缝等。
  对于目前住宅现浇楼板存在的裂缝问题同样没有形成比较一致的处理意见,而更多的是从设计上采取一定构造措施、施工中加强混凝土配合比控制和养护等几方面提出相关建议,从实际效果来看确实收到了一定成效,但楼板裂缝的形成原因确实有其特殊性和复杂性,无法以一般大体积混凝土裂缝控制、非荷载原因来解释分析,对于砖混结构、剪力墙结构等也有其截然不同的分布规律和形态特征。
  三、变形作用引起的楼板裂缝分析
  1、温度应力引起的裂缝分析
  根据温度应力的形成过程可分为以下三个阶段:
  (1)早期:自浇筑混凝土开始至水泥放热基本结束,一般约30天。这个阶段的两个特征,一是水泥放出大量的水化热,二是混凝上弹性模量的急剧变化。由于弹性模量的变化,这一时期在混凝土内形成残余应力。(2)中期:自水泥放热作用基本结束时起至混凝土冷却到稳定温度时止,这个时期中,温度应力主要是由于混凝土的冷却及外界气温变化所引起,这些应力与早期形成的残余应力相叠加,在此期间混凝上的弹性模量变化不大。(3)晚期:混凝土完全冷却以后的运转时期。温度应力主要是外界气温变化所引起,这些应力与前两种的残余应力相迭加。根据温度应力引起的原因可分为两类:(a)自生应力:边界上没有任何约束或完全静止的结构,如果内部温度是非线性分布的,由于结构本身互相约束而出现的温度应力。(b)约束应力:结构的全部或部分边界受到外界的约束,不能自由变形而引起的应力。这两种温度应力往往和混凝土的干缩所引起的应力共同作用。要想根据已知的温度准确分析出温度应力的分布、大小是一项比较复杂的工作。在大多数情况下,需要依靠模型试验或数值计算。混凝土的徐变使温度应力有相当大的松驰,计算温度应力时,必须考虑徐变的影响,具体计算这里就不再细述。
  2、混凝土收缩引起的裂缝
  收缩裂缝顾名思义其产生原因就是混凝土硬化后水份蒸发体积收缩。从理论上讲当混凝土在无任何约束而处于自由收缩时,不会产生裂缝的,而实际工程中,混凝土总是受到各种约束的,如两端的约束、内部配制钢筋的约束等。由于混凝土收缩过程中受到约束,因而内部产生拉应力,当拉应力大于混凝土的抗拉强度时,就会产生收缩裂缝。一般来讲,混凝土受到的约束越大,其产生的收缩裂缝越多或越宽。由于混凝土体积收缩是因为水份蒸发、干燥导致的,因而收缩裂缝也通常称为干缩裂缝。
  一般情况下,几个月以后,混凝土体内多余水份蒸发已基本完成,混凝土内湿度与环境湿度基本趋于一致,因而收缩裂缝的宽度发展也趋于停止,处于相对稳定状况。当然,之后还将随着环境湿度和温度的变化而略有变化,当环境湿度变大时,混凝土将吸取空气中的水份,而收缩裂缝变窄些,反之当环境湿度变小时,混凝土收缩裂缝将变宽些。另外,还随着环境温度变化,混凝土也将产生热胀冷缩现象,因而收缩裂缝也会随着环境温度的升高而变窄些,反之,随着环境温度的降低而变宽些。
  
  四、楼板裂缝的常规修复
  4.1混凝土裂缝的修复时机
  无论混凝土是何种因素引起开裂,包括内应力和外应力,从技术角度考虑其修复时机都应选择在裂缝基本稳定后才实施。如收缩裂缝的修复应等其收缩基本完成后再实施。
  4.2混凝土裂缝的修复方法
  4.2.1宽度≤0.3mm,混凝土裂缝的修复
  A.修复性质:封闭性修复
  B.修复目的:恢复使用功能和耐久性
  C.修复方法:a)表面封闭法:沿裂缝表面涂刷聚合物或环氧类封闭材料。b)浅层封闭法:沿裂缝将混凝土凿成三角槽,三角槽内混凝土界面处理,在槽内嵌入修复材料。修复材料可视裂缝变形情况分别采取无机刚性修复材料和聚合物微变形或有机柔性修复材料。c)化学(环氧类)灌浆法:采用的灌浆修复材料为低粘度亲水性环氧树脂,此方法最大的优点是修复材料能在空气压力作用下灌入混凝土裂缝深处,并填充于混凝土裂缝中,从而从根本上达到封闭裂缝的修复目的。
  因此,采用这些材料对混凝土裂缝灌浆后,不仅能有效地对裂缝进行封闭,同时,也兼有补强加固的作用。另外,在配制化学灌浆材料的过程中使其增加一定的柔韧性,这对提高混凝土裂缝修复质量从而提高工程的整体质量是相当有益的。
  4.2.2宽度>0.3mm,混凝土裂缝的修复
  A.修复性质:封闭与加固性修复
  B.修复目的:恢复混凝土结构的承载力、使用性能、耐久性能。
  C.修复方法:粘钢板加固-防腐、防火处理
  化学(环氧类)灌浆封闭裂缝-粘贴碳纤维布加固或粘贴碳纤维板加固-防火处理
  无论是屋面防水层局部铲除或全部铲除重做,在考虑选择单体防水材料的性能同时,更应合理确定防水材料和保温材料、混凝土顶板之间的组合结构,着重注意施工后防水材料和保温材料、混凝土顶板复合在一起的实际性能,特别是复合在一起的抗变形性能。这样才能取得理想的修复效果。上述各种渗漏的修复方法,在实际工程中应视具体情况,可单独选用,也可几种复合选用。