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现浇钢筋混凝土楼板的裂缝控制
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内容提示：针对现浇钢筋混凝土楼板极易出现裂缝的问题,结合GB 50011-2001建筑抗震设计规范对产生裂缝的各种因素进行了分析,提出了在设计、施工、材料等方面进行裂缝控制的建议和方法,以指导实践。
大多数人对楼板裂缝缺乏必要常识,只要楼板一出现裂缝就担心裂缝会引起建筑物倒塌,从而产生恐慌心理,汶川大地震后反应更为敏感。从“5·12”汶川大地震的震害情况看,现浇钢筋混凝土楼板在结构安全和使用功能方面比预制板优越得多,而且GB 50011-2001建筑抗震设计规范(2008版)也明确规定:“多、高层的混凝土楼、屋盖宜优先采用现浇混凝土板”,以防止预制混凝土板在强烈地震中容易脱落导致人员伤亡。因此,我们有必要对现浇钢筋混凝土楼板裂缝进行一些探讨。（参考《建筑中文网》）
1 楼板裂缝种类
温差裂缝:由于温度变化,混凝土热胀冷缩而形成的裂缝,此类裂缝一般集中在东西单元的房间、屋面层和上部楼层的楼板。收缩裂缝:混凝土在塑性收缩、硬化收缩、碳化收缩、失水收缩过程中易形成各种收缩裂缝。
构造裂缝:预埋管线处混凝土厚度减薄,容易出现裂缝。结构裂缝:在一些应力突变的薄弱部位和截面突变处,以及放置动力机器的楼板处,往往容易产生一些结构性裂缝。例如:墙角应力集中处的45°斜裂缝,板端负弯矩较大处的板面裂缝等。
2 楼板裂缝形式
45°斜裂缝:该裂缝常出现在墙角,特别是房屋东西两端房间,呈45°斜线状。纵横向裂缝:该裂缝一般出现在跨中、负弯矩钢筋端部、PVC线管敷埋处。长裂缝:一部分房间预埋PVC线管的板面上出现裂缝,裂缝宽度达0. 2 mm~0. 3 mm左右。这种裂缝仅在楼板表面出现,板底无裂缝。不规则裂缝:裂缝出现部位、形状无规则,或散状或龟裂状。一般发生在房屋东西两单元、阁楼顶层部位。
3 裂缝产生的原因
3.1 设计方面的原因
屋面、露台、顶层楼板会因热胀冷缩而引起开裂。如果外墙未采取保温措施或保温隔热措施不当,房屋的四周阳角由于受到纵、横两个方向墙或刚度相对较大的楼面梁约束,限制了楼面板混凝土的自由变形,因此在温差和混凝土收缩变化时,板面在配筋薄弱处(即在分离式配筋的负弯矩筋和放射筋的末端结束处)首先开裂,产生45°左右的斜角裂缝。
平面超长时,由于温差和收缩变形,会造成墙体和楼板横向开裂。平面形状沿长度、宽度方向突变时,由于楼板刚度不一致,会产生差异变形,引起薄弱部位开裂。
在楼板受力分析时,只考虑楼板平面内的应力变化。即使是考虑板端嵌固产生弯矩,也只是考虑板平面内弯曲或屈曲所产生的应力,对于现浇结构构件之间在三维空间中如何分配内力、协调变形,基本没有考虑。
部分设计人员对楼板构造配筋,放射筋设置不重视或设置不合理,薄弱环节未采取加强措施。钢筋直径、间距过大,使混凝土楼面抗拉能力不均,局部较弱处易产生裂缝。
对开洞口楼板,特别是开洞口比较大的工业建筑楼板,设计时往往只考虑楼板在竖向荷载作用下洞口四周加强配筋,而忽视了板与墙体或板与梁的变形协调问题,开洞板易发生翘曲变形,产生裂缝。
3.2 施工方面的原因
现浇楼板内暗敷强(弱)电管、网络、智能控制线管越来越多,两根管交错叠放非常普遍,甚至有些部位三根交错叠放,错叠处板混凝土厚度变薄,从而减弱了板的抗弯能力。
施工中人为踩踏或机械碰撞钢筋,致使钢筋保护层厚度过大或过小,间接导致了楼板裂缝的形成。
因拆模过早,混凝土强度未达到要求;模板支撑系统不牢靠,楼面荷载影响造成楼板超值挠曲;施工中周转材料较集中和较频繁的吊装卸料堆放区或受重物冲撞区,都可能产生楼板裂缝。混凝土施工工艺不正确;振捣、覆(涂)膜或浇水养护不到位;后浇带处理方法不恰当;混凝土强度未达到1. 2MPa,就进行下道工序的施工,也均能引起楼板混凝土龟裂。
3.3 材料方面的原因
首先钢筋锈蚀严重时,产生锈胀,钢筋和混凝土之间的握裹力降低,致使楼板产生裂缝。其次混凝土原材料和外加剂的质量不高,混凝土的配合比、坍落度等各项性能指标不符合要求,也能引起楼板裂缝。
4 控制措施
4.1 设计方面的控制措施
设计时屋面设保温隔热层,外墙外表面或内表面相应设置保温隔热层,同时外墙面宜采用浅色装饰材料,增强热反射,减少对日照热量吸收,减少温度应力产生的裂缝。
适当控制建筑物长度,为避免结构由于温度收缩应力引起的开裂,宜按GB 50010-2002混凝土结构设计规范规定设置伸缩缝,伸缩缝间距宜为30 m~50 m。超长量不大时,可采用设置后浇带的方法,以减少混凝土楼板温度变化和混凝土收缩对结构的影响,防止混凝土板开裂。尽量避免平面形状突变,当楼板平面形状不规则时,宜设置梁使之形成较规则平面。当平面有凹口时,凹口周边楼板的配筋宜适当加强。
现浇楼板适宜的混凝土强度等级为C20~C30,不宜超过C35。过高的混凝土强度等级,会增加楼板因温度变化和收缩引起裂缝的可能性,此外,当板类构件的配筋为最小配筋率时,混凝土强度等级过高会使配筋量增加,既不合理也不经济。
楼板含钢率相同时,选用直径较小的钢筋对控制裂缝较为有利,但是在施工时却又容易踩踏变形,尤其是上部钢筋,设计人员应根据施工现场实际条件,选用合理的钢筋。在温度收缩应力较大的现浇板区域内,钢筋间距宜取150 mm~200 mm,并应在板的未配筋表面布置温度收缩钢筋,温度收缩钢筋可利用原有钢筋贯通布置,也可另行设置构造钢筋网。各跨底部钢筋的间距及规格尽可能统一,以便将底部钢筋拉通布置。适当加强洞口周围楼板的配筋,加强板与墙体或板与梁的变形协调,减少开洞板因翘曲产生裂缝。
4.2 施工方面的控制措施
线管在敷设时应尽量避免立体交叉穿越,确须交叉时应采用专门设计的接线盒,以防止线管交叉对混凝土厚度削弱过多,同时在多根线管的集散处宜采用放射形分布,尽量避免紧密平行排列,以确保线管底部的混凝土浇筑密实。并且在预埋电线管上部应配置钢筋网片(4@ 100 mm,宽度600 mm),当线管数量众多,使集散口的混凝土截面大量削弱时,宜按预留孔洞构造要求在四周增设上下各212的井字形抗裂构造钢筋。
施工中,为预防人为踩踏或机械碰撞板筋,则可在钢筋网下设置间距1 m左右的马凳筋,并合理搭设供人行走和放置施工机械的马道,在混凝土浇筑前及浇筑中及时对变形钢筋进行整修,尽量减少人为或机械损坏、踏坏钢筋,减少人为因素产生的裂缝。模板及其支架应根据工程结构形式、荷载大小、地基土类别、施工设备和材料供应等条件进行设计。模板及其支架应具有足够的承载能力、刚度和稳定性,能可靠地承受浇筑混凝土的重量、侧压力以及施工荷载。而且应根据工期要求,配备足够数量的周转模板,混凝土应达到拆模强度要求才允许拆底模,钢管避免从高处抛落冲击楼板。此外,还应科学安排楼层施工工序,在楼层混凝土浇筑完毕的24 h以前,可限于做测量、定位、弹线等准备工作,最多只允许柱钢筋焊接工作, 24 h以后,可先分批、少量吊运钢筋进行钢筋绑扎, 72 h后方可开始吊卸钢管等大宗材料,进行支模施工,吊运上来的材料应做到尽量分散就位,不得过多地集中堆放,做到轻卸、轻放,以控制和减小冲击振动力,避免或减少楼板混凝土裂缝。
严格按照混凝土工程施工工艺和技术措施,加强楼面混凝土的浇筑、振捣和养护质量(建议采用覆膜或喷洒养护液进行养护),可避免或减少楼板混凝土开裂。
后浇带混凝土接缝宜设置企口缝,后浇带中垃圾应清理干净,新混凝土浇筑温度尽量与原已浇筑混凝土浇筑时温度一致,新老混凝土界面用1∶1水泥砂浆接浆,混凝土强度等级比原混凝土强度等级提高一级,且采用微膨胀混凝土,以防止新老混凝土界面产生裂缝。
4.3 材料方面的控制措施
对锈蚀严重的钢筋,应在钢筋绑扎之前进行彻底除锈。还应控制好混凝土原材料的质量,选用高效优质混凝土外加剂,控制好施工配合比,使混凝土具有适宜的坍落度,改善或减小混凝土的收缩量。
5 对裂缝的弥补处理
在采取了上述综合性防治措施后,由于各种原因仍可能有少量结构裂缝发生。当楼面裂缝发生后,应在楼地面和顶棚粉刷之前,在找平层中增设钢丝网、抗裂短钢筋等进行加强,然后再进行装修。
1 楼板裂缝种类
温差裂缝:由于温度变化,混凝土热胀冷缩而形成的裂缝,此类裂缝一般集中在东西单元的房间、屋面层和上部楼层的楼板。收缩裂缝:混凝土在塑性收缩、硬化收缩、碳化收缩、失水收缩过程中易形成各种收缩裂缝。
构造裂缝:预埋管线处混凝土厚度减薄,容易出现裂缝。结构裂缝:在一些应力突变的薄弱部位和截面突变处,以及放置动力机器的楼板处,往往容易产生一些结构性裂缝。例如:墙角应力集中处的45°斜裂缝,板端负弯矩较大处的板面裂缝等。
2 楼板裂缝形式
45°斜裂缝:该裂缝常出现在墙角,特别是房屋东西两端房间,呈45°斜线状。纵横向裂缝:该裂缝一般出现在跨中、负弯矩钢筋端部、PVC线管敷埋处。长裂缝:一部分房间预埋PVC线管的板面上出现裂缝,裂缝宽度达0. 2 mm~0. 3 mm左右。这种裂缝仅在楼板表面出现,板底无裂缝。不规则裂缝:裂缝出现部位、形状无规则,或散状或龟裂状。一般发生在房屋东西两单元、阁楼顶层部位。
3 裂缝产生的原因
3.1 设计方面的原因
屋面、露台、顶层楼板会因热胀冷缩而引起开裂。如果外墙未采取保温措施或保温隔热措施不当,房屋的四周阳角由于受到纵、横两个方向墙或刚度相对较大的楼面梁约束,限制了楼面板混凝土的自由变形,因此在温差和混凝土收缩变化时,板面在配筋薄弱处(即在分离式配筋的负弯矩筋和放射筋的末端结束处)首先开裂,产生45°左右的斜角裂缝。
平面超长时,由于温差和收缩变形,会造成墙体和楼板横向开裂。平面形状沿长度、宽度方向突变时,由于楼板刚度不一致,会产生差异变形,引起薄弱部位开裂。
在楼板受力分析时,只考虑楼板平面内的应力变化。即使是考虑板端嵌固产生弯矩,也只是考虑板平面内弯曲或屈曲所产生的应力,对于现浇结构构件之间在三维空间中如何分配内力、协调变形,基本没有考虑。
部分设计人员对楼板构造配筋,放射筋设置不重视或设置不合理,薄弱环节未采取加强措施。钢筋直径、间距过大,使混凝土楼面抗拉能力不均,局部较弱处易产生裂缝。
对开洞口楼板,特别是开洞口比较大的工业建筑楼板,设计时往往只考虑楼板在竖向荷载作用下洞口四周加强配筋,而忽视了板与墙体或板与梁的变形协调问题,开洞板易发生翘曲变形,产生裂缝。
3.2 施工方面的原因
现浇楼板内暗敷强(弱)电管、网络、智能控制线管越来越多,两根管交错叠放非常普遍,甚至有些部位三根交错叠放,错叠处板混凝土厚度变薄,从而减弱了板的抗弯能力。
施工中人为踩踏或机械碰撞钢筋,致使钢筋保护层厚度过大或过小,间接导致了楼板裂缝的形成。
因拆模过早,混凝土强度未达到要求;模板支撑系统不牢靠,楼面荷载影响造成楼板超值挠曲;施工中周转材料较集中和较频繁的吊装卸料堆放区或受重物冲撞区,都可能产生楼板裂缝。混凝土施工工艺不正确;振捣、覆(涂)膜或浇水养护不到位;后浇带处理方法不恰当;混凝土强度未达到1. 2MPa,就进行下道工序的施工,也均能引起楼板混凝土龟裂。
3.3 材料方面的原因
首先钢筋锈蚀严重时,产生锈胀,钢筋和混凝土之间的握裹力降低,致使楼板产生裂缝。其次混凝土原材料和外加剂的质量不高,混凝土的配合比、坍落度等各项性能指标不符合要求,也能引起楼板裂缝。
4 控制措施
4.1 设计方面的控制措施
设计时屋面设保温隔热层,外墙外表面或内表面相应设置保温隔热层,同时外墙面宜采用浅色装饰材料,增强热反射,减少对日照热量吸收,减少温度应力产生的裂缝。
适当控制建筑物长度,为避免结构由于温度收缩应力引起的开裂,宜按GB 50010-2002混凝土结构设计规范规定设置伸缩缝,伸缩缝间距宜为30 m~50 m。超长量不大时,可采用设置后浇带的方法,以减少混凝土楼板温度变化和混凝土收缩对结构的影响,防止混凝土板开裂。尽量避免平面形状突变,当楼板平面形状不规则时,宜设置梁使之形成较规则平面。当平面有凹口时,凹口周边楼板的配筋宜适当加强。
现浇楼板适宜的混凝土强度等级为C20~C30,不宜超过C35。过高的混凝土强度等级,会增加楼板因温度变化和收缩引起裂缝的可能性,此外,当板类构件的配筋为最小配筋率时,混凝土强度等级过高会使配筋量增加,既不合理也不经济。
楼板含钢率相同时,选用直径较小的钢筋对控制裂缝较为有利,但是在施工时却又容易踩踏变形,尤其是上部钢筋,设计人员应根据施工现场实际条件,选用合理的钢筋。在温度收缩应力较大的现浇板区域内,钢筋间距宜取150 mm~200 mm,并应在板的未配筋表面布置温度收缩钢筋,温度收缩钢筋可利用原有钢筋贯通布置,也可另行设置构造钢筋网。各跨底部钢筋的间距及规格尽可能统一,以便将底部钢筋拉通布置。适当加强洞口周围楼板的配筋,加强板与墙体或板与梁的变形协调,减少开洞板因翘曲产生裂缝。
4.2 施工方面的控制措施
线管在敷设时应尽量避免立体交叉穿越,确须交叉时应采用专门设计的接线盒,以防止线管交叉对混凝土厚度削弱过多,同时在多根线管的集散处宜采用放射形分布,尽量避免紧密平行排列,以确保线管底部的混凝土浇筑密实。并且在预埋电线管上部应配置钢筋网片(4@ 100 mm,宽度600 mm),当线管数量众多,使集散口的混凝土截面大量削弱时,宜按预留孔洞构造要求在四周增设上下各212的井字形抗裂构造钢筋。
施工中,为预防人为踩踏或机械碰撞板筋,则可在钢筋网下设置间距1 m左右的马凳筋,并合理搭设供人行走和放置施工机械的马道,在混凝土浇筑前及浇筑中及时对变形钢筋进行整修,尽量减少人为或机械损坏、踏坏钢筋,减少人为因素产生的裂缝。模板及其支架应根据工程结构形式、荷载大小、地基土类别、施工设备和材料供应等条件进行设计。模板及其支架应具有足够的承载能力、刚度和稳定性,能可靠地承受浇筑混凝土的重量、侧压力以及施工荷载。而且应根据工期要求,配备足够数量的周转模板,混凝土应达到拆模强度要求才允许拆底模,钢管避免从高处抛落冲击楼板。此外,还应科学安排楼层施工工序,在楼层混凝土浇筑完毕的24 h以前,可限于做测量、定位、弹线等准备工作,最多只允许柱钢筋焊接工作, 24 h以后,可先分批、少量吊运钢筋进行钢筋绑扎, 72 h后方可开始吊卸钢管等大宗材料,进行支模施工,吊运上来的材料应做到尽量分散就位,不得过多地集中堆放,做到轻卸、轻放,以控制和减小冲击振动力,避免或减少楼板混凝土裂缝。
严格按照混凝土工程施工工艺和技术措施,加强楼面混凝土的浇筑、振捣和养护质量(建议采用覆膜或喷洒养护液进行养护),可避免或减少楼板混凝土开裂。
后浇带混凝土接缝宜设置企口缝,后浇带中垃圾应清理干净,新混凝土浇筑温度尽量与原已浇筑混凝土浇筑时温度一致,新老混凝土界面用1∶1水泥砂浆接浆,混凝土强度等级比原混凝土强度等级提高一级,且采用微膨胀混凝土,以防止新老混凝土界面产生裂缝。
4.3 材料方面的控制措施
对锈蚀严重的钢筋,应在钢筋绑扎之前进行彻底除锈。还应控制好混凝土原材料的质量,选用高效优质混凝土外加剂,控制好施工配合比,使混凝土具有适宜的坍落度,改善或减小混凝土的收缩量。
5 对裂缝的弥补处理
在采取了上述综合性防治措施后,由于各种原因仍可能有少量结构裂缝发生。当楼面裂缝发生后,应在楼地面和顶棚粉刷之前,在找平层中增设钢丝网、抗裂短钢筋等进行加强,然后再进行装修。
原文网址：http://www.pipcn.com/research/201109/15028.htm
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