影響結(jié)構(gòu)裂縫的主要因素有:
溫差或收縮、線膨脹系數(shù)、彈性模量、板厚或墻高、地基對結(jié)構(gòu)的約束程度、結(jié)構(gòu)長度、材質(zhì)組成和物理力學(xué)性質(zhì),以及施工工藝和環(huán)境影響等。大約80%的建筑工程裂縫是由上述因素引起的。
一、材料不合格引起的裂縫
▉水泥不合格或水泥品種使用不當(dāng)引起的裂縫
★原因分析:
(1) 使用安定性不合格的水泥,在水泥水化后凝結(jié)硬化過程中,在有害物質(zhì)作用下,產(chǎn)生了劇烈的不均勻的體積變化,在構(gòu)件內(nèi)部會產(chǎn)生破壞應(yīng)力,導(dǎo)致混凝土強度下降、開裂;
(2) 不同品種、不同標號的水泥,其性能完全不同,水化后初凝和終凝的時間不同,收縮率也不同,造成開裂;
(3) 施工人員不完全了解水泥的性質(zhì)或不清楚工程的性質(zhì),濫用水泥,又沒有采取相應(yīng)的技術(shù)措施,因而造成破壞事故或產(chǎn)生裂縫。
★防治措施:
(1) 砼強度等級低于設(shè)計要求,裂縫寬度大于0.3 mm時,需返工處理;
(2) 經(jīng)檢查,構(gòu)件的混凝土強度等級已達到設(shè)計要求,且裂縫寬度小于0.3mm時,可采用化學(xué)注漿等方法對裂縫進行封閉處理。
▉砂、石集料中含泥量超標,細砂或外加劑選用不當(dāng)造成構(gòu)件裂縫
★原因分析:
(1) 采用劣質(zhì)產(chǎn)品,摻入后沒有起到應(yīng)有的作用,直接影響構(gòu)件的質(zhì)量,造成混凝土的強度下降,出現(xiàn)裂縫;
(2) 骨料的含泥量控制不嚴,骨料表面附著的黏土、灰塵和有機雜質(zhì),影響了水泥的黏結(jié),使泥漿浮在構(gòu)件表層,當(dāng)混凝土構(gòu)件硬化后便產(chǎn)生網(wǎng)狀干縮裂縫;
(3) 配比不準確,造成外加劑的摻量過大,使混凝土拌和物不能硬化,造成混凝土構(gòu)件破壞。
★防治措施:
(1) 經(jīng)檢測構(gòu)件混凝土強度等級低于設(shè)計要求時,必須會通有關(guān)部門研究加固處理方案;
(2) 造成構(gòu)件的裂縫時,應(yīng)先檢測構(gòu)件混凝土的強度。如能滿足設(shè)計要求,可根據(jù)裂縫實際的寬度、長度、位置等,可采用化學(xué)注漿等方法對裂縫進行封閉處理,恢復(fù)原有功能和防止鋼筋銹蝕。
模板系統(tǒng)造成混凝土構(gòu)件裂縫
▉模板支架不規(guī)范產(chǎn)生的裂縫
★原因分析:
(1) 模板支設(shè)前,沒有根據(jù)工程結(jié)構(gòu)形式和上部荷載的大小,計算確定支架的用材規(guī)格和間距大小,盲目估計確定,造成施工時承載力、剛度不足的變形,致使新澆混凝土裂縫(如圖1、圖2),嚴重的還會發(fā)生坍塌事故;
圖1 電管下鋪鋼絲網(wǎng),防裂措施得當(dāng)▲
圖2 樓板過早堆料等原因,導(dǎo)致裂縫明顯▲
(2) 施工管理不當(dāng)。支立底層模板之前沒有先夯實基土和鋪設(shè)墊層,則基土達不到持力層的標準;或土質(zhì)干硬,在混凝土澆筑過程中,基土被澆水、滲水淋濕后軟化,在上部荷載的壓力下支架沉降變形,造成砼構(gòu)件產(chǎn)生裂縫。
★防治措施:
(1) 檢查變形構(gòu)件的實際情況,如梁、板局部彎曲變形最大值小于20mm時,可不做處理,僅需在抹灰時糾正外觀即可;
(2) 檢查構(gòu)件上部裂縫的寬度,及時采用灌漿抹壓密實,并加強濕養(yǎng)護。
▉模板支架立在樓板上造成的裂縫
★原因分析:
(1) 多層房屋施工時,上層模板的立柱支在下層新澆筑的鋼筋混凝土樓板上,造成樓板變形和裂縫。裂縫的寬度在樓板的底寬、上窄;裂縫是跨中多、四邊少;
(2) 若下層新澆筑鋼筋砼樓板的底模和支撐已拆除,在上層模板、支架和澆筑混凝土的施工荷載大于樓板的彎曲抗壓強度時,會產(chǎn)生變形和裂縫;
(3) 有的工程施工速度較快,下層新澆混凝土樓板的混凝土強度還未達到設(shè)計值,因上下層模板的支撐立柱沒有對準,在上部集中荷載的作用下,使樓板局部產(chǎn)生變形和裂縫。
★防治措施:
(1) 檢查樓板裂縫處,立即加設(shè)支撐進行加固,以防止樓板繼續(xù)變形和裂縫的擴大;
(2) 檢查裂縫寬度,當(dāng)裂縫寬度小于0.2mm,彎曲變形小于跨度長的1/1000時,可采用灌漿封閉,恢復(fù)原有功能和防止鋼筋銹蝕;
(3) 當(dāng)裂縫寬度大于0.3mm時,須加強觀測,請相關(guān)人員研究加固方案。
▉早拆底模與支架造成的構(gòu)件裂縫
★原因分析:
(1) 提前拆除承重梁、板底模,造成構(gòu)件承載力不足而變形和裂縫;
(2) 提前拆除懸挑梁、懸挑板底模,造成砼構(gòu)件傾覆、斷裂和裂縫;
(3) 若懸挑構(gòu)件錨固端上部尚沒有抗傾覆的磚砌體或荷載時,拆除底模與支架時,會造成懸挑構(gòu)件傾覆事故;
(4) 冬季施工氣溫較低時,若使用的水泥品種不當(dāng),如采用礦渣硅酸鹽水泥或火山灰硅酸鹽水泥配制混凝土,則該混凝土強度增長緩慢;但工地仍按照常規(guī)時間拆除底模與支架,造成構(gòu)件強度不足而產(chǎn)生變形、裂縫。嚴重時,還會產(chǎn)生斷裂或坍塌事故。
★防治措施:
(1) 檢查裂縫寬度,當(dāng)裂縫寬度小于0.2mm,彎曲變形小于跨度長的1/1000時,采用灌漿封閉;
(2) 當(dāng)裂縫寬度大于0.3mm時,須加強觀測,及時請相關(guān)人員研究加固處理方案。
三、鋼筋施工不規(guī)范造成的構(gòu)件裂縫
▉懸挑構(gòu)件的鋼筋放錯和下沉產(chǎn)生的裂縫和斷裂(如圖3、圖4)
圖3 懸挑板根部裂縫▲
圖4 懸挑板鋼筋安裝位置錯誤▲
★原因分析:
(1) 懸挑構(gòu)件在嵌固支座處是受負彎距(上部受拉,下部受壓),與簡支梁結(jié)構(gòu)的受力情況剛好相反。懸挑結(jié)構(gòu)的受力鋼筋應(yīng)在上部,如果錯將受力主筋倒放,必將造成事故;
(2) 操作不規(guī)范,如懸挑梁和板的混凝土澆筑時,不搭設(shè)操作平臺板,而是踩踏在鋼筋面上,常把挑梁上部的主筋踩踏下沉,從而造成裂縫或斷裂;
(3) 施工單位對懸挑結(jié)構(gòu)重視不夠,弄錯主筋直徑或放反主筋,或受力下沉位移值大,削弱了懸挑結(jié)構(gòu)的承載能力,或混凝土強度等級低于設(shè)計要求,過早拆模,致使懸挑構(gòu)件沿嵌固端根部裂縫和斷折。
★防治措施:
檢查已經(jīng)裂縫的懸挑梁中的鋼筋直徑、級別、數(shù)量,若直徑、數(shù)量、位置與設(shè)計不符時,必須及時返工,更換合格的鋼筋。
▉現(xiàn)澆樓板的負彎距配筋不規(guī)范產(chǎn)生的裂縫
★原因分析:
(1) 現(xiàn)澆樓板的負彎距鋼筋或附加構(gòu)造筋漏放、踩踏、下沉等,導(dǎo)致板沿負彎距區(qū)應(yīng)力較大處產(chǎn)生裂縫;
(2) 懸挑板的轉(zhuǎn)角附加筋漏放或少放,造成板角處的斜裂縫;
(3) 施工前交底不清,對板的負彎距配筋或附加構(gòu)造筋設(shè)置不重視,沒有采取有效的技術(shù)措施以確保鋼筋的架空位置。
★防治措施:
(1) 對已經(jīng)澆筑好的混凝土樓板,如有裂縫,縫寬大于0.3 mm時,須會同相關(guān)人員查明原因,采取加固措施;
(2) 若負彎距配筋少放或下沉,應(yīng)采取加固補強措施。
四、混凝土裂縫
▉混凝土的塑性干縮裂縫
干縮裂縫:當(dāng)澆筑的混凝土尚處于塑性狀態(tài)時,由于炎熱多風(fēng)使水分蒸發(fā)過快,泌水率小于表面蒸發(fā)率,引起構(gòu)件表面失水過多而開裂。
裂縫縱橫交錯,沒有規(guī)律性,多沿板短向分布。裂縫隨著時間的延長向混凝土內(nèi)部發(fā)展;裂縫斷斷續(xù)續(xù),似連非連,有時呈龜板狀,這種裂縫一般粗而短,裂縫到鋼筋為止。
★原因分析:
(1) 使用收縮率較大的水泥;或水泥用量多,用水量大,現(xiàn)場私自加水或因外加劑影響,如氯化鈣等常會加大混凝土的干縮值;
(2) 體、表比值小的構(gòu)件,混凝土中的水分容易蒸發(fā),構(gòu)件容易干縮;
(3) 對新澆筑混凝土的遮蓋、擋風(fēng)和濕養(yǎng)護不及時。當(dāng)風(fēng)速從無風(fēng)到六級大風(fēng),混凝土中的水分蒸發(fā)量增大3倍,空氣中的濕度由90%下降到50%,水分蒸發(fā)速度增加5倍;環(huán)境氣溫由10℃升高到20℃,水分蒸發(fā)量增大1倍;
(4) 高溫、干燥、大風(fēng)等使混凝土失水過快,失水速度大于混凝土泌水速度。塑性混凝土在表面收縮和內(nèi)部約束作用下,薄弱的硬結(jié)表面就會產(chǎn)生拉應(yīng)力,造成長度不等的裂縫。
★防治措施:
用鋼絲板刷或平面砂輪機磨除水泥結(jié)膜和進行毛化處理,掃除沖洗干凈,晾干。用聚合物砂漿”修復(fù)找平即可。
▉大體積混凝土的溫差裂縫
大體積混凝土:結(jié)構(gòu)斷面最小尺寸在800mm以上,同時水化熱引起的混凝土內(nèi)最高溫度與環(huán)境氣溫之差預(yù)計超過25℃的混凝土構(gòu)件。
大體積混凝土構(gòu)件,在硬化期間,水泥的水化熱較高,加上構(gòu)件厚度大,內(nèi)部溫度不易散發(fā),構(gòu)件外表隨自然氣溫下降,內(nèi)外溫差大于25℃時,則外表產(chǎn)生冷縮應(yīng)力,當(dāng)應(yīng)力大于當(dāng)時混凝土的抗拉強度時,常產(chǎn)生破壞性較大的貫穿構(gòu)件的裂縫或深淺不等的裂縫。
★原因分析:
(1) 混凝土流動性大、坍落度大,用水量大、水泥用量多、砂率大,因而水泥的水化熱大。澆筑速度快,使大體積混凝土內(nèi)外溫差大,表面散熱快,收縮大,因而產(chǎn)生裂縫;
(2) 大體積混凝土中水泥使用不當(dāng),當(dāng)水泥中的硅酸三鈣(Ca3Si)的含量高達5.5%時,則每千克水泥的發(fā)熱量是377kJ,比同標號礦渣水泥的發(fā)熱量大42 kJ,則構(gòu)件中的溫度差比要求大11%左右,更容易產(chǎn)生溫差裂縫;
(3) 為了滿足混凝土設(shè)計強度的要求,常常在配合比中加大水泥用量,提高水泥標號,兩者都會引起高水化熱。在施工環(huán)境溫度下降時,又沒有采取有效的技術(shù)措施,因而產(chǎn)生裂縫。
★防治措施:
(1) 大體積混凝土溫度的控制指標不宜大于下列數(shù)值:
、 大體積混凝土的澆筑入模溫度控制在28℃以內(nèi)。夏季高溫施工時,應(yīng)采取降溫措施,控制混凝土溫度不超過28℃;
、 大體積混凝土的澆筑入模后最大溫升值為35℃。必要時可采用人工導(dǎo)熱法在混凝土中埋入冷卻水管,用循環(huán)水降低混凝土內(nèi)部溫度;
、 砼澆筑構(gòu)件內(nèi)外溫差應(yīng)控制在25℃以內(nèi)。
(2) 在澆筑大體積混凝土?xí)r必須采取下列技術(shù)措施:
① 選用水化熱低的水泥,如礦渣硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥等。也可考慮在普通硅酸鹽水泥中摻入粉煤灰等摻和料,以降低水泥水化熱;
② 選擇合理的砂、石級配,嚴格控制含泥量應(yīng)不大于1.0% ;
、 在混凝土中摻入一定的外加劑,盡量減少水泥用量,經(jīng)設(shè)計單位同意,可利用混凝土60 d的后期強度作為混凝土的強度評定。
(3) 裂縫處理措施:
、 經(jīng)觀測裂縫已經(jīng)穩(wěn)定,先將裂縫清理干凈,用壓力水沖洗并晾干;
、 采用灌漿封閉處理,將開裂的混凝土組合成整體,恢復(fù)原有的功能。