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施工裂缝分析与防治

作者: 发布于:2014-10-26 15:02:15

施工裂缝分析与防治 

摘要:河南中凯建设有限公司工程部自成立以来主要承担小区建设,其中大部分项目都涉及到框架结构的房屋、小房及现浇构筑物。施工过程中出现了各种裂缝等质量问题,因此问题的分析,是正确拟定质量事故处理方案的前提,是明确质量事故责任的依据。为此,要求对质量问题的分析力求全面、准确、客观;对事故的性质、危害、原因、责任都不能遗漏。要有科学的论证和判断;言之有理:论之有据,方能达到统一认识的目的。本文对我工程部承担的工业建筑工程施工过程中可能出现的各种裂缝作一个分析及提出防治方法。

关键词:墙体  梁板  裂缝   混凝土

一、    工程概况

本工程名称为民生花苑,1,6,9#楼为其单位建设工程,为6层混凝土框架结构,立柱、大梁、楼板为钢筋混凝土现浇。构筑物尺寸12米*9米,顶层标高23.9米,PHC桩基础,最大大梁尺寸0.35米*1.2米*9米,楼板均为双向单层板,板厚0.1米,墙体为混凝土空心砖。

二、  裂缝的分类

(一)墙体裂缝:

1.裂缝产生的部位及其特征

由于设计采混凝土空心砌块,最可能产生裂缝是顶层纵横墙交接处有阶梯形裂缝;在屋面与墙体交接处或梁底与墙体间有水平裂缝产生;在底层窗台下有竖向裂缝产生,各个楼层的窗台两角和顶层外墙窗口四角处有斜裂缝存在;在钢筋混凝土柱和砼小型空心砌块填充墙的相结处有竖向裂缝存在;在砌块周边产生裂缝。

2、裂缝产生的原因

(1)、小砌块自身的因素。首先,砼小型空心砌块是由碎石或卵石为粗骨料制作的混凝土,它具有混凝土的脆性。同时砌块存在着干缩的重要特性,在28天自然养护后,其干缩约完成60%左右,因而这样的砼小型空心砌块用在墙体中就难免发生裂缝;其次,用于砼小型空心砌块和砌筑砂浆中的水泥、石灰、砂石等材料来源很广,其性能不够稳定,因此也会影响砌块和砌筑砂浆的质量。

( 2)、温度的影响。屋面与墙体之间的温差也会使顶层墙体产生裂缝,在夏季尤其明显。屋面的温度比墙体的温度高,则屋面的变形也比墙体的变形大,屋面的变形受到墙体的约束,导致在屋面和墙体的结合处产生剪拉力。在剪拉力和屋面荷载的共同作用下,墙体产生相应的主拉应力,当主拉应力超过墙体自身的抗剪、抗拉强度时,墙体势必会产生多种形状的裂缝。

(3)、设计方面存在的因素。砌块对地基不均匀沉降非常敏感,设计中如果对地基不均匀沉降估计不足,易在墙体中产生阶梯形裂缝及底层窗台墙体的竖向裂缝。此外,目前大部分屋面在檐口处没有隔热措施,导致顶层横墙产生阶梯性裂缝。对屋面保温材料的随意选择而不考虑减少温差的作用,也会导致裂缝的产生。在混凝土柱和砼小型空心砌块的相结处,缺乏相应控制裂缝产生的措施。因此按照规范或设计设置墙体拉结筋(长度为墙长的1/5或700,取大者)。回转窑项目由于采用桩基础,地基不均匀沉降不是很明显,此处提出供其它项目参考。

(4 )、施工中存在的因素。砌筑工人之间技术水平的差别造成砌筑质量不稳定,是造成墙体质量问题的重要因素。在施工中,所用砂浆强度低、砌块表面浮灰等污物未处理干净、砌筑时铺灰过大,均会发生砂浆与砌块间粘结力差,导致裂缝的产生。其次,砌块出厂存放期不够,在砌块体积收缩尚未完成就上墙砌筑,产生收缩裂缝。砌块排列不合理,上下二皮砌块竖缝搭砌小于砌块高的三分之一或150mm的,没有在水平灰缝中按规定加拉结筋或钢筋网片,导致裂缝的产生。墙体、圈梁、楼板之间纵横墙相交处无可靠连接。施工现场对砼小型空心砌块的堆放场地、遮雨措施等未能按规范要求实施,上述这些都会造成墙体水平裂缝的产生。

3、砌块墙体裂缝控制的措施

(1)、设计方面控制的措施

控制顶层墙体裂缝的关键是降低屋面与墙体之间的温度差。因此我们建议设计院设计时必须同时采用保温层和隔热层,在檐口处的保温层厚度必须满足允许温差的要求。同时,隔热层应满铺,不得在檐口处出现空档。在屋盖适当部位应设置分隔缝,一般6米*6米划分。   

提高顶层墙体的小砌块和砌筑砂浆的强度等级,应不低于7.5级,并在外纵墙、内横墙沿高度每600mm设置Φ4钢筋点焊网片,用来增强顶层墙体的抗拉、抗剪强度。

在各层窗台处均设置钢筋混凝土窗台梁,以减少由于压力差引起的裂缝。同时提高底层窗台下砌筑砂浆的强度等级。若在不均匀地基的情况下,增加地圈梁的刚度,并在底层窗台墙体的第二与第四皮灰缝中各设置Φ4钢筋点焊网片,用以控制竖向裂缝的产生。

(2)施工方面的控制措施

砌筑工人应持证上岗,无上岗证者不得上岗。上岗前应做好技术交底,要求每一层的同部位墙体应由同一人施工。

墙体所使用砼小型空心砌块的生产厂家必须具有准用证。砌筑前,应将砌块表面的污物清除,不得使用28天龄期未到或潮湿的小砌块进行砌筑。断裂的小砌块或壁肋中有竖向凹形缝的小砌块不得在承重墙上砌筑。

砌筑水平灰缝时用座浆法铺浆,砌筑竖缝时先将小砌块端面朝上铺满砂浆,然后上墙挤紧,并用泥刀在竖缝中插捣密实,做到随砌随勒缝,用以保证墙体有足够的抗拉、抗剪强度。若需要移动已砌好砌体的小砌块或被撞动的小砌块时,应重新铺浆砌筑,控制砌块周围裂缝的产生。

配制砂浆的原材料必须符合要求,设计配合比应有良好的和易性,砂浆稠度宜控制在50-70mm,施工配合比必须准确,保证砂浆强度达到设计要求。

顶层的内粉应在屋面保温层、隔热层施工完毕后进行,以降低温差的影响。外墙的粉刷宜在结构封顶后,并在墙体干缩基本稳定后施工,防止以后粉刷开裂。

综上所述,多层建筑砼小型空心砌块墙体应设计到位,并且在施工中应严格按照有关规范和设计要求进行,所出现的裂缝是完全可以控制并解决的。

(二)、混凝土裂缝

1、概况:本工程1#,3#煤粉仓框架均为混凝土结构,柱、梁、板、楼梯等都为现浇构件。

2、裂缝成因:混凝土是一种由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而形成的非均质脆性材料。由于混凝土施工和本身变形、约束等一系列问题,硬化成型的混凝土中存在着众多的微孔隙、气穴和微裂缝,正是由于这些初始缺陷的存在才使混凝土呈现出一些非均质的特性。微裂缝通常是一种无害裂缝,对混凝土的承重、防渗及其他一些使用功能不产生危害。但是在混凝土受到荷载、温差等作用之后,微裂缝就会不断的扩展和连通,最终形成我们肉眼可见的宏观裂缝,也就是混凝土工程中常说的裂缝。      

混凝土建筑和构件通常都是带缝工作的,由于裂缝的存在和发展通常会使内部的钢筋等材料产生腐蚀,降低钢筋混凝土材料的承载能力、耐久性及抗渗能力,影响建筑物的外观、使用寿命,严重者将会威胁到人们的生命和财产安全。很多工程的失事都是由于裂缝的不稳定发展所致。近代科学研究和大量的混凝土工程实践证明,在混凝土工程中裂缝问题是不可避免的,在一定的范围内也是可以接受的,只是要采取有效的措施将其危害程度控制在一定的范围之内。钢筋混凝土规范也明确规定[1]:有些结构在所处的不同条件下,允许存在一定宽度的裂缝。但在施工中应尽量采取有效措施控制裂缝产生,使结构尽可能不出现裂缝或尽量减少裂缝的数量和宽度,尤其要尽量避免有害裂缝的出现,从而确保工程质量。      

混凝土裂缝产生的原因很多,有变形引起的裂缝:如温度变化、收缩、膨胀、不均匀沉陷等原因引起的裂缝;有外载作用引起的裂缝;有养护环境不当和化学作用引起的裂缝等等。在实际工程中要区别对待,根据实际情况解决问题。      

3、 凝土工程中常见裂缝及预防    

3.1.干缩裂缝及预防       

干缩裂缝多出现在混凝土养护结束后的一段时间或是混凝土浇筑完毕后的一周左右。水泥浆中水分的蒸发会产生干缩,且这种收缩是不可逆的。干缩裂缝的产生主要是由于混凝土内外水分蒸发程度不同而导致变形不同的结果:混凝土受外部条件的影响,表面水分损失过快,变形较大,内部湿度变化较小变形较小,较大的表面干缩变形受到混凝土内部约束,产生较大拉应力而产生裂缝。相对湿度越低,水泥浆体干缩越大,干缩裂缝越易产生。干缩裂缝多为表面性的平行线状或网状浅细裂缝,宽度多在0.05~0.2mm之间,大体积混凝土中平面部位多见,较薄的梁板中多沿其短向分布。干缩裂缝通常会影响混凝土的抗渗性,引起钢筋的锈蚀影响混凝土的耐久性,在水压力的作用下会产生水力劈裂影响混凝土的承载力等等。混凝土干缩主要和混凝土的水灰比、水泥的成分、水泥的用量、集料的性质和用量、外加剂的用量等有关。 

主要预防措施:一是选用收缩量较小的水泥,一般采用中低热水泥和粉煤灰水泥,降低水泥的用量。

二是混凝土的干缩受水灰比的影响较大,水灰比越大,干缩越大,因此在混凝土配合比设计中应尽量控制好水灰比的选用,同时掺加合适的减水剂。

三是严格控制混凝土搅拌和施工中的配合比,混凝土的用水量绝对不能大于配合比设计所给定的用水量。

四是加强混凝土的早期养护,并适当延长混凝土的养护时间。

五是在混凝土结构中设置合适的收缩缝。

宝钢内部都要求采用商品混凝土,订混凝土时要针对第一、二、三点向混凝土公司提出要求 -所用水泥的品种及控制水灰比和掌握好配合比。     

3.2.塑性收缩裂缝及预防      

(1)成因:塑性收缩是指混凝土在凝结之前,表面因失水较快而产生的收缩。塑性收缩裂缝一般在干热或大风天气出现,裂缝多呈中间宽、两端细且长短不一,互不连贯状态。较短的裂缝一般长20~30cm,较长的裂缝可达2~3m,宽1~5mm。

其产生的主要原因为:混凝土在终凝前几乎没有强度或强度很小,或者混凝土刚刚终凝而强度很小时,受高温或较大风力的影响,混凝土表面失水过快,造成毛细管中产生较大的负压而使混凝土体积急剧收缩,而此时混凝土的强度又无法抵抗其本身收缩,因此产生龟裂。

影响混凝土塑性收缩开裂的主要因素有水灰比、混凝土的凝结时间、环境温度、风速、相对湿度等等。 

(2)主要预防措施:

一是选用干缩值较小早期强度较高的硅酸盐或普通硅酸盐水泥。

二是严格控制水灰比,掺加高效减水剂来增加混凝土的坍落度和和易性,减少水泥及水的用量。

三是浇筑混凝土之前,将基层和模板浇水均匀湿透。

四是及时覆盖塑料薄膜或者潮湿的草垫、麻片等,保持混凝土终凝前表面湿润,或者在混凝土表面喷洒养护剂等进行养护。

五是在高温和大风天气要设置遮阳和挡风设施,及时养护。      

如上所述,宝钢内部都要求采用商品混凝土,订混凝土时要针对第一、二点向混凝土公司提出要求 -所用水泥的品种及控制水灰比和掌握好配合比。  另外养护采用塑料薄膜及时覆盖。

3.3沉陷裂缝及预防  

(1)成因:沉陷裂缝的产生是由于结构地基土质不匀、松软,或回填土不实或浸水而造成不均匀沉降所致;或者因为模板刚度不足,模板支撑间距过大或支撑底部松动等导致。此类裂缝多为深进或贯穿性裂缝,其走向与沉陷情况有关,一般沿与地面垂直或呈30°~45°角方向发展,较大的沉陷裂缝,往往有一定的错位,裂缝宽度往往与沉降量成正比关系。裂缝宽度受温度变化的影响较小。地基变形稳定之后,沉陷裂缝也基本趋于稳定。回转窑采用桩基础,受沉陷的影响较小,但是此处提出为以后的非桩基础建筑提供参考。      

(2)主要预防措施:

一是对松软土、填土地基在上部结构施工前应进行必要的夯实和加固。

二是保证模板有足够的强度和刚度,且支撑牢固,并使地基受力均匀。

三是防止混凝土浇灌过程中地基被水浸泡。

四是模板拆除的时间不能太早,且要注意拆模的先后次序。

五是在冻土上搭设模板时要注意采取一定的预防措施。

以上五点都是保证 基底土质密实,地基受力均匀的条件,要严格控制。     

3.4.温度裂缝及预防     

(1)成因:温度裂缝多发生在大体积混凝土表面或温差变化较大地区的混凝土结构中。混凝土浇筑后,在硬化过程中,水泥水化产生大量的水化热,(当水泥用量在350~550 kg/m3,每立方米混凝土将释放出17500~27500kJ的热量,从而使混凝土内部温度升达70℃左右甚至更高)。由于混凝土的体积较大,大量的水化热聚积在混凝土内部而不易散发,导致内部温度急剧上升,而混凝土表面散热较快,这样就形成内外的较大温差,较大的温差造成内部与外部热胀冷缩的程度不同,使混凝土表面产生一定的拉应力(实践证明当混凝土本身温差达到25℃~26℃时,混凝土内便会产生大致在10MPa左右的拉应力)。当拉应力超过混凝土的抗拉强度极限时,混凝土表面就会产生裂缝,这种裂缝多发生在混凝土施工中后期。在混凝土的施工中当温差变化较大,或者是混凝土受到寒潮的袭击等,会导致混凝土表面温度急剧下降,而产生收缩,表面收缩的混凝土受内部混凝土的约束,将产生很大的拉应力而产生裂缝,这种裂缝通常只在混凝土表面较浅的范围内产生。   温度裂缝的走向通常无一定规律,大面积结构裂缝常纵横交错;梁板类长度尺寸较大的结构,裂缝多平行于短边;深入和贯穿性的温度裂缝一般与短边方向平行或接近平行,裂缝沿着长边分段出现,中间较密。裂缝宽度大小不一,受温度变化影响较为明显,冬季较宽,夏季较窄。高温膨胀引起的混凝土温度裂缝是通常中间粗两端细,而冷缩裂缝的粗细变化不太明显。此种裂缝的出现会引起钢筋的锈蚀,混凝土的碳化,降低混凝土的抗冻融、抗疲劳及抗渗能力等。      

(2)主要预防措施:

一是尽量选用低热或中热水泥,如矿渣水泥、粉煤灰水泥等。

二是减少水泥用量,将水泥用量尽量控制在450kg/m3以下。

三是降低水灰比,一般混凝土的水灰比控制在0.6以下。

四是改善骨料级配,掺加粉煤灰或高效减水剂等来减少水泥用量,降低水化热。

五是改善混凝土的搅拌加工工艺,在传统的三冷技术的基础上采用二次风冷新工艺,降低混凝土的浇筑温度。

六是在混凝土中掺加一定量的具有减水、增塑、缓凝等作用的外加剂,改善混凝土拌合物的流动性、保水性,降低水化热,推迟热峰的出现时间。

七是高温季节浇筑时可以采用搭设遮阳板等辅助措施控制混凝土的温升,降低浇筑混凝土的温度。

八是大体积混凝土的温度应力与结构尺寸相关,混凝土结构尺寸越大,温度应力越大,因此要合理安排施工工序,分层、分块浇筑,以利于散热,减小约束。

九是在大体积混凝土内部设置冷却管道,通冷水或者冷气冷却,减小混凝土的内外温差。此条回转窑项目不涉及,供其它项目参考。

十是加强混凝土温度的监控,及时采取冷却、保护措施。

十一是预留温度收缩缝。

十二是减小约束,浇筑混凝土前宜在基岩和老混凝土上铺设5mm左右的砂垫层或使用沥青等材料涂刷。

十三是加强混凝土养护,混凝土浇筑后,及时用湿润的草帘、麻片等覆盖,并注意洒水养护,适当延长养护时间,保证混凝土表面缓慢冷却。在寒冷季节,混凝土表面应设置保温措施,以防止寒潮袭击。

十四是混凝土中配置少量的钢筋或者掺入纤维材料将混凝土的温度裂缝控制在一定的范围之内。      

3.5.化学反应引起的裂缝及预防      

(1)成因:碱骨料反应裂缝和钢筋锈蚀引起的裂缝是钢筋混凝土结构中最常见的由于化学反应而引起的裂缝。混凝土拌和后会产生一些碱性离子,这些离子与某些活性骨料产生化学反应并吸收周围环境中的水而体积增大,造成混凝土酥松、膨胀开裂。这种裂缝一般出现中混凝土结构使用期间,一旦出现很难补救,因此应在施工中采取有效措施进行预防。

(2)主要的预防措施:

一是选用碱活性小的砂石骨料。

二是选用低碱水泥和低碱或无碱的外加剂。

三是选用合适的掺和料抑制碱骨料反应。  由于混凝土浇筑、振捣不良或者是钢筋保护层较薄,有害物质进入混凝土使钢筋产生锈蚀,锈蚀的钢筋体积膨胀,导致混凝土胀裂,此种类型的裂缝多为纵向裂缝,沿钢筋的位置出现。通常的预防措施有:一是保证钢筋保护层的厚度。二是混凝土级配要良好。三是混凝土浇注要振捣密实。四是钢筋表层涂刷防腐涂料

3.6针对回转窑可能产生的裂缝及采用的控制裂缝的措施

3.6.1概况:1,2,3,5#回转窑1#煤粉仓厂房施工正处高温时段,由于在框架13.47米平台上安装煤粉仓再进行上部框架施工,施工要分层进行 ,

基础→5.97米平台→9.75米平台→13.47米平台→ 吊装仓体→16.8米平台→20.5米平台→23.9米平台

3.6.2防止裂缝的措施:

(1)图纸下达较晚,工期紧张,但是业主还是要求按照原计划进行, 在07年8月22日必须满足吊装煤粉仓的要求(按照经验最迟8月14号浇注13.47米平台框架)。但是我工程部一直到6月28日才接到桩基工程的工序交接要求我们进行下道工序施工。意思是47天内要从基础到13.47米平台施工完毕。 按照规范要求跨度大于7米的梁混凝土强度必须达到100%才允许拆除模板交给设备安装队伍进行吊装,如果提前拆除模板有可能在框架大梁内部产生裂缝。浇注混凝土那天我工程部预留了4组同条件试块以便进行过程强度的检测,而到了8月22号检测报告出来强度只有设计的80%,于是向业主反应22号不具备吊装条件,但是业主提出时间来不及了,22号货准时到场,如果不能吊装将浪费大型汽车台班和吊车台班。因此我部请设计院设计人员进行验算,由于开始吊装部分仓体重量为分体吊装,占总重量的60%,可以进行吊装。但是我们为了控制大梁裂缝的产生,梁底模板及支撑架不拆除,到28天后再拆除排架。

(2)通知混凝土公司搅拌的混凝土所用配料及要求:

一是选用低热的粉煤灰水泥 。

二是 将水泥用量尽量控制在450kg/m3以下。

三是降低水灰比,控制在0.6以下。

四是掺加高效减水剂等来减少水泥用量,降低水化热。

(3)为了减少锈蚀钢筋产生的裂缝采用的措施有:

一是保证钢筋保护层的厚度(柱子35mm,梁25mm,板20mm),专检人员每天跟踪检查,决不放过每一块垫块的不规范放置;

二是混凝土级配要良好。柱头等钢筋密集的地方地方通知混凝土公司采用细石混凝土,填充要密实;

三是混凝土浇注要振捣密实,按照规范振捣,时间不宜过长或过短;

四是钢筋表层清理干净,杜绝锈蚀的钢筋用到框架中;

(4)养护措施

一是待混凝土浇注12小时后用彩料布浇水覆盖,防止太阳爆晒;

二是派专人14天内每2小时浇水一次,保持楼面始终湿润;

(5)浇注后的混凝土12小时内禁止践踏,用醒目标志提醒;

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