某框架結(jié)構(gòu)住宅樓主體施工過(guò)程中梁裂縫的分析與處理

摘 要:本文分析了某框架結(jié)構(gòu)住宅樓主體施工過(guò)程中鋼筋混凝土梁的裂縫產(chǎn)生原因和部位,并提出了相應(yīng)的處理措施。

關(guān)鍵詞:鋼筋混凝土梁;裂縫;熱脹冷縮

某商住樓主體驗(yàn)收時(shí),設(shè)計(jì)10層,建筑面積26000平方米,梁跨度7.2m其截面尺寸為240mm×550mm。使用C30商品混凝土,梁板整體澆筑。樓面梁板混凝土澆筑后7d梁開(kāi)始出現(xiàn)豎向裂縫,到第14天裂縫基本穩(wěn)定。

1 具體情況如下:

1.1 梁跨度為7.2米,梁高550,梁寬240,混凝土標(biāo)號(hào)為c30,配筋為5根Ⅱ級(jí)鋼直徑25(下),3根Ⅱ級(jí)鋼直徑25(上)+支座處2根Ⅱ級(jí)鋼直徑25(上),腰筋為2根Ⅱ級(jí)鋼直徑14,箍筋為Ⅰ級(jí)鋼直徑8間距200,支座1500內(nèi)加密為間距100。

1.2 施工時(shí),模板支撐體系為:梁柱為竹膠模板,現(xiàn)澆板為鋼模板。

1.3 施工氣溫,7、8、9層氣溫較低,盡管樓內(nèi)生火,門(mén)窗洞口雙層封閉,但當(dāng)時(shí)大氣溫度較低,詳見(jiàn)附表:

1.4 混凝土澆注時(shí),嚴(yán)格采用冬季施工措施:燒熱水,加混凝土外加劑(防凍、早強(qiáng)、減水)、封閉洞口,樓內(nèi)生火,混凝土測(cè)溫記錄,混凝土覆蓋草袋。

1.5 混凝土澆注后,確保48小時(shí)后上荷,施工荷載(鋼管、模板、鋼筋等),主要放在梁上。

1.6 測(cè)溫記錄,詳見(jiàn)下:

大氣溫度記錄

七層十一月十六日 5-12度 十七日 5-13度 十八日 5-12度;八層 十二月三日4-12度四日 -4-5度 五日 -8-6度;九層十二月二十二日 -8--1度 二十三日 -6-6度 二十四日 -7-7度

混凝土測(cè)溫平均記錄

七層 十一月十六日10度 十七日 9度 十八日 11度;八層 十二月三日5度四日 6度 五日 7度;九層 十二月二十二日5度 二十三日 5度 二十四日 6度

1.7 拆模試塊強(qiáng)度如下,詳見(jiàn)下。已滿(mǎn)足大于7米跨度的梁要求百分之百?gòu)?qiáng)度要求。

拆模試塊強(qiáng)度

七層 十二月四日 30.6兆帕;八層 十二月二十三日 31.6兆帕;九層 一月十日 30.1兆帕

1.8 堆載試驗(yàn)如下:設(shè)計(jì)板荷載為500公斤/平方米,梁上為磚墻體。現(xiàn)將梁上產(chǎn)生裂縫的兩塊板上,堆載500高的水,梁上砌筑磚墻。經(jīng)觀察梁的撓度為3 mm ,裂縫寬度變化為 0。

1.9 混凝土回彈情況,混凝土強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)要求。

1.10 鋼筋質(zhì)量:三級(jí)鋼,鋼材材質(zhì)試驗(yàn)報(bào)告合格,焊接試驗(yàn)報(bào)告合格。

1.11 裂縫形態(tài):樓面梁板混凝土澆筑后7d梁開(kāi)始出現(xiàn)豎向裂縫,到第14天裂縫基本穩(wěn)定。兩端支座為斜裂縫,寬度從0.1mm 到0.5mm。梁中為豎向裂縫,寬度從0.1mm 到0.3mm不等。

2 裂縫形成原因

2.1 設(shè)計(jì)方面復(fù)核驗(yàn)算

設(shè)計(jì)人員結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)核驗(yàn)算,配置梁底鋼筋A(yù)S=2300mm,而實(shí)際配5Φ25,AS=2455mm,所以梁底抗彎承載力是滿(mǎn)足的;剪應(yīng)力Q=180kN,實(shí)際配Φ8@200和彎起鋼筋1Φ25,抗剪承載力也是滿(mǎn)足的。排除是設(shè)計(jì)不足引起裂縫的可能。

2.2 干縮裂縫

現(xiàn)象:裂縫為表面性,寬度較細(xì)。其走向縱橫交錯(cuò),沒(méi)有規(guī)律。較薄的梁、板類(lèi)構(gòu)件(或桁架桿件),多沿短向分布;整體性結(jié)構(gòu)多發(fā)生在結(jié)構(gòu)變截面處;平面裂縫多延伸到變截面部位或塊體邊緣,大體積混凝土在平面部位較為多見(jiàn),但側(cè)面也常出現(xiàn),并隨濕度和溫度變化而逐漸發(fā)展。

干縮裂縫與前述裂縫的形態(tài)差異較大,排除是干縮裂縫的可能。

2.3 溫度裂縫現(xiàn)象:表面溫度裂縫走向無(wú)一定規(guī)律性;梁板式或長(zhǎng)度尺寸較大的結(jié)構(gòu),裂縫多平行于短邊;大面積結(jié)構(gòu)裂縫?？v橫交錯(cuò)。深進(jìn)的和貫穿的溫度裂縫,一般與短邊方向平行或接近于平行,裂縫沿全長(zhǎng)分段出現(xiàn),中間較密。裂縫寬度大小不一,一般在0.5mm以下。裂縫寬度沿全長(zhǎng)沒(méi)有太大的變化。溫度裂縫多發(fā)生在施工期間,縫寬受溫度變化影響較明顯,冬季較寬,夏季較細(xì)。沿?cái)嗝娓叨?裂縫大多呈上寬下窗狀,但個(gè)別也有下寬上窄情況,遇上下邊緣區(qū)配筋較多的結(jié)構(gòu),在時(shí)也出現(xiàn)中間寬兩端窄的梭形裂縫。

溫度裂縫與前述裂縫的形態(tài)差異較大,排除是溫度裂縫的可能。

2.4 早期堆載對(duì)梁混凝土開(kāi)裂的影響

眾所周知,大部分房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)商都非常強(qiáng)調(diào)施工工期,對(duì)于很形象、直觀的主體結(jié)構(gòu)更是如此。由于施工工期安排緊,工序技術(shù)間歇時(shí)間被取消,這樣必然會(huì)造成早期堆載(如鋼筋、模板材料的堆放)的不良影響。

2.4.1 梁混凝土剛終凝不久(一般為24h),施工中又堆放上一層柱鋼筋、模板材料,施工堆載又為不均勻(即集中力)和瞬時(shí)動(dòng)荷載,其必然對(duì)混凝土的固結(jié)構(gòu)成內(nèi)在影響(即造成“內(nèi)傷”),也加大了混凝土內(nèi)部早期微裂縫。

2.4.2 由于在早期,混凝土強(qiáng)度低(一般在1.2MPa左右),不能承擔(dān)堆料荷載。雖然從理論上講,此時(shí)梁的堆載全由其模板支撐體系受力,但在實(shí)際中,由于梁模板龍骨的布置是在考慮允許模板面板存在1/250變形的情況下設(shè)計(jì)的(且對(duì)堆載集中力不予以考慮),因此在較大集中堆載作用下,勢(shì)必造成梁混凝土底部開(kāi)裂或“內(nèi)傷”。

2.5 梁拆模對(duì)梁混凝土的影響

跨度大于7m、混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為c25的梁,按規(guī)定當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到百分之百時(shí),方可拆模,此時(shí)間一般為梁混凝土澆筑后20-28d。而在拆模以前,梁尚未達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度,卻承受由模板支撐體系傳來(lái)的上一層梁的施工荷載(甚至結(jié)構(gòu)荷載),且該荷載幾乎為集中荷載。在實(shí)際工程施工中,對(duì)模板設(shè)計(jì)計(jì)算經(jīng)常流于形式,往往是憑架子工的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行施工,模板的支撐強(qiáng)度經(jīng)常達(dá)不到設(shè)計(jì)要求,從而使梁混凝土帶裂縫工作成為必然。

3 裂縫處理

經(jīng)過(guò)調(diào)查分析,確認(rèn)裂縫為堆載過(guò)早和拆模以前上一層施工荷載影響造成的,在不降低承載力的情況下,根據(jù)裂縫寬度不同,采取表面處理法、充填法、注入法等簡(jiǎn)易的處理方法:

3.1 表面修補(bǔ)法。該法適用于縫較窄,用以恢復(fù)構(gòu)件表面美觀和提高耐久性時(shí)所采用,常用的是沿混凝土裂縫表面鋪設(shè)薄膜材料,一般可用環(huán)氧類(lèi)樹(shù)脂或樹(shù)脂浸漬玻璃布。施工時(shí)先將混凝土表面用鋼絲刷打毛。清水洗凈干燥,將混凝土表面氣孔由油灰狀樹(shù)脂填平,然后在其上鋪設(shè)薄膜,如果單純以防水為目的,也可采用涂刷瀝青的方法。

3.2 充填法。當(dāng)裂縫較寬時(shí),可沿裂縫混凝土表面鑿成V形或U形槽,使用樹(shù)脂砂漿材料進(jìn)行填充,也可使用水泥砂漿或?yàn)r青等材料。施工時(shí),先將槽內(nèi)碎片清除,必要時(shí)涂底層結(jié)合料,填充后待填充料充分硬化,再用砂輪或拋光機(jī)將表面磨光。

3.3 注入法。當(dāng)裂縫寬度較小且較深時(shí),可采用將修補(bǔ)材料注入混凝土內(nèi)部的修補(bǔ)方法,首先裂縫處安設(shè)注入用管.其它部位用表面處理法封住.使用低粘度環(huán)氧樹(shù)脂注入材料,用電動(dòng)泵或手動(dòng)泵注入修補(bǔ),此法在裂縫寬大于0.2mm 時(shí),效果較好。該材料與介質(zhì)的接觸面小而親和力大,對(duì)較低滲透性的介質(zhì)也有強(qiáng)的滲透能力,且漿材中含有復(fù)合增強(qiáng)劑,便稀釋劑分子參與形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),增強(qiáng)了漿材與混凝土的結(jié)合力,使固結(jié)體具有優(yōu)良的力學(xué)性能。

采用該灌漿材料,固化后的強(qiáng)度大于原結(jié)構(gòu)C30混凝土強(qiáng)度。由于其為高滲透性材料,滲透最小寬度可達(dá)0.001mm,可保證材料深入地滲入到裂縫里面。

化學(xué)灌漿法的具體施工方法是,預(yù)處理(布孔、鉆孔、開(kāi)槽、開(kāi)孔口、清洗、埋管、表面封閉、檢查)→壓力注入→剪管→恢復(fù)表面,保養(yǎng)。

從對(duì)灌漿工作的現(xiàn)場(chǎng)跟蹤觀察及從壓力表、灌漿量等途徑判斷,灌漿的效果很好。灌注過(guò)程中,不斷出現(xiàn)有因裂縫貫穿而使?jié){液從梁一側(cè)穿透600mm、800mm,梁寬而從另一側(cè)滲出的情況。

為確切掌握裂縫化學(xué)灌漿補(bǔ)強(qiáng)后混凝土的力學(xué)性能,做了兩組試件,規(guī)格為550mm×l50mm×xl50mm的混凝土抗折試件,養(yǎng)護(hù)48h后將其中一組折斷,用上述方法灌漿。養(yǎng)護(hù)28d后送質(zhì)檢站檢測(cè)。從試驗(yàn)數(shù)據(jù)看,未折斷組試件抗折強(qiáng)度為5.5MPa,折斷后灌漿的該組試件抗折強(qiáng)度5.9MPa,且3個(gè)試件均斷裂在非灌漿粘結(jié)處,說(shuō)明灌漿處理可以達(dá)到加強(qiáng)梁的整體性目的。

所以梁的承載力是安全的,不需要特別加固處理; 對(duì)梁裂縫作修補(bǔ)處理,以阻止有害介質(zhì)對(duì)鋼筋繼續(xù)腐蝕。具體處理方法是:剔除梁裂縫兩側(cè)各10mm,表面粉刷,露出混凝土梁面層,用壓力不小于0.2Mpa的壓縮空氣清理裂縫,再用環(huán)氧樹(shù)脂封填,并恢復(fù)梁面粉刷層,即告完工。

4 結(jié)語(yǔ)

鋼筋混凝土梁裂縫應(yīng)針對(duì)成因、貫徹預(yù)防為主的原則、加強(qiáng)設(shè)計(jì)施工及使用等方面的管理,確保結(jié)構(gòu)安全和避免不必要的損失。一旦產(chǎn)生裂縫.應(yīng)全面調(diào)查分析,查明原因,取得加固依據(jù),在選擇處理方法上,應(yīng)比較論證、綜合考慮,以求施工方便、經(jīng)濟(jì)高效。

參考文獻(xiàn)

[1]《建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)資料匯編》 汪達(dá)尊主編中國(guó)建筑技術(shù)發(fā)展中心技術(shù)開(kāi)發(fā)與咨詢(xún)部.

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[3]《實(shí)用建筑工程施工及驗(yàn)收手冊(cè)》 國(guó)振喜編 中國(guó)建筑工業(yè)出版社.

作者簡(jiǎn)介:張衛(wèi)國(guó) 男 1970年3月1日出生 高級(jí)工程師 國(guó)家注冊(cè)監(jiān)理工程師一級(jí)預(yù)算員。