建筑物常見(jiàn)裂縫分析及預(yù)防措施

王素花 郭群錄

混凝土的溫度裂縫有兩種:混凝土由于水灰比過(guò)大,水泥用量過(guò)多,養(yǎng)護(hù)不當(dāng)或澆筑大體積混凝土?xí)r產(chǎn)生大量的水化熱,致使混凝土硬化后會(huì)產(chǎn)生收縮裂縫,這是混凝土的早期溫度裂縫。當(dāng)混凝土硬化后,結(jié)構(gòu)在使用階段由于外界溫度變化,導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)膨脹或收縮,而當(dāng)收縮變形受到結(jié)構(gòu)約束時(shí),就會(huì)在混凝土構(gòu)件中產(chǎn)生裂縫,這是混凝土在使用階段的溫度裂縫。混凝土材料的干縮是混凝土結(jié)構(gòu)開(kāi)裂的根本原因之一。溫度變化是混凝土結(jié)構(gòu)開(kāi)裂的又一根本原因。結(jié)構(gòu)的變形及所引起的內(nèi)力大小還與結(jié)構(gòu)的形式、施工方法、采用的材料、施工環(huán)境和體形尺寸有很大關(guān)系。結(jié)構(gòu)與大氣接觸情況不同,溫差變化所引起的影響程度也不同。引起裂縫的原因很多,如何解決房屋裂縫,是工程界普遍關(guān)注的問(wèn)題。裂縫產(chǎn)生的部位有:屋面、樓板、框架填充墻墻體等,分析其產(chǎn)生機(jī)理,然后采取措施,使其危害降至最低。

1 現(xiàn)澆鋼筋混凝土屋面裂縫

鋼筋混凝土屋面出現(xiàn)裂縫進(jìn)而滲漏,是對(duì)房屋耐久性影響的最大通病,鋼筋混凝土屋面出現(xiàn)裂縫滲漏的原因如下:

1)設(shè)計(jì)原因。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員因受建筑使用要求限制,建筑物長(zhǎng)度超長(zhǎng)時(shí)沒(méi)有按照《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》要求留設(shè)伸縮縫,也沒(méi)有采取其他有效防裂措施。

2)施工原因。屋面板的上部鋼筋沒(méi)有放在正確的位置上,起不到抗拉作用,而使板面拉裂,出現(xiàn)裂縫而滲漏。

3)氣候原因。屋面直接受到太陽(yáng)照曬,特別是夏天,日照長(zhǎng),溫度高,使混凝土膨脹伸長(zhǎng),分布鋼筋不足以抵抗溫度拉應(yīng)力,往往在平行于板的負(fù)力筋方向出現(xiàn)裂縫。冬季氣溫降低,混凝土體積收縮,會(huì)產(chǎn)生反方向拉力,混凝土材料抗拉強(qiáng)度低,溫度拉應(yīng)力大于混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)產(chǎn)生裂縫。預(yù)防鋼筋混凝土屋面裂縫常采取的措施:

設(shè)計(jì)時(shí)采取多種有效措施。建筑物長(zhǎng)度超出《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》表9.1.1要求時(shí)設(shè)伸縮縫;設(shè)置伸縮縫有困難時(shí)可留設(shè)后澆帶,后澆帶間距不大于30 m,澆筑混凝土的時(shí)間間隔控制在兩個(gè)月以上,合理設(shè)置后澆帶,并有可靠經(jīng)驗(yàn)時(shí),可適當(dāng)增大伸縮縫間距,但不能用后澆帶代替伸縮縫;調(diào)整建筑布置,設(shè)置局部出屋面房間,或在建筑頂部1層～2層設(shè)置音叉式伸縮縫,將屋蓋分為幾段使應(yīng)變得到釋放,可有效防止屋頂墻體及屋面結(jié)構(gòu)的溫度裂縫。

施工措施也是多方面的。屋面混凝土材料采用微膨脹劑補(bǔ)償混凝土收縮,通過(guò)利用混凝土的微膨脹來(lái)抵消其收縮的大部或全部,以達(dá)到預(yù)防開(kāi)裂的目的;在混凝土的干縮和冷縮約束產(chǎn)生較大拉應(yīng)力的部位,局部加強(qiáng)配筋或改變配筋方式;加強(qiáng)保溫隔熱措施。采用高效保溫隔熱材料,設(shè)置通風(fēng)屋面,能有效保護(hù)屋面板免受外界氣候的劇烈變化影響;加強(qiáng)施工管理,保證屋面板鋼筋的正確位置和混凝土澆搗質(zhì)量養(yǎng)護(hù)時(shí)間的控制。

2 現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓層樓板裂縫

從住宅工程現(xiàn)澆混凝土樓板裂縫發(fā)生的部位分析,最普遍的是房屋四周陽(yáng)臺(tái)處的房間在距陽(yáng)角1 m左右,即在樓板配置的負(fù)彎矩筋以及角部放射筋末端或外側(cè)發(fā)生45°左右的樓板斜角裂縫,主要由混凝土的收縮特性和溫差原因引起,并且越靠近最頂層處的樓板裂縫現(xiàn)象越嚴(yán)重。從設(shè)計(jì)角度看,現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范側(cè)重于強(qiáng)度計(jì)算,對(duì)溫差和混凝土收縮特性等因素,多數(shù)設(shè)計(jì)人員僅構(gòu)造配筋。而房屋的四周陽(yáng)角由于受到縱、橫兩個(gè)方向剪力墻或剛度相對(duì)較大的梁約束,限制了樓板的自由變形,因此在溫差和混凝土收縮變化時(shí),樓板在配筋薄弱處首先開(kāi)裂,產(chǎn)生45°左右的斜角裂縫。雖然樓板斜角裂縫對(duì)結(jié)構(gòu)安全使用沒(méi)有影響,但在有水源的情況下產(chǎn)生滲漏缺陷,此類裂縫也是防治的重點(diǎn)。

預(yù)防現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板裂縫常采取的措施:1)適當(dāng)留設(shè)伸縮縫、后澆帶或采用膨脹加強(qiáng)帶。2)采用收縮小的水泥、減少水泥用量、在混凝土中加入適宜的外加劑。宜選擇中熱或低熱的水泥品種,嚴(yán)禁使用安定性不穩(wěn)定的水泥,因水泥中含有生石灰或氧化鎂,這些成分在和水化合后發(fā)生體積膨脹,產(chǎn)生裂縫。3)提高樓板的構(gòu)造配筋率。所配置的構(gòu)造鋼筋對(duì)應(yīng)的直徑不能過(guò)細(xì),間距不能過(guò)大,對(duì)邊跨支座配筋時(shí),按固定端考慮邊支點(diǎn),對(duì)該跨跨中配筋時(shí),邊支座仍可按簡(jiǎn)支考慮,并適當(dāng)增大板邊的構(gòu)造配筋率。

3 鋼筋混凝土框架填充墻裂縫

1)溫度裂縫。主要是由于填充墻與鋼筋混凝土的線膨脹系數(shù)不同,使得溫度變化時(shí)兩種材料的收縮量不同,這就造成了在兩種材料結(jié)合處的裂縫,這種裂縫往往比較規(guī)則。由于溫度變化比較頻繁,墻面出現(xiàn)裂縫后難以根治,只能通過(guò)治理以控制其裂縫寬度,使之成為無(wú)害裂縫。2)結(jié)構(gòu)裂縫。荷載作用下,結(jié)構(gòu)構(gòu)件必然產(chǎn)生變形。比如梁跨較大時(shí),會(huì)產(chǎn)生較大撓度;建筑較高時(shí),相鄰豎向受力構(gòu)件的豎向壓縮變形必然存在差異;建筑物兩部分高度或荷載相差過(guò)大,相鄰部位易產(chǎn)生較大沉降差。結(jié)構(gòu)構(gòu)件的差異變形,易導(dǎo)致填充墻變形不一致,使其內(nèi)部產(chǎn)生剪切應(yīng)力,當(dāng)其主拉應(yīng)力超過(guò)砌體極限抗拉強(qiáng)度時(shí),填充墻砌體就會(huì)沿著主拉應(yīng)力跡線產(chǎn)生因剪切引起的拉裂縫。

預(yù)防建筑填充墻裂縫常采取的措施:1)合理選擇墻體材料。應(yīng)優(yōu)先選用與鋼筋混凝土材料的線膨脹系數(shù)相近、吸水率較小、材料強(qiáng)度較高的砌塊作為填充墻的砌體材料,如陶粒混凝土空心砌塊、加氣混凝土砌塊等。2)優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。對(duì)房屋基礎(chǔ)形式的選擇,在設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮其不均勻沉降,尤其對(duì)地基沉降比較敏感的框架結(jié)構(gòu),應(yīng)考慮不均勻沉降對(duì)上部結(jié)構(gòu)的影響,并應(yīng)控制沉降量、沉降差、整體傾斜;頂層、底層、山墻和縱墻端開(kāi)間等溫度變化影響較大的部位加強(qiáng)墻體拉筋并設(shè)置水平連梁。3)有效的施工方法。施工荷載和墻體自重的作用,使得墻下承重梁產(chǎn)生撓度變形,填充墻體砌筑完成后,與下部承重梁變形相協(xié)調(diào),墻體上部與主體結(jié)構(gòu)的接觸處產(chǎn)生裂縫,因此填充墻砌至接近梁、板底時(shí),應(yīng)留170 mm～200 mm的空隙,以便填充墻自由變形,等填充墻砌完并間隔5 d～10 d后,墻體變形基本完成,再用實(shí)心磚斜砌擠緊,以使砌體與梁板底緊密結(jié)合。為保證柱與填充墻的連接,沿墻高每隔500 mm設(shè)置拉結(jié)筋。拉結(jié)筋必須放置在砂漿中,預(yù)埋在柱上的拉結(jié)筋如果與灰縫錯(cuò)位時(shí),應(yīng)將鋼筋位置校正或在柱上補(bǔ)焊拉結(jié)筋。

4 裂縫的處理措施

裂縫的出現(xiàn)會(huì)影響建筑使用。分析裂縫的性質(zhì)和具體情況,區(qū)別對(duì)待,及時(shí)處理。裂縫的修補(bǔ)措施有三種:1)表面修補(bǔ)法。表面修補(bǔ)法是一種簡(jiǎn)單、常見(jiàn)的修補(bǔ)方法。它主要用于穩(wěn)定和結(jié)構(gòu)承載能力沒(méi)有影響的表面裂縫以及深進(jìn)裂縫的處理。通常的處理方法是:在裂縫的表面涂抹泥漿、環(huán)氧膠泥或在混凝土表面涂刷油漆、瀝青等防腐材料,在防護(hù)的同時(shí)為了防止混凝土受各種作用的影響繼續(xù)開(kāi)裂,通常可以采用在裂縫的表面粘貼玻璃纖維布等措施。2)嵌縫法。嵌縫法是裂縫封堵中最常用的一種方法,它通常是沿裂縫鑿槽,在槽中嵌入塑性或剛性止水材料,以達(dá)到封閉裂縫的目的。常用的塑性材料有聚氯乙烯膠泥、塑料油膏、丁基橡膠等等;常用的剛性防水材料為聚合物水泥砂漿。3)結(jié)構(gòu)加固法。當(dāng)裂縫影響到混凝土結(jié)構(gòu)的性能時(shí),就要考慮采用加固法對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行處理:加大混凝土結(jié)構(gòu)的截面面積,在構(gòu)件的角部外包型鋼,采用預(yù)應(yīng)力法加固,粘貼鋼板加固,增設(shè)支點(diǎn)加固以及噴射混凝土補(bǔ)強(qiáng)加固。

總之,裂縫是混凝土結(jié)構(gòu)中普遍存在的一種現(xiàn)象,它的出現(xiàn)不僅會(huì)降低建筑物的抗?jié)B能力,影響建筑物的使用功能,而且會(huì)引起鋼筋的銹蝕、混凝土的碳化,降低材料的耐久性,影響建筑物的承載能力。設(shè)計(jì)、施工中要采取有效措施預(yù)防裂縫出現(xiàn),保證建筑物質(zhì)量。

[1] 徐成宇.混凝土裂縫成因及防止措施[J].山西建筑,2008,34(14):117-118.