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现浇楼板开裂原因分析及加固技术
浏览: 发布日期:2017-02-15
          近年来随着房地产业的迅速发展,使建筑物的鉴定与加固显得非常重要。加固技术已经作为一门新的学科应用于实际中,通过学习我们知道加固改造的基本原则:

         1.结构体系总体效应原则;2.先鉴定后加固的原则;3.材料的选用和取值原则;4.加固方案的优化原则;5.尽量利用的原则;6.与抗震设防结合的原则。常见的加固方法:1.地基基础:桩托换、地基处理和加大基础面积等;2.上部结构:增大截面加固法、置换混凝土加固法、外加预应力加固法、外粘型钢加固法、粘贴纤维复合材加固法、粘贴钢板加固法、增设支点加固法、植筋技术、锚栓技术和裂缝修补技术等。


        工程实例1
     
        近年来,传统的预制板逐渐被现浇板所取代,由于使用了现浇楼板,房屋的整体性、抗不均匀沉降性和结构安全性均有很大提高,但也伴随产生了一些楼板裂缝的情况。 
   
         例如我市某小区共建住宅楼14幢,建筑面积约8万㎡,砖混结构,室内无分隔墙,全部为现浇板,板厚100~120mm,现场拌和浇捣,混凝土强度等级C20,楼板与梁连接处均配负筋,房屋高5层,底层设架空层高2.2m,房屋约长80m,无伸缩缝,基础采用混凝土灌注桩。工程于1999年12月陆续竣工。竣工验收时,尚未发现明显的裂缝现象,住户陆续购房 进行装修时,发现楼板裂缝,遂向我站投诉。经现场察勘(包括尚未售出的房屋)发现,14幢房屋均存在裂缝,开裂户数达124户,占总户数450户的27.56%(而投拆用户21户,占总户数的4.64%),裂缝位置主要有图1所示的两类,其中位于板角处的裂缝占绝大多数,约占总数的90%,其缝宽一般在0.1~0.2mm。 
     
         一 裂缝原因分析 
     
         对用户反映的现浇板裂缝,经多次会同设计、监理、施工等部门进行实地查勘。首先进行了沉降观测和图纸复查,均符合规范和标准。因而根据上述裂缝状况并结合其成因作了如下分析。 
     
       (1)引起裂缝的首要原因是混凝土的收缩。众所周知,混凝土在硬化过程中,由于水分蒸发,体积逐渐缩小,产生收缩,而板的四周由于受到支座的约束,不能自由伸展。而当混凝土的收缩所引起板的约束应力超过一定程度时,必然引起现浇板的开裂,开裂的部位往往产生在应力相对集中的地方,所以板的裂缝绝大多数产生在板角处,其走向与板的对角线相垂直 。 
     
       (2)温度裂缝。因水泥具有快硬、高强、水化热大的特点,再加上该房屋的主体施工发生在夏季,混凝土浇捣后又未及时浇水养护,混凝土在较高温度下失水收缩,水化热释放量较大,而又未及时得到水分的补充,因而在硬化过程中,现浇板受到支座的约束,势必产生温度应力而出现裂缝,这些裂缝也首先产生在较薄弱的部位,即板角处。另外,室内外温差变化较大,也要引起一定的裂缝。在调查中发现房屋西边及顶层的裂缝居多。事实上许多裂缝往往是混凝土收缩及温度变化综合引发的。 
     
       (3)结构体型突变及未设置必要的伸缩缝。开发商为了提高土地的利用率,房屋长度过长, 而又未考虑设置伸缩缝,当房屋的自由伸缩达到应设置伸缩缝要求的间距时,就要引起裂缝的产生。另外,平面布局凹凸较多,即转角也越多,这些转角处由于应力集中形成薄弱部位 ,一受到混凝土收缩及温差变化易于产生裂缝。 (4)支座处负筋下沉产生裂缝。在施工过程中由于施工工艺不当,致使支座处负筋下陷,保护层过大,固定支座变成塑性铰支座,使板上部沿梁支座处产生裂缝。 
     
        二 裂缝的防治 
     
       上述裂缝虽属非结构受力因素所引起的,但现浇板裂缝既影响美观,又容易使住户产生心理上的不安,而且裂缝不仅会影响抗渗效果,也易造成水分侵蚀钢筋,影响使用耐久性。因此,针对上述裂缝产生的原因,提出了一些防治措施,并在开发另一小区中, 重点加强管理,起到了一定的效果。 
     
       (1)加强现浇板浇捣后的养护。混凝土养护是整个施工过程中必不可少的一个环节, 忽视对混凝土的养护,既会降低混凝土的强度,又易使其在硬化过程中失水得不到及时补偿而产生裂缝,尤其在高温下施工,更应经常浇水养护,这样既可减少温度产生的裂缝,也可降低由于混凝土的收缩而产生的约束应力,有效控制裂缝。同时,对水泥砂浆地面,
也要严格按施工顺序操作,并加强养护,经常使地面处于湿润状态,也能有效地抑制地面裂缝的产生。 
   
       (2)严格控制砂的粒径及含泥量。混凝土用砂应采用中粗砂,如砂粒过细,砂的含泥量超过标准,不仅降低强度,也会使混凝土产生裂缝,这是因为泥的膨胀性大于水泥膨胀性的缘故 。 
   
       (3)在板角增加辐射筋。现浇板的四周在设计上都已配置负筋,但针对绝大多数裂缝产生于板角这一现象,在板角四周增设辐射筋,使产生裂缝的应力作用方向与辐射筋相一致,能有效地抑制裂缝,此外配筋较多时,相对来说也能明显改善裂缝的产生或扩展,根据裂缝距板角的距离,辐射筋长度为1.5m左右。 
   
      (4)平面布置上尽量减少凹凸现象和设置必要的伸缩缝。平面转角过多,即薄弱部位越多, 而这些部位由于应力集中,往往是裂缝的多发区。 
   
       (5)严格控制板面负筋的保护层厚度。现浇板负筋一般放置在支座梁钢筋上面,与梁筋应绑扎在一起,另外,采用铁架子或混凝土垫块等措施来固定负筋的位置,保证在施工过程中板面钢筋不再下沉,从而可有效控制保护层,避免支座处因负筋下沉,保护层厚度变大而产生裂缝,板的保护层厚度不应大于1.5cm。 
 
       工程实例2

        某企业厂房工程,框架结构四层,钢筋混凝土独立基础,轻钢结构屋面。工程于2003年7月开始施工,2004年3月由于经济纠纷更换施工班组(此时,底层柱已浇筑完成),同年7月主体结构结顶。在清理二层结构现浇板时,发现现浇板板面开裂情况较严重;继而检查三、四层结构现浇板,这些板板面也存在少量裂缝。
   
        一 原因分析
  
         针对上述工程质量问题,通过对现浇结构混凝土的强度、钢筋的规格、数量、间距、保护层厚度等方面的现场检测,对可能引起该质量问题的结构设计和施工方面因素进行了分析,如下: 
  
        1设计方面 
  
        本厂房工程原设计为框架三层。在施工过程中,根据业主的要求,工程增设一层,屋面结构也改为轻钢屋面。该结构的变更是经原设计单位复核后同意的。工程质量事故发生后,浙江省建科院对此厂房工程的结构承载力进行复算,增加的一层荷载能满足基础及主体结构承载的要求,排除了设计方面的原因。2施工方面
  
        (1)经现场监测发现板上部配筋(负筋),未按图施工。二层楼面以上现浇板横向上部负筋由原设计的Φ10@200(分离式)改为Φ6@200(拉通),配筋大大降低。施工人员不按图施工,偷减钢筋原材料(后了解,此事经业主管理人员认可)。
  
         (2)现浇结构混凝土强度偏低,现浇板砼面层水泥浆偏厚,骨料偏少。经工程所在地建材检测中心现场检测,二、三、四层现浇结构的砼强度推定值分别为21.9Mpa、21.2MPa、17.5MPa。低于设计C25强度等级要求。
  
         (3)施工过程中,板上部钢筋被踩低,砼保护层偏厚。检测二层现浇板上部钢筋的砼保护层厚度多在30-40mm之间。现浇板的有效断面减少了15—25mm。 
  
         (4)模板支撑体系失稳。据了解,二层结构施工日期在三月,时值春季多雨。替换后的另一施工班组未仔细处理基础的回填土,并很快在回填土层上架设二层结构模板。模板在铺设钢筋、浇筑混凝土过程中逐渐产生变形,从而导致二层现浇结构砼凝结硬化过程中逐渐开裂。这是二层结构现浇板的裂缝较多,三、四层结构裂缝较少的一个重要原因。 

          二 处理方案和实施 
  
       (1)对现浇板大于0.3mm的贯穿及半贯穿裂缝采用化学灌浆处理。将裂缝部位凿成“V”型槽,槽宽约30mm,深约20mm。用钢丝刷除去“V”型槽面浮渣,压缩空气吹净浮尘,用脱脂棉蘸丙酮擦净“V”型槽。沿“V”型槽及两侧各100mm宽刷环氧胶液一道,再用环氧胶泥封缝抹平,并同步埋设灌浆嘴;间距约10m;待环氧胶泥硬化后,采用改性环氧树脂进行灌浆处理。
   
      (2)现浇板面在梁支座处采用粘贴碳纤维的方式进行加固处理。鉴于厂房加层后,原结构体系的承载力已经余地不多,不宜再采用另行增加荷载的加固方案,故综合比较各种加固措施;对现浇板面负筋不足处(梁支座处)采用了粘贴炭纤维加固的方法。具体加固方案:负筋配筋为Φ6@200部位,碳纤维粘贴方向与横向负筋方向一致,覆盖负筋范围,沿板每隔100mm布置碳纤维一道(规格:200g/m2,宽100mm),然后沿纵方向板上,负筋锚固位置原框架梁边1100mm处布置碳纤维压条一层,宽200mm。
   
       经过上述处理,有效地消除了工程存在的质量隐患,基本满足了结构和使用要求。由于近年来大型甚至超大型工程大量出现,而相应的混凝土技术并没有得到突破性进展,使得混凝土结构裂缝出现较普遍,该工程的实践为类似问题的处理可提供一些借鉴。

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