鋼筋混凝土結構破壞倒塌的工程質(zhì)量**,絕大多數是從裂縫的擴展開(kāi)始的;其實(shí),只要仔細觀(guān)察不難發(fā)現,普通的鋼筋混凝土結構又一般都是帶裂縫受力工作的,假如借助儀器,甚至還可以發(fā)現裂縫是時(shí)刻發(fā)生變化的,隨著(zhù)裂縫的發(fā)展變化,結構構件的耐久性和適用性會(huì )不同程度的降低,嚴重的甚至會(huì )導致結構構件的破壞;所以研究裂縫的形態(tài)、分析裂縫產(chǎn)生的原因和裂縫對結構功能的影響并加以控制是一個(gè)十分重要的。
外荷載引起的裂縫: 外荷載作用下產(chǎn)生的結構裂縫一般具有很強的規律性 ,通過(guò)計算分析就可以讀出正確的結論。如:矩形樓板板面裂縫成環(huán)狀,沿框架梁分布,板底裂縫成十字或米字集中于跨中;轉角陽(yáng)臺或挑檐板裂縫位于板面起始于墻板交界以角點(diǎn)為中心成米字形向外延伸。受力裂縫,其裂縫與荷載有關(guān),預示結構承載力可能不足或存在嚴重問(wèn)題。
溫度收縮裂縫:溫度收縮裂縫是一種建筑常見(jiàn)的裂縫,主要是由于結構的溫度變形及材料的收縮變形受阻及應力超標所致?,F澆板收縮裂縫主要集中在房屋的中部和房屋四周陽(yáng)角處,裂縫成棗核狀止于梁邊。房屋四周陽(yáng)角處的房間在離開(kāi)陽(yáng)角1米左右,即在樓板的分離式配筋的負彎矩筋以及角部放射筋未端或外側發(fā)生45度左右的樓地面斜角裂縫。其原因主要是砼的收縮特性和溫差雙重作用所引起的,并且愈靠近屋面處的樓層裂縫往往愈大。從設計角度看,現行設計規范側重于按強度考慮,未充分按溫差和混凝土收縮特性等多種因素作綜合考慮,配筋量因而達不到要求。而房屋的四周陽(yáng)角由于受到縱、橫二個(gè)方向剪力墻或剛度相對較大的樓面梁約束,限制了樓面板砼的自由變形,因此在溫差和砼收縮變化時(shí),板面在配筋薄弱處(即在分離式配筋的負彎矩筋和放射筋的未端結束處)首先開(kāi)裂,產(chǎn)生45度左右的斜角裂縫。雖然樓地面斜角裂縫對結構安全使用沒(méi)有影響,但在有水的情況下會(huì )發(fā)生滲漏,影響正常使用。
地基不均勻沉降產(chǎn)生的裂縫:由于地基沉降不均勻使上部結構產(chǎn)生附加應力,導致樓板裂縫。不均勻沉降產(chǎn)生的裂縫多屬貫穿性裂縫,其走向與沉降情況有關(guān)。
使用商品混凝土引起的收縮裂縫:商品混凝土由于采用泵送,混凝土的流動(dòng)性要好,因此一般商品混凝土的坍落度都較大,水灰比較大,如保證水灰比則要增加水泥用量,這樣就使混凝土在硬化階段出現收縮裂縫。裂縫的產(chǎn)生大多在砼澆筑初期,即澆搗后4~6小時(shí)左右,裂縫形狀不規則且長(cháng)短不一,互不連貫,產(chǎn)生裂縫部分大多為水泥浮漿層和砂漿層。有于砼坍落度偏大,表面經(jīng)過(guò)振搗形成一層水泥含量較多,收縮性較大的水泥浮漿層及砂漿層一方面由于砼初凝時(shí)表面游離水分蒸發(fā)過(guò)快產(chǎn)生急劇的體積收縮,而此時(shí)砼早期強度較低(面層為砂漿層 強度更低),不能抵抗這種變形應力而導致砼表面開(kāi)裂,另一方面由于面層浮漿或砂漿的收縮值比基層砼大許多,而造成變形值不同導致面層開(kāi)裂。
預埋管線(xiàn)引起的樓板裂縫:預埋線(xiàn)管處沿管線(xiàn)方向出現表面裂縫;局部出現呈發(fā)散狀或龜裂狀的不規則裂縫。預埋線(xiàn)管,特別是多根線(xiàn)管的集散處是截面砼受到較多削弱,從而引起應力集中,容易導致裂縫發(fā)生的薄弱部位。當預理線(xiàn)管的直徑較小,并且房屋的開(kāi)間寬度也較小,同時(shí)線(xiàn)管的敷設走向又不垂直于砼的收縮和受拉方向時(shí),一般不會(huì )發(fā)生樓面裂縫。反之,當預埋線(xiàn)管的直徑較大,開(kāi)間寬度也較大,并且線(xiàn)管的敷設走向又垂直于砼的收縮和受拉力向時(shí),就很容易發(fā)生樓面裂縫。因此對于較粗的管線(xiàn)或多根線(xiàn)管的集散處,應按要求增設垂直于線(xiàn)管的短鋼筋網(wǎng)加強。
施工原因引起混凝土樓板裂縫:養護不到位,強制性規范要求混凝土養護要覆蓋并澆水,現在大多數不覆蓋,澆水也不能保證經(jīng)常性濕潤;施工速度過(guò)快,上荷早,特別是磚混住宅樓板,前天澆筑完樓板,第二天即上磚、走車(chē),造成早期混凝土受損;拆模過(guò)早或模板支撐系統剛度不夠;施工時(shí)樓板混凝土蓋筋被踩彎、踩倒,保護層過(guò)厚,承載力下降。
1、鋼筋混凝土現澆板裂縫原因的分析
通常情況下,現澆板裂縫一般表現為:不規則、不連貫表面微裂縫;表面龜裂、縱向、橫向裂縫以及斜向裂縫。究其原因,主要有施工、設計及混凝土原材料等方面的原因,以下將逐一具體分析。
1.1混凝土原材料質(zhì)量方面
1.1.1水泥凝結或膨脹不正常,如水泥安定性不穩定,水泥中含有生石灰或氧化鎂,這些成分在和水化合后產(chǎn)生體積膨脹,產(chǎn)生裂縫。
1.1.2如果骨料中含泥量過(guò)多,則隨著(zhù)混凝土的干燥,會(huì )產(chǎn)生不規則的網(wǎng)狀裂縫。
1.1.3堿-骨料反應:蛋白質(zhì)、安山巖、玄武巖、輝綠巖、千枚巖等堿性骨料有可能與堿性很強的水泥起化學(xué)反應,生成有膨脹能力的堿-硅凝膠而引起混凝土膨脹破壞,產(chǎn)生裂縫。
1.1.4水灰比、坍落度過(guò)大,或使用過(guò)量粉砂混凝土強度值對水灰比變化十分敏感,基本上是水和水泥計量變動(dòng)對強度影響的疊加。因此,水、水泥、外滲混合材料外加劑溶液的計量偏差,將直接影響混凝土的強度。而采用含泥量大的粉砂配置的混凝土收縮大,抗拉強度低,容易因塑性收縮而產(chǎn)生裂縫,泵送混凝土為了滿(mǎn)足泵送條件,坍落度大,流動(dòng)性好,易產(chǎn)生局部粗骨料少、砂漿多的現象,此時(shí),混凝土脫水干縮時(shí),就會(huì )產(chǎn)生表面裂縫。
1.2施工質(zhì)量方面
1.2.1混凝土施工過(guò)分振搗,模板、墊層過(guò)于干燥的混凝土澆筑振搗后,粗骨料沉落擠出水分、空氣,表面呈現泌水而形成豎向體積縮小沉落,造成表面砂漿層,它比下層混凝土有較大的干縮性能,待水分蒸發(fā)后,易形成凝縮裂縫。而模板、墊層在澆筑混凝上之間灑水不夠,過(guò)于干燥,則模板吸水量大,引起混凝土的塑性收縮,產(chǎn)生裂縫。
1.2.2混凝土澆搗后過(guò)分抹干壓光會(huì )使混凝土的細骨料過(guò)多地浮到表面,形成含水量很大的水泥漿層,水泥漿中的氫氧化鈣與空氣中二氧化碳作用生成碳酸鈣,引起表面體積碳水化收縮,導致混凝土板表面龜裂。
1.2.3施工工藝不當引起:在施工過(guò)程中由于施工工藝不當,致使支座處負筋下陷,保護層過(guò)大,固定支座變成塑性鉸支座,使板上部沿梁支座處產(chǎn)生裂縫。樓板的彈性變形及支座處的負彎矩施工中在混凝土未達到規定強度,過(guò)早拆模,或者在混凝土未達到終凝時(shí)間就上荷載,造成混凝土樓板的彈性變形,致使砼早期強度低或無(wú)強度時(shí),承受彎、壓、拉應力,導致樓板產(chǎn)生內傷或斷裂;大梁兩側的樓板不均勻沉降也會(huì )使支座產(chǎn)生負彎矩造成橫向裂縫。
1.2.4后澆帶施工不慎而造成的板面裂縫:為了解決鋼筋混凝土收縮變形和溫度應力,規范要求采用施工后澆帶法,有些施工后澆帶不完全按設計要求施工,例如施工未留好施工縫;板的后澆帶不支模板,造成斜坡槎;疏松混凝土未徹底鑿除等都可能造成板面的裂縫。
1.2.5樓面墊層鋪設的暗裝水管、電線(xiàn)套管鋪設不當,如水管、電線(xiàn)套管鋪設不夠牢靠、集中鋪設、上下交疊鋪設致使水管、電線(xiàn)套管上皮在墊層厚度1/3以?xún)?,保護層厚度不足都可能造成板面沿管線(xiàn)長(cháng)度方向產(chǎn)生裂縫。
1.2.6混凝土的收縮(溫度裂縫):眾所周知,混凝土引起收縮的原因,在硬化初期主要是由于水泥的水化作用,形成一種新的水泥結晶體,這種結晶體化合物較原材料體積小,因而引起混凝土體積的收縮,即所謂的凝縮,后期主要是混凝土內自由水蒸發(fā)而引起的干縮。而且,如果混凝土處在一個(gè)溫度變化較大的環(huán)境下,將會(huì )使其收縮更為加劇。如施工發(fā)生的夏季熱氣溫下,石子表面溫度升高,使石子體積膨脹,拌制成混凝土后,石子受冷收縮,使混凝土表面出現發(fā)絲裂縫;混凝土澆搗后未及時(shí)澆水養護,混凝土在較高溫度下失水收縮,水化熱釋放量較大,而又未及時(shí)得到水分的補充,因而在硬化過(guò)程中,現澆板受到支座的約束,勢必產(chǎn)生溫度應力而出現裂縫,這些裂縫也首先產(chǎn)生在較薄弱的部位,即板角處。另外,室內外溫差變化較大,也要引起一定的裂縫。
1.2.7目前在主體結構的施工過(guò)程中,普遍存在著(zhù)質(zhì)量與工期之間的較大矛盾。一般主體結構的樓層施工速度平均為5-7天左右一層,快時(shí)甚至不足5天一層。因此在樓層混凝土澆筑完畢后不足24小時(shí)的養護時(shí)間,就忙著(zhù)進(jìn)行鋼筋綁扎、材料吊運等施工活動(dòng),這就給大開(kāi)間部位的房間雪上加霜。除了大開(kāi)間的混凝土總收縮值較小開(kāi)間要大的不利因素外,更容易在強度不足的情況下受材料吊卸沖擊振動(dòng)荷載的作用而引起不規則的受力裂縫。并且這些裂縫一旦形成,就難于閉合,形成長(cháng)久性裂縫。
表面修補法
1.將需涂刮裂縫修補膠的表面清潔,不得有油污、沙粒及浮塵等并保持干燥;
2.按照推薦比例配膠,比例為A﹕B=2﹕1,25℃時(shí)的可操作時(shí)間約為45~60分鐘。隨著(zhù)B劑用量的增加,可操作時(shí)間相應縮短。每次配膠量不宜過(guò)大,以在可操作時(shí)間內用完為準;
3.按推薦配膠比例稱(chēng)取裂縫修補膠于潔凈干燥容器中,用油灰刀或其他**工具攪拌至色澤完全一致;
4.用于灌注裂縫施工時(shí),用油灰刀沿裂縫往復涂刮并均勻涂抹一層厚約1~50px、寬2~75px的HM-120ML膠泥,注意防止小氣泡、沙粒等混入而造成密封不嚴。
5.裂縫修補膠膠密封施工1天(25℃)后即可進(jìn)行下一工序施工。
內部修補法
1.裂縫檢查
查清裂縫的性質(zhì)以及裂縫的長(cháng)度、寬度、深度、走向、貫穿及漏水情況,以便確定處理方案。裂縫寬度可用讀數顯微鏡測量,裂縫的深度和走向可用超聲,壓水或鉆孔取樣等方法檢查。
2.裂縫處理
對較小的混凝土構件的裂縫,用鋼絲刷等工具清掃混凝土裂縫表面的灰塵、浮渣及松散層等污物,刷去浮灰,用酒精或**將沿縫兩側2~75px范圍內擦拭干凈。對較大的混凝土構件中較深的裂縫,為了能夠有效封縫,可沿裂縫鑿“V”型槽。對體積較大的混凝土構件或較深的裂縫,可沿裂縫采用鉆孔灌漿,以使漿液進(jìn)入裂縫有更廣的通路。
3.設置灌漿嘴
在裂縫的交錯處、裂縫較寬處及裂縫端部必須設置灌漿嘴,灌漿嘴的間距根據裂縫大小、走向及結構形式而定,一般縫寬0.3~12.5px時(shí)灌漿嘴間距為30~1250px,在一條裂縫上必須設置進(jìn)漿、排氣或出漿口。灌漿嘴可先用裂縫修補膠粘貼在預定位置,也可在封縫時(shí)一同粘貼。應特別注意防止堵塞灌漿嘴。
4.封縫
封縫質(zhì)量的好壞直接影響灌漿效果與質(zhì)量,應特別予以重視。裂縫的封閉使用HM-120ML裂縫修補膠,按推薦配膠比例稱(chēng)取并調配裂縫修補膠,用油灰刀沿裂縫往復涂刮后均勻抹一層厚約1~50px、寬2~75px膠泥,注意防止小氣泡及密封不嚴。
5.封縫檢驗
一般情況下,封縫后1~2天后即可進(jìn)行試漏檢驗,以檢查裂縫的密封效果及貫通情況。若用壓縮空氣進(jìn)行試漏試驗,可沿裂縫涂刷一層肥皂水,從灌漿嘴吹入壓縮空氣(壓力與灌漿壓力相同),漏氣處可再行封閉;若用壓縮水進(jìn)行試漏試驗,檢驗完畢后應用壓縮空氣吹凈積水,并留有足夠的時(shí)間讓裂縫干燥。對重要構件或走向復雜的裂縫,建議進(jìn)行試漏檢驗,以確保注膠效果。
6.配制灌漿膠液
配制灌縫膠膠液,根據估計的灌膠量按推薦配膠比準確稱(chēng)量?jì)山M份并混合均勻,從膠液混合開(kāi)始,注膠操作應在膠液適用期內完成(25℃時(shí)約為90min)。
7.灌膠
灌膠操作應使用**的注膠器具。灌膠前,應用壓縮空氣將孔縫吹凈,達到無(wú)水干燥狀態(tài)。根據裂縫區域大小,可采用單孔灌膠或群孔灌膠。在一條裂縫上的灌膠可由淺到深,由上而下,由一端到另一端。灌膠壓力常采用0.2MPa,在保證灌膠順暢的情況下,采用較低的灌膠壓力和較長(cháng)的灌膠時(shí)間,可獲得更好的灌膠效果。當***一個(gè)出膠口出膠且出膠速率保持穩定后,再保持壓注10分鐘左右即可停止灌膠。拆除管路,并注意防止流膠。
8.膠液固化
應在5℃以上的環(huán)境中固化,固化時(shí)間視環(huán)境溫度而定。一般情況(25℃)下固化2~3天即可。
9.灌膠效果檢驗
灌膠結束后應檢驗效果及質(zhì)量,凡有不密實(shí)等不合格情況,應進(jìn)行補注。灌膠效果一般可采用壓水檢查,在裂縫較多、灌膠質(zhì)量較差的部位設置檢查孔,水壓值一般為灌膠壓力的70~80%,基本不吸水、不滲漏即可認為合格。對大型構件,還可選擇適當部位進(jìn)行鉆芯取樣檢查,并可將芯樣加工成試件進(jìn)行力學(xué)性能試驗。
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