对混凝土结构楼板裂缝的成因分析及处理

对混凝土结构楼板裂缝的对混凝土结构楼板裂缝的 成因分析及处理成因分析及处理 第四项目 伍中平 摘摘 要 要 许多混凝土结构楼板在建设过程和使用过程中出现了不同程度 不同形式的裂 缝 这是一个相当普遍的现象 它是长期困扰着建筑技术人员的技术难题 本文结合工程实 例 分析顶板出现裂缝的原因 以及对裂缝进行处理的方法进行探讨 以供读者参考 关键词 关键词 混凝土结构 顶板裂缝 原因分析 处理方法 一 工程概况一 工程概况 北京国际金融中心工程位于金融街 A6 地 建筑面积 11 6 万 m2 地下三层 地上 24 层 本工程因设计修改及甲方资金等原因 于 99 年 1 月施工完地上二层顶板结构后停工 后于 2000 年 4 月复工 在经历过雨季和酷暑后 特别是 7 月份持续的高温天气 发现主体结构 顶板有开裂现象 经甲方 监理 施工单位三方共同检查确认 在已施工完的五层结构顶板 上均出现不同程度的裂缝开展 其主要分布情况如下 1 地下三层 B3 少数项板出现裂缝 数量较少 裂缝分布不规律 无渗漏及泛碱现象 墙柱和梁未见异常 2 地下二层 B2 出现裂缝的顶板略有增加 裂缝分布无规律 局部有渗漏及泛碱现象 墙柱和梁未见异常 3 地下一层 B1 露天部分顶板裂缝部位明显增多 有部分为通缝 分布方向主要在梁 两侧沿 45 斜向 且缝宽较大 有渗漏及泛大碱现象 中间板带 非露天部分 裂缝相对较 少 无明显规律 北侧自行车坡道墙局部出现裂缝 其它墙及梁柱未见异常 4 地上一层 F1 裂缝明显增多 主要分布在东南北周边两跨和中部原结构施工缝 裂 缝无明显规律 沿裂缝局部有渗水及泛碱现象 墙柱和梁未见异常 5 地上二层 F2 顶板出现大量不规则裂缝 且沿裂缝有明显渗水及泛碱现象 墙柱和 梁未见异常 二 裂缝检测及成因分析二 裂缝检测及成因分析 一 裂缝分布规律 1 裂缝数量从 B3 开始往上层逐渐增多 B1 顶板外露部分和 F1 F2 顶板裂缝数量明显 增多 且有渗漏和泛碱现象 裂缝开展无规律 2 各层出现裂缝的顶板所占比例分别是 B3 为 12 B2 为 18 B1 为 26 F1 为 55 F2 为 95 3 现场抽取的各层板块分析 地上部分顶板主裂缝宽度一般为 0 1 0 2mm 个别裂缝 宽达 0 6 0 7mm 主裂缝附近不规则的放射状裂缝宽度一般小于 0 1mm 多数裂缝为通缝 地下部分缝宽一般为 0 2 0 4mm 个别缝宽达 0 9mm 二 现场取样检测及堆载试验 1 XRD X 射线衍射分析 各层水泥浆体中水化产物相同 含有羟钙石 非晶态的水 化硅酸钙凝胶等 在地上顶板的样品中含有伊利石 具有吸水膨胀 失水收缩特性 会增加 不均匀体积变形 成份 在各层样品中均有一定量的石膏存在 2 SEM EDS 扫描电镜和能谱分析结果 地上比地下砼微观结构疏松 B1 B2 层的样品在 电子显微镜下能观察到大量的 1 0 3 0 m 的微观裂缝 同时观察到有集料富集和集料与水 泥浆分层现象 且通孔量较大 3 孔结构分析 使用压汞法测定孔隙率和孔径 F1 F2 大于 B1 4 热稳定分析 未发现新裂缝和起皮现象 5 堆载试验 按设计值进行强度试验 受荷状态下挠度为 L 3558 裂缝增加量最大为 0 2mm 卸载后 残余变形最大为 0 03mm 残余裂缝最大为 0 1mm 三 主要成因分析 1 与混凝土配合比有关 由于采用泵送砼 混凝土水灰比偏大 而硅酸盐水泥在空气硬 化时体积会产生收缩 其收缩大小与水泥的矿物组成 细度 水灰比等因素密切相关 而熟 料中铝酸三钙的收缩量最大 水泥愈细 收缩愈大 水灰比大 收缩也大 因此 水灰比过 大是造成混凝土失水收缩裂缝的原因之一 2 与外加剂有关 本工程在混凝土使用过程中为改善混凝土的和易性和流动性 减少泵 的输出压力 掺加了适量的减水剂 在选择减水剂时未充分考虑到其本身具有收缩的特性 从而加剧了混凝土拌合物的收缩 这是造成混凝土出现裂缝的原因之一 3 与施工工艺和环境条件有关 大家知道 混凝土在浇注后会出现断断续续的水平裂缝 而该种裂缝可通过二次抹压或加强养护等得以控制 同时 加强养护时的湿度和延长养护时 间对裂缝控制也是有利的 据有关文献记载 不同湿度对混凝土干缩影响是很明显的 如以 28d 湿养护为 0 则 70 湿度时混凝土干缩量为 320 10 6 混凝土收缩变形值 50 湿度环 境下混凝土干缩值为 400 10 6 本工程地上部分结构施工正值冬期施工 气候十分干燥 造 成混凝土早期养护不良 使混凝土内水分急剧蒸发而引起剧烈收缩 这是混凝土出现裂缝的 一个主要原因 4 与结构形状 配筋和约束条件有关 根据大量资料表明 混凝土裂缝与结构形状 配 筋和约束条件有一定关系 在相同约束条件下 结构层尺寸和配筋率的增加 也可提高混凝 土初期的抗裂性能 本工程楼板厚为 120mm 跨度达 8m 同时只在四周梁位置配置了负弯 矩筋 未设温度筋 这也是混凝土裂缝出现的的一个主要原因 5 与停工期结构长期暴露有关 由于温度不均匀变化会产生一定的温度应力 它使结构 内部产生附加应力 从而造成结构内部应力重新分布 并在簿弱部位产生裂缝 根据本工程 停工后 未进行任何防护措施 结构长期暴露外面 受风吹日晒或寒潮袭击作用 经历季节 温度变化 由于框架结构的板与刚度较大的梁 柱相互约束 当温度变形受到约束时 首先 在相对薄弱的板上出现裂缝 因此 温度变化是楼板出出大量裂缝的最为主要原因 三 结构评价及裂缝处理三 结构评价及裂缝处理 一 结构评价 经众多专家及相关检测单位的认真核查及现场实测结果 结构本身的 强度是满足设计要求的 楼板裂缝主要影响钢筋的封闭保护 楼板渗漏水 在工程施工阶段 所有梁板模板拆除后均未发现裂缝 所以 目前所出现的裂缝对整个工程安全不会构成影响 但如继续停工 晾置 裂缝还将发展 对结构安全的影响将逐渐显露出来 如主体继续施工 多数裂缝在潮湿状态下将自愈 因此 对局部裂缝的处理 最好在结构封顶以后 二 裂缝处理 从裂缝深度及宽度方面作为检验 可归纳为三种 表面裂缝 纵深裂缝 贯穿裂缝 本 工程地上二层大部分裂缝为贯穿裂缝 1 对表面裂缝及非贯穿性的纵深裂缝不引起渗漏 也不降低承载力 一般 不须处理 如结构长期处于温度变化或有腐蚀性的液体环境中 本工程首层 0 5m 处 则须 进行表面密闭处理 处理方法是 1 采用环氧胶泥涂抹法 即将裂缝附近表面宽约 300mm 内的灰尘 浮渣等清除掉 用 云石机打磨砼表面 使其表面平整 表面上的油污用二甲苯或丙酮擦洗掉 最后用湿布将附 近表面擦洗干净 2 按配合比配制环氧胶泥 待基层干燥后 用硬毛刷或刮板蘸取胶泥 均匀涂刮在裂 缝表面 宽约 80 100mm 2 对贯穿裂缝 超过 0 1 0 2mm 就会引起渗漏 根据裂缝分布情况采用如下方法处理 对于防水要求的顶板 必须采取化学灌浆法进行处理 此种方法成本较高 化学灌 浆不仅可以止水 防止钢筋锈蚀 而且具有一定的粘结强度 有利于已开裂的钢筋混凝土结 构共同工作 如条件不许可 也可在裂缝部位开槽 V 型 用强度抗渗混凝土加固补强 对于首层及二层大面积开裂的顶板 采用密闭与叠合层相结合的原则 即在板底用环 氧胶泥进行密闭处理 在板面用防水灌缝胶掺水泥进行覆盖 厚 5 8mm 引种方法不仅可 以防水 而且可以防止钢筋锈蚀 成本又低 四 对混凝土裂缝控制及处理的几点建议四 对混凝土裂缝控制及处理的几点建议 1 采用泵送混凝土时 应严格控制混凝土坍落度 防止水灰比过大 造成混凝土干缩量 增加 对混凝土裂缝控制不利 2 在选择减水剂等外加剂时 要高度重视 应选择不增加混凝土收缩的减水剂 即微膨 胀型 减小其孔隙率 降低干缩量 3 加强混凝土浇注过程控制 混凝土浇注 1 2h 后 对混凝土进行振捣 初凝前进行二 次抹压 表面拍打振实 4 注意高温季节给混凝土硬化带来的影响 应采取适当措施缓凝 因为炎热气温和日晒 会加快混凝土失水 5 加强混凝土成型后的养护保湿 大量资料表明 干缩量还取决于构件的形状和尺寸 它与构件体积和散湿面积之比成正比 因此 在大面积整混凝土框架施工中 应引起充分重 视 6 施工停歇期 注意加强对结构的保护 防止较大温差所引起混凝土结构