建筑结构裂缝控制与防水技术

PAGE1一、前言在实际施工工程中钢筋混凝土结构的裂缝是不可避免的，从结构安全性来考虑，裂缝是工程中的基本特征。随着钢筋混凝土结构的长大化发展，以及商品混凝土的大量应用和高强度混凝土的应用，钢筋混凝土结构裂缝出现的机率随之增加，有些裂缝已经危及了结构的安全性和耐久性，部分地下工程的裂缝出现了渗漏现象影响了地下室的使用功能。我国建设部对此十分重视，工程界专家提出许多技术措施，认为控制混凝土裂缝是个系统工程。而且针对地下工程的裂缝渗漏现象，我国已研制了许多新型防水材料，建设部提出开发应用环保型的防水材料，刚柔结合，提高我国防水工程的质量和耐久性。本人根据大量的施工实践，提出了钢筋混凝土结构裂缝控制和防水措施，本文有不当的地方请指正。二、钢筋混凝土结构裂缝产生的原因钢筋混凝土结构裂缝的产生原因有很多方面，根据国内外的资料调查，裂缝的产生原因有以下几种,一种是由荷载的直接外应力和结构次应力引起的裂缝，产生的机率一般约为20％；一种是由于结构的温度、膨胀、收缩、徐变等内应力因素变形变化引起产生的裂缝，产生的机率一般约为80％。结构裂缝的产生还与结构设计、材料、施工等因素有关，现根据不同因素进行分析如下：（一）结构设计对裂缝的控制钢筋混凝土结构是由混凝土和钢筋共同承担极限状态的承载力，结构设计是根据地基情况、静动荷载、环境因素、结构耐久性等来控制荷载裂缝。对结构变形作用引起的裂缝存在以下二种情况：第一，设计规范规定很灵活，没有进行验算裂缝的明确规定，设计方法留给设计人员处理。基本上采取“裂了就堵、堵不住就排”的处理方法。第二，设计规范有明确规定，对于荷载裂缝有计算公式并有严格的允许宽度限制。变形裂缝没有计算规定的，按规范留设伸缩缝，即留缝就不裂的设计原则。大量的工程实践证明，是否留缝，并不是决定结构变形开裂与否的唯一条件，留缝不一定没有裂缝，不留缝不一定有裂缝，结构是否开裂与许多因素有关。控制裂缝应该防患于未然，尽量预防有害裂缝，重点在防。（二）材料对裂缝的影响在变形裂缝中收缩裂缝占到了约百分之八十的比例，从混凝土自身性质来分析大概有以下几种：1．混凝土干燥收缩裂缝的产生根据相关资料及实验结果得出，水泥在加水后变成水泥硬化体，绝对体积减小,每1000g水泥水化后的化学减缩值为70～90ml，如果混凝土水泥用量为350kg/m3，则形成孔缝体积约为25～31L/m3,这是混凝土抗拉强度低和极限拉伸变形小的根本性原因。研究发现每1000g水泥浆体可蒸发水约60ml，如混凝土水泥用量为350kg/m3，当混凝土干燥后，则蒸发水量达21L/m3。毛细孔缝中水逸出产生毛细压力，使混凝土产生“毛细收缩”。因此引起的水泥砂浆干缩值一般为1～2‰；混凝土的干缩值一般为0.4～0.6‰,而混凝土的极限拉伸值只有0.1～0.2‰，因而引起干缩裂缝。2．混凝土温差收缩裂缝的产生水泥水化过程是个放热的过程，其水化热一般为165～250J/kg，随着混凝土水泥用量的逐渐提高，其放热温度升可达到50～80℃。实验证明，当混凝土内部温度与外部温度差在10℃时，会产生冷缩值εc=△T／α=10/1×10-5=0.01%，如温度差在20～30℃时，产生的冷缩值为0.02～0.03％，当产生的冷缩值大于混凝土的极限拉伸值时，就会引起混凝土结构开裂,形成温差收缩裂缝。3．混凝土塑性收缩裂缝的产生晶帝混凝土坑在庸初凝之前怪会出现泌水和犹水份急剧蒸发裁，引起失水收屋缩，此时骨料寸与水泥之间会鸟产生不均匀的嫂沉缩变形，一胖般发生在荣混凝土旬终凝之前的塑壁性阶段，马称董之晨为塑性收缩。仿其收缩量可芽达芹1挥％左右。在乔混凝土或表面钢特别壮是在抹压不及膛时和养护不到绕位出现锈的韵龟裂，宽度吩一般为忠1助～徒2微mm宅，无表面裂缝。水军灰比过大，水白泥用量大，外机加剂保水性差巩，粗骨料少，盘振捣不赏良，环境温度冻高，表面失水判大等都能导致抚混凝土雾塑性收缩而发蹄生表面开裂励。继炕4埋．绪混凝土贼自觉收缩从产生的裂缝锄跪混凝土旦内部相对环湿度会随水泥抓水化的过程拍而降低，称为五自努干燥。自干燥跨造成毛斗细孔中的水分悦不饱和而产生凝负压，因而引誉起惑混凝土骑的自伙收缩。高水灰阻比的普通借混凝土驰由于毛细孔隙骡中贮存大量水垒分，自干燥引探起的收缩压力妄较小，自收缩浩值较低一般不衰被式注意。但是，密低水灰比的高维性能萍混凝土雁由于早期强度每较高的发展会腹使自由水消耗岂很快，贸使孔体系中的庸相对湿度爷较符低。而麦高性能寸混凝土怜结构致密，外服界水颜份很难渗入补煤充，在这样的竿条件下态混凝土吉就会撕开始产生自干斜收缩萍。亿薯敲抹5腹．团减水剂捷对特混凝土乎裂缝的影响钢自串商品泵送研混凝土余大量应用以来域，洒混凝土存结构裂缝普遍恭增多，啦除了与拜混凝土歌中授水泥用量辽的增加骡和苦含千砂率扛的提高后外，舞还与恰减水剂引起的迅负面影响敲有关。雕干硬性慧混凝土革和玻预制峡混凝土蒜的收缩变形约鸦为首4沸～曾6×10加-4晋，滤现在泵送扇混凝土剪收缩变形约颜为秒6旧～傲8×10道－絮4怜，使得省混凝土姜裂缝控制难度茅加大耐。锤在妨混凝土捐配合比相同拍的条件滨下，掺入织适量竟减水剂的坍落肢度可增聚加欢10材0旬～氧150蔬mm注，险与基准塞混凝土朋的收缩值相比进，却增挣加泊12抚0玩～营130钞％馋。今（三）施工嘉技术术管理押对裂缝的乔影响嗽慕混凝土艰配合比设计的点科学合理，水踏泥与外加剂的杯相适应痕性疏，砂石级配及招其含泥量是否先符合状规范要求，准混凝土榜坍落度的控制玻，这些迷条件轧都煌会影响糕混凝土云的寒收缩变形。走德混凝土妖浇筑兆时震捣不均匀布密实、施工缝利和细部处理不鼓当，会导致结均构开裂升；拴混凝土猎浇筑时过震会响使浮浆过厚，闯抹压不及时，屠混凝土瞒表面船会微出现塑性裂缝番。浊慕边墙拆摸板过猪早建，具混凝土欣水化热正处于勤高峰骡时期，内外温暂差大，六混凝土狐易铅开裂。境混凝土傲养护谋对绵混凝土单裂缝的控制挽很关键，许多碎施工单位对趣这一环节比不重视，告别雾是墙体和柱梁差的保温保湿养番护不到位，钉易产生收缩裂翻缝。友从实际泰工程裁中发现，底板术混凝土尾养护引一般较好，很虑少会出现裂缝眨，而略外墙反出现酱裂缝此的厅概率改会飘很高，这与把混凝土糠的乒保温保湿养护腥不足有很大关据系。下施工管理不严扮，赶进度，偷骗工减料，工人希素质差，施工救马虎等也是造取成结构裂缝的虏人为因素。妻三拢、态混凝土妻结构第裂缝布的漆控制粘茧帮荷载裂缝和地上基变形裂缝设的控制寺由恋结构设计师甘经过设计计算驻解决。这里举重点筹解决温度、湿自度烛引起的变形裂闷缝如何控制的旧问题蛙。给（一）补偿收酱缩宋混凝土臣对裂缝的控制涨团混凝土刊裂缝产生主要伶原因愿是由于例混凝土豪干缩翅、召冷缩和徐变引式起的，这与保混凝土扑的物理化学性眠质有关，通过笨对阁水泥化学庄性质的研究，穴改善产混凝土计的应变应力状木态和孔结构分轰布状态蜘使铺混凝土啊的裂缝控制在猪无害裂缝的允园许范围内。栋德当帐混凝土哪自由收缩蓬时傍是不会产生裂脚缝的，蚂混凝土星受到钢筋和邻本位约束时，这立种限制收缩才随会产生裂缝。荣因此，不仅要订分析样混凝土枝的变形贱，还要分析对捕变形的限制扰。首补偿收缩林混凝土拾是一种适度膨泪胀的聚混凝土单,推其原理是：栏混凝土番膨胀旗时恩,惹混凝土捕中的钢筋对它适的膨胀产生限旺制作用，钢筋振本身也因与移混凝土浊一起膨胀而产妇生拉应销力庆σ既s钻，同时词混凝土祥中遥产生相应的压左应力裁（股σ离c无），即在钢筋躁中顺F墨s节=A托s疫.E疏s捎ε相2页，在希混凝土悄中觉F背c拦=A兴c箭.堂σ卫c倦题因刮F泪s思=F监c耽博橡A压s气.E每3苦.付ε讯z瘦=A创c害.层σ遥c馒设胳μ激＝裹A使s撇/A音c作则篮σ恳c丘=膜μ储.E丘s京.假ε昏2织式母中邻唤屈σ寨c痒—哨膨胀阔混凝土数产生的涌预开应力（角MPa鼓）暗吓尚μ—委混凝土银的配筋率（％士）雀伙裤E磨s守—西钢筋的弹性模蔬量蚕(秋MPa)饭吉赞奋及ε刻2型—参混凝土贯限制膨胀率（终％）四宵拢放势孝裕讯袖按剩补偿收缩焦混凝土俯的技术要求，品混凝土淘在湿养期间，登配筋签率色μ破＝绿0.搅8尊％试验条件下验，它产生的限荷制膨胀率猜（叠ε之2题）蝴大怜于抖0.01械5它％，一般为光0.02-丑0.03逮％，在已混凝土样中建立的预凡压应力蹄（坊σ哈c路）玻为符0.2磁-滴0.7航MPa枣，这一预发压应力能够抵偷消导致趟混凝土念开裂的全部或桂大部分应力，否推迟了载混凝土绩收缩的产生过缘程，抗拉强度啄能获得较大幅类度的增长，当右混凝土距收缩开始时，呼抗拉霞力已经增长到闪足以抵抗收缩送应力，从而防章止和减少收缩垒裂缝的出现。穴这叹是补偿收缩僵混凝土啊的抗裂原理。滑(吉二弯)鸟贴结构设计措施蜂对裂缝的控制讲牙根据大量敌的服工程实践，提乓出妙了鸽补偿收缩菌混凝土胃结构设计用的狱措施大。捧甲1.宇掺膨胀剂的补铲偿收缩混凝土收大多应用于控政制有害裂缝的誓钢筋混凝土结呈构工程。混凝涛土的膨胀只有坛在限制条件下宰才能产生旗预患压应力。所以浴，虾构造托钢筋的设计对贪该混凝土有效咱膨胀能的利用朵和分散收缩应牙力集中起到重象要作用，另结构设计者必兔须根据不同的档结构部位，采离取相应的合理桶配筋和分缝。裳根旧据于GBJ11会9锈规范要求，掺汤膨胀剂的补偿埋收缩混凝土水辣中养蹲护袖14询d堵的限制膨胀袋率不≥合0.015%玉，相当在结构嫁中建立的预陪压爹应力大于配0.2M输P畅a萝。莫混凝土的膨胀茶率最好控制在滚0.02沃～继0.03%坦，填充用膨胀陷混凝土的膨胀淡率应在铃0.035备～模0.045%战。施工单位和目混凝土搅拌站附应根据设计的盈具体要求筹确定膨胀剂的沉最佳掺量，在差满足混凝土强耽度和抗渗要求久下，同时要达合到补偿收缩混虚凝土的限制滋膨胀率。这样爸才能柱有效患控制结构今的颈有害裂缝灰。倘霞2浑．折墙体受施工、碑环境温湿度等冠因素影响，会鸟出现纵向收缩股裂缝，混凝土厉强度等级越高稳，开裂机率越雨大。工程实践泪证明，墙体的驳水平构造享钢筋的配筋率貌宜侮在蚂0.舟4颈～度0.6柴%叛，水平筋的间症距应小于块150事mm汤，采取细而密词的配筋原则。识由于墙体受底豆板或楼板的约搞束较大，混凝列土胀缩不一致柜，宜在墙体中艇部或端部设一间道间距为爪100横mm旬、高玻1m秧的水平暗梁，恭水平构造筋宜灶放在竖向受力令筋的外侧，鸟有利于控制墙写体有害裂缝的肺出现。慰艘榆3伸．询对于墙体与柱鸽子相连的结构直，由于墙与柱遥的配筋率相差促较大，应力集标中决，在离柱去子房1待～贸2浓m韵的墙体上易出饰现纵向收缩裂塌缝。工程实践基表明，冤在墙柱连接处叠设水平附加筋消，附加筋的长职度圾为顶150谎0阵～缓2000棵mm拒，插入柱子警中怜2蹄00递～开300mm娱，插入墙体蝴中拼120御0趋～促1600哲mm览，该处配筋率价提述高廉1腿0定～篇15核％，斯有利于分散墙嫁柱间的应力集粪中，避免纵向貌裂缝的出现。且道4谁．傍结构开口部和冒突出部位因收走缩应力集中易捏于开裂，与室死外相连的出入均口受温差影响召大帽易开裂，这些骆部位应适当增聚加附加筋，以宗增强其抗裂能暴力。味先5度．铸对于超长结构饥楼板，鉴于泵节送混凝土的收郊缩值比现浇混脾凝土故大领2孙0钓～蛋30钉％，为减少有孔害裂缝曾，可采用补偿病收缩混凝土浇距筑，但设计上摆要求采用细而粥密的双向配筋制，构造筋间距灾小于屈150白mm焰，配筋率赛在角0.笨6滴％左右，对于著现浇混凝土防然水屋面，应配酬双层钢筋网，慎钢筋间距小于匹150酬mm黎，配筋率弟在隆0.5策%欧左右。楼面和怠屋面受大气温曲差影响较大，狮其后浇缝最大列间距不宜超过刊50火m遵。猛挥6缩．主由于地下室和胖水工构筑物长引期处于潮湿状待态，温差变化冲不大，最宜用但补偿收缩混凝演土作结构自防肚水。大量工程逝实践表明，与不桩基结合的底富板和大体积混欢凝土底板，用拔补偿收缩混凝发土可不作外防更水。但边墙宜务作附加防水层调。底板和边墙浓后浇缝最大间删距可延长至乘60滚m南。扛当采用讨无缝设计方法适时，以膨胀加铜强带替代后浇辜缝，可连续（折或间歇）连续梨浇筑底板或楼醒板壳120不m锅不留缝，但边圣墙仍需以加强猛带间距留后浇权缝，烛28d肯后以大膨胀谈混凝土礼回填。医（三）施工丸技术声措施劣对裂缝的控制废异1忙．唉应用于结构工跑程的膨胀剂应笑符意合屋JC47堆6在《混凝土膨胀湾剂》标准的规混定。财加强对膨胀剂幻质量的检测教是颤非常必要恭的培。仍突属虫2贴．秘掺膨胀剂的混胖凝土配合比设舒计参照《普通爪混凝土配合比孟设计规程》。寻我国混凝土大卫多掺入粉煤灰狠、矿渣粉或沸码石粉等掺合料粥，而膨胀剂可舰视为特殊掺合留料，因此，规丙定膨胀混凝土籍（砂浆）的最生低胶凝材料用拾量（水泥、膨变胀剂和掺合料客的总量），这仿与高性能混凝蝴土配合比设计旺相适应。水灰租比改为水胶比仓更合理，其水赢胶比不宜大洋于音0.库5拴。袋分3桂．妖按而JC47秧6假标准规定，膨赌胀剂最大掺量龟（替代水泥率滤）不得超少过哈1昼2长％。疫对于补偿收缩倾混凝土挖，膨胀剂干掺量押一般等为零8魔～觉1会2选％，单位膨胀乐剂掺兄量妹≥鼠30塌kg矿/m糖3后。对于填充用客膨胀混凝土，煤膨胀剂推荐掺研量还为盖1宋0真～社1唱5左％，单位膨胀播剂掺夏量岁≥闻40镇kg捕/m就3撤。攀鹊4凳．健粉状膨胀剂应究与混凝土其他忧原材料有序投住入搅拌机中，炭膨胀剂重量应遍按施工配合比龙投料，重量误沾差小刷于悦±降2歇％，不得少掺师或多掺。其拌察制时间比普通令混凝土延如长酬30糖s凳。圾后5质．绣混凝土的震捣虏必须密实，不幅得漏震、欠震药和过震。在混渣凝土终凝以前箩，要用人工或辛机械多次抹压秋，防止表面沉校缩裂缝的产生污，以免影响外僵观质量。后浇眨缝中杂物必须啦清除干净，充史分湿框润拾，然后以填充趟用膨胀混凝土授灌缝。尿6垄．冷掺膨胀剂的混懂凝土要加强养盗护，膨胀结晶芝体钙矾石铸形成需要水，桃补偿收缩混凝珍土浇筑且后兆1恨－也7右d畅内是膨胀变形穿的主要阶段，校应特别加强浇凶水养护炎，莫7搅－齿14家d款仍需湿养护，谱才能发挥混凝艇土的膨胀效应富。如不养护或凶养护不到位，洲就难以发挥膨洲胀剂的补偿收衡缩作用。墙体肃等立面结构，周受外界温度、徐湿度和风速影旬响较大，容易幼发生纵向裂缝托。工程实践表战明，因混凝土考浇筑肤完醋3枝～蒸4龄d萄内水化热温升班最高，而抗拉慧强度很低，如察早拆模板，墙钩体内外温差较短大而易于开裂消。因此，墙体榴模板拆除时间晴宜不少蔽于愉5哄d砍。墙体浇筑完卷后，应从顶部玻设水管喷淋，勤模板拆除后继急续养护敢至愿14识d蔬。冬季施工不蒙能浇水养护时头，底板用塑料箭薄膜和保温材亡料进行保温保屡湿养护，而墙叔体带模养护不辰少篇于阳7香d敌，并进行保温鲁养护。漏四例、建筑美工程走防水技术肠临训防水工程是建屯筑忆工程中的一个绒重要组成部分匀，它环是一个罚相对独立的系嘴统。叫防水工铜程质量的影响吴程度概括为：醋设计是前提，包材料是基础，满施工是关键。岗根据实施的《缘地下防水钱工程质量验收包规范》维（莫GB5020稠8-200轧2激）使和《屋面工程骆质量验收勉规范》扶（魄GB5020舰7-圾2002主），赴对建筑防水工犹程的一些看法对。醒（一）设计质模量保证措施织无鼻设计质量对防输水工程质量起盯着决定模性韵作用。妇格辅1叼．家遵循防水设计团原则膀旨地下防水工程历遵及循精“铲防排结合，刚芝柔结合，因地絮制宜，综合治纳理怪”潮的原则进行设槽计。地下工程拢防水耐久性才在柳5慈0挺－酒10手0周年，应以补偿奸收缩拖混凝土已结构自防水为片主，柔性防水扛层可采用防水通卷材、防水涂铅料。株屋面工程：遵第循槽“荡以防为主，防扑排结合，多道誓设防，整体密舍封橡”摄的设计原则。猫屋顶结构层宜棚用补偿收缩躲混凝土陕浇筑，防水层班可用防水卷材稀或涂料。阵发马厨房、卫生间点等屋内防水：嘴应以防为主，蛙防排结合，防身水层宜用防水摊涂料。塑厉2望．忽正确划分防水剧等级，萍多道设防钻舟悔在防水设计之斑前应根据建筑秧物的功能、用鲁途、建造标准服、重要程度等备实际情况，合谣理确定防水等么级，依据等级讯按规范进行防粒水设计。拨绑牺我国已经颁布斗的《屋面工程赌质量验收凉规范》斗（葱GB5020蹦7变-折200廊2刮）和《地下防梯水工程质量验璃收眼规范》计（扰GB5020剧8-200摊2扁）协，把建筑划分忠四个箭防水等级，对滚不同等级建筑毛的防水设防都漆有明确要求文。棕一般情况下，赔防水设计应按喘规范设防。地些下工程是百年隔大计，不管何两种防水等级，识规范规定都以籍结构自防水羡混凝土争为第一防线，近辅以柔性防水误层。对于大体罪积药混凝土菠底板，或桩板咬结构的底板，轨作者认为可用踪掺膨胀剂的补煤偿收缩甘混凝土长浇筑而成，鉴炼于底板受温差钻影响小，且养互护条件好，该唯混凝土辉的抗裂防渗功伍能有保证，所亦以可不作外防潜水，但是，地想下室边墙受温锅差影响大，易至出现裂缝缺陷信，宜用防水涂里料作防水附加绩层。障埋弓呜屋贫面不宜做成刚呢性防水，成功胆率低。柔性防翠水层大多做在坛保温层上。倒迹置式屋面是防嫩水层做在保温谢层之下，听这种丙称为节能型保创温防水屋面秧。蜡另一种为斜堆锯屋面，造型美燕观、多样化。止斜坡屋面结构狼防水跪混凝土暴为斜面浇筑，贩其上涂抹聚合附物水泥基防水席涂料，然后作轧挂瓦条，最后尝挂琉璃瓦或波外形瓦。杜（二）防水材固料趟的选用耻悲谨由于材料质量长问题造成渗漏漂比例呆占多2宫2识％，说明把好距防水材料质量馋关是十分重要源的，要从设计妹、渐生产和施工三铺个环节把关。异设计者应根据折不同结构部位吵选用不同的防品水材料；生产杀单位要按标准领生产防水材料锣；施工和质检惜部门要在现场茂抽检，防止使悉用假冒伪劣产避品。略199许8啦年建设部发明出吹1匀0享号公告推术荐扶1斯3腾种防水材料：蜜聚脂胎踢的恨SB赶S钟、丘AP脏P排改性沥青卷材齐、三元乙丙、身氯化聚乙烯橡座塑共混逃、虾PV阳C破防水卷材；聚休合物水泥基复繁合防水涂料、枯石油沥青聚胺窝脂涂料、丙烯醒酸涂料、硅橡暮胶涂料、硅酮姐密封胶、聚胺以酯密封胶、水咸性丙烯酸密封洽胶、遇水膨胀多橡胶止水带等忽。主要推广高叶分子片材和聚陷合物水泥基防栗水涂料胆（晋JS过涂料）。吗JS躁防水涂料与聚沉胺酯涂料相比准，主要优点在融于无毒无味和剩可湿作业倘。窝刺我国南方让地区建筑外墙殊漏水问题比较肤严重胶。防水层宜用阶掺具有补偿收专缩的抗裂防水钢剂水泥砂浆或穴聚合物水泥砂蜻浆，饰面胶结膛层宜用聚合物基水泥基防水涂际料或聚合物水草泥砂浆。蹦只要打