建筑物结构板收缩裂缝分析

建筑物结构板收缩裂缝分析【摘要】本文介绍了建筑结构楼板产生裂缝的成因及其形态分析，主要对竣工后形成收缩裂缝进行分析，简要介绍了不同深度裂缝一般处理方式，并强调了竣工后混凝土养护和维护以及施工过程控制的重要性。【关键词】混凝土裂缝收缩安全性灌浆开槽碳纤维封闭形态由于建筑设计、施工质量、材料、环境和荷载等因素影响，已有建筑物构件不可避免出现裂缝。对于钢筋混凝土结构，尤其是贯通缝、深缝对结构耐久性会产生影响，裂缝不仅影响建筑外表美观，有些造成渗水的裂缝对使用功能性能也产生了一定影响，不及时封堵或封堵不到位易造成钢筋锈蚀，影响结构安全。随着商品泵送混凝土的广泛使用，设计混凝土强度的增长，现浇结构的后期裂缝承增长趋势，高空泵送混凝土与减水剂引进增大了混凝土收缩量，也对裂缝产生一定影响。混凝土收缩裂缝成为竣工后期主要问题之一。各施工单位也很重视裂缝问题，多方面注意依然无法避免裂缝的产生，在施工中的落实情况也多少有些出入，施工时气候和环境的变化对裂缝的影响也是不可消除的。对裂缝的修补加固主要为了保证建筑耐久性，防止建筑渗水，消除人视觉上恐慌，维持建筑美观性。据调查，混凝土裂缝中混凝土收缩造成的裂缝最多，占裂缝成因的八成之多。收缩主要可分为浇完混凝土的塑性收缩、温差引起的温度收缩、竣工后两年内发展的干缩裂缝。结构板面积越大，裂缝出现的概率就越大。根据现场观测抽查，收缩裂缝多见于大块结构板，易形成长缝。其他结构板裂缝很少，而且形成裂缝较短且浅，表面处理即可。混凝土收缩引发裂缝一般会形成肉眼可见的贯通缝。通常出现在长宽比较大的板长边中间，绝大部分在梁、墙处截止。虽然确定设计、材料、施工质量没有问题的细小收缩缝不会对结构安全造成影响，但对人造成心理压力较大。其他可引发裂缝的原因主要有设计缺陷、地基不均匀沉降、动力荷载过大、模板下沉等。若是仅结构板有裂缝，首层以及外墙无裂缝，可排除不均匀沉降造成裂缝的可能；地震造成框架结构裂缝一般为柱端梁端以及填充砖外墙上的X形裂缝；温度收缩裂缝一般受阳光直射部位较多，因此南墙多于北墙，高层多于低层；振捣不均原因造成裂缝一般为局部开裂，很难形成有规律形态的裂缝；若是混凝土质量问题裂纹应广泛分布各个部位，不会有区域性；碱骨料反应墙上一般会产生网状裂缝以及梁柱的轴向裂缝；此外，运输和搅拌时间过长也会产生网状裂缝。就事实而言，混凝土的干缩裂缝在竣工后一年内的收缩量会占据其竣工20年收缩量的七成左右，竣工半年内混凝土的化学收缩量占其最终收缩量九成。尤其是竣工后长期空置的房间，由于门窗紧闭，相对湿度较低，更易发展收缩裂缝。对于这些空置房间后期维护如经常开窗通风，以及洒水湿润养护也还未得到重视，实施起来也有一定偏差。而且混凝土有热胀冷缩的性质，冬季裂缝较夏季大。所以夏季时未注意到或未观测到的细微缝隙很可能由于干缩量随着时间增大，随温度降低增大，转冷后很多细微裂缝便显现出来。对于设计正常、钢筋混凝土质量合格、施工过程控制严格的建筑出现的收缩裂缝，其对结构的影响主要表现在锈蚀物质对缝隙中暴露钢筋的腐蚀。基于耐久性和防水性考虑可对应采取不同的填充物将缝隙密封封堵。基于耐久性可灌粘结性较强的改性环氧、聚氨酯等，基于防水性可灌抗渗性较好的水溶性聚氨酯。灌浆法一般用于宽度高于0.3mm的深缝，缝宽高于0.5mm时须开槽修补，槽内可填充改性环氧树脂。对于大体积混凝土裂缝多采取注浆法，其他结构的较深裂缝以及贯穿型裂缝也可采用，活动性裂缝以及受弯构件裂缝外大多采取保守措施密封修补后在受拉侧粘贴碳纤维，并在外采取保护措施。粘贴碳纤维前表面需处理干净平整，凹处以环氧树脂砂浆抹平。虽然干缩裂缝对结构性能影响不大，但不做密封会使钢筋锈蚀，降低结构耐久性。裂缝较小时，可用水泥砂浆涂抹，0．2mm以上裂缝可用环氧树脂胶泥封闭。《混凝土加固工程技术手册》中对裂缝修补限制阐述如下：必须修补与无需修补的裂缝宽度限制准则考虑因素裂缝对钢筋腐蚀影响程度按耐久性考虑按防水考虑环境因素恶劣的中等的优良的必须修补的裂缝宽度/mm大0.40.40.60.2中0.60.8小0.60.81.0无需修补的裂缝宽度/mm大≤0.1≤0.2≤0.2≤0.5中≤0.3小≤0.2≤0.3大、中、小分别对应着裂缝的（贯通、中间、表面）；保护层（4cm、4-7cm、7cm）等恶劣：腐蚀、结冰或干湿交替环境中等：不受雨淋一般地上结构、不结冰地下结构优良：与大气、腐蚀隔绝建筑参考试验资料与规范，混凝土的最大裂缝宽度控制标准大致如下：无侵蚀介质无防渗要求，0.3～0.4mm。轻微侵蚀，无防渗要求，0.2～0.3mm。严重侵蚀，有防渗要求，0.1～0.2mm。事实上，但凡肉眼可见的裂缝都会造成业主心理上的不适，浅缝修补可采用表面处理法。深缝及贯通裂缝修补前需要进行成因分析，包括原材料质量、设计质量、施工管理与控制。尤其要注意分析裂缝形态，甚至从形态入手，找出裂缝成因。一般来说0.4～1.0mm裂缝必须修，中等宽度裂缝可采用开槽修补法。对于表面浅裂缝修理较为简洁，一般裂缝可开宽、深4-6cm的V形槽，有防水要求部位开4-6cm深U形槽，开槽后均需刷素水泥浆一道。槽内需修理干净，不平处水泥砂浆修补。修补贯通缝时应注意，先确定其成因，观测确定其非活动性裂缝，不会再发展，保证一次修好，避免经济浪费。可在其表面隔一定间隔贴石膏板观察动态发展，稳定后进行修补封堵。温度收缩造成的贯穿缝冬季较夏季宽，收缩裂缝在竣工1-2年后方趋于稳定。当确定裂缝为不影响结构安全的活动性裂缝时，可采用弹性及延伸性较好填充材料对其进行修补。需要粘贴碳纤维的新建结构，应在表面采取抵抗腐蚀的措施，因为虽然碳纤维抗拉强度为钢材近十倍，也需要通过配套胶使纤维丝共同发挥作用，而粘贴碳纤维的胶耐腐蚀、耐火性并不强，基于此考虑需进行防腐防火保护措施。碳纤维加固法在国内虽然引进较晚，但起步早，发展较快，可用于梁、板、柱加固。对于梁、板加固，旨在发挥其增大构件抗弯抗拉性能；对于柱加固，旨在用外包缠绕发挥环箍作用，以增大柱抗压性能。由于承载力不足而做的碳纤维层数需进行计算，以避免脆性破环。对于不影响安全性能的结构板贯通缝处理方式，采用开槽加碳纤维法较灌浆法结合碳纤维粘贴实用性更强。可在板上下各开V形槽，上部填塞灌封胶或开U形槽做刚性防水，下部用环氧树脂砂浆填充抹平后粘贴碳纤维。结构板厚度较低，一般为十公分左右，而灌浆法一般采用价格经济的改性环氧树脂，细微的裂缝不能保证填充完整，结合开槽填充法底部附加碳纤维较之更为妥当。也有施工单位采取骑缝割除15-20cm面层后开V形槽，V形槽清理干净后注入云石胶，板面湿润阴干至混凝土面刚开始发白时用801胶加水泥套浆，用C25半干硬性细石混凝土分两次修补，面层中部钉同宽的钢丝网并良好养护2周，得到良好修补效果。客观来讲，混凝土构件的裂缝是不可避免的，就经济因素和科学角度考虑，合理范围的裂缝也是可以接受的。而前期养护对避免裂缝产生也有一定帮助。有很多结构的裂缝是在浇筑完成半年到一年甚至两年产生。主要是环境温度和相对湿度导致收缩变形引起。开窗通风会对预防裂缝产生有一定作用。据查询，混凝土浇筑时赶工养护不完善、预埋管线不合理也对裂缝产生有一定影响。设计时也应注意尽量采用细密钢筋双向分部。混凝土本身为一复杂构造，加之各种添加剂技术并不成熟，相关研究还有待深入，已建建筑裂缝问题的相关统计也尤为重要。避免裂缝产生要从各个细节入手，经济实用的裂缝修补技术也有待发展。