建筑物常见裂缝分析及预防措施

王素花 郭群录

混凝土的温度裂缝有两种:混凝土由于水灰比过大,水泥用量过多,养护不当或浇筑大体积混凝土时产生大量的水化热,致使混凝土硬化后会产生收缩裂缝,这是混凝土的早期温度裂缝。当混凝土硬化后,结构在使用阶段由于外界温度变化,导致混凝土结构膨胀或收缩,而当收缩变形受到结构约束时,就会在混凝土构件中产生裂缝,这是混凝土在使用阶段的温度裂缝。混凝土材料的干缩是混凝土结构开裂的根本原因之一。温度变化是混凝土结构开裂的又一根本原因。结构的变形及所引起的内力大小还与结构的形式、施工方法、采用的材料、施工环境和体形尺寸有很大关系。结构与大气接触情况不同,温差变化所引起的影响程度也不同。引起裂缝的原因很多,如何解决房屋裂缝,是工程界普遍关注的问题。裂缝产生的部位有:屋面、楼板、框架填充墙墙体等,分析其产生机理,然后采取措施,使其危害降至最低。

1 现浇钢筋混凝土屋面裂缝

钢筋混凝土屋面出现裂缝进而渗漏,是对房屋耐久性影响的最大通病,钢筋混凝土屋面出现裂缝渗漏的原因如下:

1)设计原因。结构设计人员因受建筑使用要求限制,建筑物长度超长时没有按照《混凝土结构设计规范》要求留设伸缩缝,也没有采取其他有效防裂措施。

2)施工原因。屋面板的上部钢筋没有放在正确的位置上,起不到抗拉作用,而使板面拉裂,出现裂缝而渗漏。

3)气候原因。屋面直接受到太阳照晒,特别是夏天,日照长,温度高,使混凝土膨胀伸长,分布钢筋不足以抵抗温度拉应力,往往在平行于板的负力筋方向出现裂缝。冬季气温降低,混凝土体积收缩,会产生反方向拉力,混凝土材料抗拉强度低,温度拉应力大于混凝土抗拉强度时产生裂缝。预防钢筋混凝土屋面裂缝常采取的措施:

设计时采取多种有效措施。建筑物长度超出《混凝土结构设计规范》表9.1.1要求时设伸缩缝;设置伸缩缝有困难时可留设后浇带,后浇带间距不大于30 m,浇筑混凝土的时间间隔控制在两个月以上,合理设置后浇带,并有可靠经验时,可适当增大伸缩缝间距,但不能用后浇带代替伸缩缝;调整建筑布置,设置局部出屋面房间,或在建筑顶部1层～2层设置音叉式伸缩缝,将屋盖分为几段使应变得到释放,可有效防止屋顶墙体及屋面结构的温度裂缝。

施工措施也是多方面的。屋面混凝土材料采用微膨胀剂补偿混凝土收缩,通过利用混凝土的微膨胀来抵消其收缩的大部或全部,以达到预防开裂的目的;在混凝土的干缩和冷缩约束产生较大拉应力的部位,局部加强配筋或改变配筋方式;加强保温隔热措施。采用高效保温隔热材料,设置通风屋面,能有效保护屋面板免受外界气候的剧烈变化影响;加强施工管理,保证屋面板钢筋的正确位置和混凝土浇捣质量养护时间的控制。

2 现浇钢筋混凝土楼层楼板裂缝

从住宅工程现浇混凝土楼板裂缝发生的部位分析,最普遍的是房屋四周阳台处的房间在距阳角1 m左右,即在楼板配置的负弯矩筋以及角部放射筋末端或外侧发生45°左右的楼板斜角裂缝,主要由混凝土的收缩特性和温差原因引起,并且越靠近最顶层处的楼板裂缝现象越严重。从设计角度看,现行设计规范侧重于强度计算,对温差和混凝土收缩特性等因素,多数设计人员仅构造配筋。而房屋的四周阳角由于受到纵、横两个方向剪力墙或刚度相对较大的梁约束,限制了楼板的自由变形,因此在温差和混凝土收缩变化时,楼板在配筋薄弱处首先开裂,产生45°左右的斜角裂缝。虽然楼板斜角裂缝对结构安全使用没有影响,但在有水源的情况下产生渗漏缺陷,此类裂缝也是防治的重点。

预防现浇钢筋混凝土楼板裂缝常采取的措施:1)适当留设伸缩缝、后浇带或采用膨胀加强带。2)采用收缩小的水泥、减少水泥用量、在混凝土中加入适宜的外加剂。宜选择中热或低热的水泥品种,严禁使用安定性不稳定的水泥,因水泥中含有生石灰或氧化镁,这些成分在和水化合后发生体积膨胀,产生裂缝。3)提高楼板的构造配筋率。所配置的构造钢筋对应的直径不能过细,间距不能过大,对边跨支座配筋时,按固定端考虑边支点,对该跨跨中配筋时,边支座仍可按简支考虑,并适当增大板边的构造配筋率。

3 钢筋混凝土框架填充墙裂缝

1)温度裂缝。主要是由于填充墙与钢筋混凝土的线膨胀系数不同,使得温度变化时两种材料的收缩量不同,这就造成了在两种材料结合处的裂缝,这种裂缝往往比较规则。由于温度变化比较频繁,墙面出现裂缝后难以根治,只能通过治理以控制其裂缝宽度,使之成为无害裂缝。2)结构裂缝。荷载作用下,结构构件必然产生变形。比如梁跨较大时,会产生较大挠度;建筑较高时,相邻竖向受力构件的竖向压缩变形必然存在差异;建筑物两部分高度或荷载相差过大,相邻部位易产生较大沉降差。结构构件的差异变形,易导致填充墙变形不一致,使其内部产生剪切应力,当其主拉应力超过砌体极限抗拉强度时,填充墙砌体就会沿着主拉应力迹线产生因剪切引起的拉裂缝。

预防建筑填充墙裂缝常采取的措施:1)合理选择墙体材料。应优先选用与钢筋混凝土材料的线膨胀系数相近、吸水率较小、材料强度较高的砌块作为填充墙的砌体材料,如陶粒混凝土空心砌块、加气混凝土砌块等。2)优化结构设计。对房屋基础形式的选择,在设计时要充分考虑其不均匀沉降,尤其对地基沉降比较敏感的框架结构,应考虑不均匀沉降对上部结构的影响,并应控制沉降量、沉降差、整体倾斜;顶层、底层、山墙和纵墙端开间等温度变化影响较大的部位加强墙体拉筋并设置水平连梁。3)有效的施工方法。施工荷载和墙体自重的作用,使得墙下承重梁产生挠度变形,填充墙体砌筑完成后,与下部承重梁变形相协调,墙体上部与主体结构的接触处产生裂缝,因此填充墙砌至接近梁、板底时,应留170 mm～200 mm的空隙,以便填充墙自由变形,等填充墙砌完并间隔5 d～10 d后,墙体变形基本完成,再用实心砖斜砌挤紧,以使砌体与梁板底紧密结合。为保证柱与填充墙的连接,沿墙高每隔500 mm设置拉结筋。拉结筋必须放置在砂浆中,预埋在柱上的拉结筋如果与灰缝错位时,应将钢筋位置校正或在柱上补焊拉结筋。

4 裂缝的处理措施

裂缝的出现会影响建筑使用。分析裂缝的性质和具体情况,区别对待,及时处理。裂缝的修补措施有三种:1)表面修补法。表面修补法是一种简单、常见的修补方法。它主要用于稳定和结构承载能力没有影响的表面裂缝以及深进裂缝的处理。通常的处理方法是:在裂缝的表面涂抹泥浆、环氧胶泥或在混凝土表面涂刷油漆、沥青等防腐材料,在防护的同时为了防止混凝土受各种作用的影响继续开裂,通常可以采用在裂缝的表面粘贴玻璃纤维布等措施。2)嵌缝法。嵌缝法是裂缝封堵中最常用的一种方法,它通常是沿裂缝凿槽,在槽中嵌入塑性或刚性止水材料,以达到封闭裂缝的目的。常用的塑性材料有聚氯乙烯胶泥、塑料油膏、丁基橡胶等等;常用的刚性防水材料为聚合物水泥砂浆。3)结构加固法。当裂缝影响到混凝土结构的性能时,就要考虑采用加固法对混凝土结构进行处理:加大混凝土结构的截面面积,在构件的角部外包型钢,采用预应力法加固,粘贴钢板加固,增设支点加固以及喷射混凝土补强加固。

总之,裂缝是混凝土结构中普遍存在的一种现象,它的出现不仅会降低建筑物的抗渗能力,影响建筑物的使用功能,而且会引起钢筋的锈蚀、混凝土的碳化,降低材料的耐久性,影响建筑物的承载能力。设计、施工中要采取有效措施预防裂缝出现,保证建筑物质量。

[1] 徐成宇.混凝土裂缝成因及防止措施[J].山西建筑,2008,34(14):117-118.