住宅混凝土结构的裂缝及防治

住宅混凝土结构的裂缝及防治[摘要]目前，住宅建筑的裂缝已成困扰我国建筑市场和房地产业发展的重要不利因素。本文探讨一下它的裂缝及防治，并相应提出一些目前住宅裂缝的处理原则及方法。[关键词]材料施工温差温度——收缩一、引言最近，在深圳万科金色领域“楼裂裂”风波。2012年1月5日，深圳万科发布《关于深圳万科金色领域项目客户反映质量问题的回复》，表示已经组织专家、设计院、施工单位、监理单位进行了全面排查和分析，结果是作业面局部开裂现象均为装饰施工过程中常见情况，与结构安全无关，也不影响正常使用。同时对业主反映的问题做了一一回应。万科表示：“部分客户目测发现的外墙‘裂缝’，主要出现在外墙的结构变形伸缩缝旁的墙体表面涂料部位。按照设计规范要求，建筑物必须设置结构变形伸缩缝。金色领域项目为了外立面的美观，保持伸缩缝的整体效果与外墙涂料面一致，故在变形缝表面用镀锌铁皮进行装饰后使用外墙涂料统一处理。因材质问题，镀锌铁皮与外墙墙体之间出现涂料开裂。此涂料开裂与结构安全无关，不影响房屋正常使用。”“部分客户反映的屋顶地面‘裂缝’、女儿墙墙面‘裂缝’及砌筑墙体表面‘裂缝’均属于砂浆保护层（细石砼保护层）局部开裂，产生原因为砂浆保护层（细石砼保护层）在气候条件变化作用下出现的应力集中不均。这种作业面局部开裂现象属于装饰工程施工过程中常见的情况，难以完全避免，在装饰工程完工前会进行处理，不影响正常使用，与结构安全更没有任何关系。”根据检验报告的结果和对板缝有无发展情况的现场观察，得出的结论是这些裂缝不影响结构安全。那么，究竟是什么原因产生这些裂缝呢?所谓裂缝是结构表面或局部截面出现细小开裂。砼产生裂缝原因很复杂，非荷载作用下的裂缝，如外界温度，干湿变化，干燥收缩，自收缩等因素；荷载作用下一裂缝，如基础、板、墙柱不均匀沉降，结构中应力集中，砼徐变；外界因素而引起的裂缝，如设计不合理，建筑材料没达到设计规范要求，施工没有按施工规范要求。为了不影响建筑物的观感和使用功能，对它的耐久性造成影响，不管对结构是否造成影响的裂缝的形态、数量和宽度应该限制在一定范围内，否则就采取补救、加固，甚至返工重来。近年来，住宅建筑中可见裂缝有上升趋势。据本人了解，19世纪，很少听说有人为了质量而引起纠纷和投诉，到了20世纪，这类事件不见为惯了。生活水平的提高，法制观念加强，市场的开放，用户门作为消费者，自然对商品住宅的功能、质量、环境有了更高，甚至苛刻要求。目前住宅中裂缝呈普遍上升趋势，裂缝及因裂缝而引起渗漏已成为投诉的两大焦点。这些纠纷中，大多数是并不对结构安全造成影响的间接作用引起裂缝。但是，及少部分住宅单纯从技术的角度来处理问题已无济于事，如杭州有幢房产开发公司造的住宅墙脚、墙面、卫生间的现浇板*墙周围、窗角斜面多处明显超出安全裂缝的范围规定，后经专家研究裂缝，是地基不均匀沉降而引起的，该住宅周围有一个大开挖基坑而引起邻近地基受力产生变形，与原建筑地基距离太近。二、砼结构裂缝的问题目前，对我国近年来住宅结构裂缝存在问题进行调查，结论如下：1、材料1）钢筋在建筑工程当中来样的钢筋检测是合格的，到了焊接钢筋检测是原材料不合格，每年都有。这些问题有这么几个因素：（1）市场的混乱，同级钢筋的强度不一；（2）钢筋的供应已不能满足市场的需求，求量不求质的商家；（3）计量、质量监理部门监督管理欠严，工程中钢筋每批进场的检验，监理人员旁站、封样、陪同见证取样，对市场上钢筋的突击检查每年1-2次。（4）钢筋代换可能引起裂缝，如有某工程中阳台挑梁板与室内板面交接处出现了很宽的裂缝，经专家分析，原来是设计部门一位同志设计的图纸中的钢筋规格太小施工代换较大钢筋而引起的砼结构出现裂缝。后来采用三角型钢结构加固，在裂缝中沿缝剔凿后用环氧树脂胶液封闭灌缝。2）骨料如果是选用骨料相当不均称，其中有大于50mm的石子，有大于5mm的砂子，大部分工程中用的是卵石。所以只有了解砂子中的石子含量，石子中粗细规格、数量多少，卵石的特性来控制砼的级配，并且含泥量超过2%的砂石也有不少，因此，到现场的砂石应用水冲洗干净，在配合比相同的情况下，控制砂率，增加石子的用量，控制砼结构裂缝的出现，减少对砼强度的影响。3）水泥水泥的安定性，强度等级是近十年来影响砼结构的裂缝很关键因素。在某建筑工程中，因水泥强度等级没达到要求，如某厂的PO42.5水泥生产没这个技术、设备、能力上的条件，而以没有书面协议的方式把PO42.5强度等级水泥投放市场，在加上其它影响的因素，使使用该水泥的工程预示着结构安全隐患，采取了梁板柱加固，利用了围箍型钢结构方式加固，对存在的梁板裂缝用1：2水泥砂浆沿缝剔凿后封闭灌浆。2、施工温差控制目前，裂缝控制措施，主要是在施工工艺当中的温差的控制，简称施工温差控制，它主要包括控制混凝土的内外温差。1)混凝土内部温度的控制混凝土内部温度影响最大的是石子及水泥的温度，砂的温度次之，水泥的温度影响较小，所以说，在夏季降低混凝土材料温度是很必要的。比如说，骨料堆场设置庶阳棚，必要时须喷射水雾降温；浇灌时加冰屑或冰水搅拌泥土，降低水温度。一般应尽量使用混凝土的搅拌时低于25℃，浇灌时低于30℃。2）混凝土外部温度的控制搅捣好的混凝土严禁在烈日下曝晒，否则会出现砼严惩开裂，混凝土浇筑后，用保温材料覆盖是降低混凝土内外温差，防止表面裂缝的重要措施。同时，在夏季，搅拌前后尽量降低周围环境温度，在冬季，尽量升高周围环境温度。夏季施工时，应在混凝土降温时才开始保温、保湿。因为这时气温较高，混凝土浇筑后1-3天升温期，混凝土表面处于受压状态，过早的保温只能提高混凝土的最高温升，使内部温差加大，而逐渐形成裂缝。这时，应循环喷洒养护，使用透气性好的遮盖物挡晒。在气温较低的冬季，应在混凝土浇筑后立即保温。由上可知，控制裂缝的根本途径，除了材料达到国家规范外，在满足结构正常使用下，尽量选用较低标号水泥、低水泥用量、低用水量、砂率小、骨料粒径大，抗拉性能高这些指标，不断改善施工工艺，创造优越的混凝土养护条件。由于现浇混凝土的温度一收缩变形的现浇结构超静定的约束下会引起很大的约束应力，因此想防止开裂将更为困难。防止混凝土结构裂缝的最有效手段是施加预应力和采用预制构件。预应在混凝土中引起的预压应力足以抵消拉应力，大大地提高混凝土结构的抗裂能力。而预制构件因混凝土的收缩应形已基本完成，体积稳定性比现浇混凝土好得多。采用高效预应力预制构件的装配整体式结构或叠合式结构，不仅抗裂性能好，而且具有极强的恢复性能，即使在偶然荷载作用下开裂事后已形成的裂缝也将闭合。3、楼板裂缝（地下室裂缝）1）温度——收缩裂缝现浇混凝土楼板最容易因温度——收缩而拉裂，并往往引起渗漏。楼板裂缝占现浇混凝土结构裂缝的绝大多数，形态如下：（1）横向裂缝。楼盖体型过长，伸缩缝设置间距过大，由于混凝土收缩而引起的拉应力积聚往往在中部最大，导致横向裂缝。由于形状关系，此类裂缝往往在相对薄弱的瓶颈处发生，如楼梯间、大、井、凹角等。这类裂缝贯通截面，因此往往引起渗漏等问题。（2）板角斜裂。由于在柬部两个方向混凝土收缩引起的拉应力是斜向的，因此往往形成角部斜裂。与受力引起的板角裂缝不同的是，收缩裂缝是贯通的。（3）板面龟裂。开间和跨度较大的房间（如住宅的客厅等）采用泵送混凝土、免振混凝土等，因收缩变形而在板中引起拉应力，导致网状龟裂。由于现浇楼板中部只有板底钢筋，因此裂缝集中在板面中央。如有预埋设备（如灯座等）和预留孔，也可能引起贯通裂缝面临而造成渗漏等问题。（4）温度裂缝。混凝土膨胀系数较大（1×10-5/℃），几十度的温差即可引起不小的应变，在混凝土现浇而受到约束的条件下，往往因技应力的积聚而形成裂缝。大部分的温度裂缝集中在屋盖上：由于季节温差造成屋盖的伸缩变形受制于下部结构，现浇屋盖可能产生横向拉裂；由于屋盖板顶面和底面的温差（如冬季积雪而室内供暖）也可能引起冷缩一受拉面的裂缝。另一类温度裂缝是由施工季节温差造成的。如混凝土浇筑后未及时封闭和采取保温措施，经历冬季的干冷环境，由于温度一收缩较大而引起裂缝。2）受力裂缝这里的受力裂缝不包括正常受力裂缝，而是指由于各种因素引起非设计受力状态产生的裂缝。（1）钢筋移位引起的裂缝。现浇混凝土板中的负弯矩钢筋（板面钢筋）在施工时因下料冲击和人为踩踏而移位。由此而减少有效高度和降低承载能力将导致板面裂缝。其形态多为沿板周边的负弯矩裂缝和转角处的斜裂。（2）施工荷载引起的裂缝。施工时任意堆载，往往超过楼板的承载能力。拆模式过早而混凝土强度不足，更容易产生此类裂缝。裂缝沿弯矩最大处产生，但多为落地灰和建筑碎渣所掩埋；有时重物坠落或其他撞击作用也可能5！起局部裂缝，多见于板底。（3）沉陷引起的裂缝。相邻两跨沉降差很大时，由强迫位移引起的弯矩呈剪力型，分别在现浇楼板两端的上面和下面引起裂缝。另一些类沉降引起的裂缝发生在施工阶段。结构墙柱因荷载增加而下沉，如底层模板久不拆除，将造成支撑立柱的向上顶推力，从而在板中引起裂缝。（4）预应力锚固端的局压裂缝。后张法施工的现浇混凝土楼盖，在锚固端承受很大的压力。如承压面积太小端部构造配筋不足，龄期太短或混凝土强度不足，均可能因局部挤压而产生裂缝。3）构造裂缝及施工裂缝（1）混凝土表层裂缝。混凝土在浇筑后离析、泌水和下沉，往往在钢筋上面引起纵向裂缝；水分蒸发后造成表面龟裂；还伴生钢筋底下因“窝水”而形成的混凝土疏松层。这会削弱粘结锚固作用，容易引起锈蚀，影响结构性能和耐久性。（2）预埋管线裂缝。在模板上敷设预埋管线，然后再绑扎钢筋，抬高了受力钢筋的位置，造成有效高度不足而降低承载力；往往导致沿管线延伸的混凝土裂缝。（3）施工接搓裂缝。浇筑混凝土时接搓处理不妥将导致裂缝。常见的裂缝一般均接搓界面延伸，伴有蜂窝、孔洞、还夹碴或疏松。有时在现浇板中一侧留的斜搓过长，底部模板刚度不足。后混凝土的重量及施工荷载和模板的变形造成先度部分混凝土斜搓悬臂折裂。（4）构造裂缝。在混凝土楼形状突变处由于应力集中而产生较大拉应力，往往引起裂缝。常见的裂缝位于门窗洞口或楼板的其他回角处，洞边回筋不足或采用L形钢筋不利于抗拉阻裂。板柱节点附近因刚度相差太大，混凝土强度等级相差悬殊，如没有足够的构造配筋，往往引起界面附近板上的裂。4、墙体裂缝1）温度——收缩裂缝（1）墙体竖向裂缝。建筑物体型过长且伸缩缝设置间距太大时，由于混凝土收缩而引起的拉应力积聚往往在纵向墙体上产生竖向裂缝。裂缝一般等间距分布，门窗、孔洞等成为诱发裂缝的地点。（2）八字裂缝。屋盖与下部结构之间因季节温差导致变形差，往往因剪切作用形成斜各裂缝。因温度作用引起的变形差是均衡对称的，裂缝在建筑上分布呈八字形状。（3）山墙横向裂缝。由温度——收缩变形在各层之间的差异除引起纵墙的斜向裂缝以外，还因胀缩变形积累引起山墙的弯曲，导致横贯墙宽的水平裂缝。2）其它裂缝（1）施工裂缝。现浇混凝土墙体的施工裂缝多发生在分层浇捣的混凝土界面上，形态有振捣疏漏造成的蜂窝、孔洞；界面处理不当形成的夹碴或疏松（冷缝）；由于混凝土离析、泌水、下沉引起的水平裂缝。（2）构造裂缝。剪力墙结构配筋不足，抵抗间接作用（温度、收缩、沉降、变形等）的能力较差，在顶层、底层、端部、电梯井、楼梯间等位置往往产生构造性的裂缝。此外门窗洞口周边构造配筋不足或采有L形配筋而未设锚固长度也往往引起角裂。（3）局压裂缝。混凝土剪力墙局部压力过大（如梁底的墙体）。当拆模过早或有意外施工超载的情况时，容易在墙体上造成局部承压裂缝。（4）沉降裂缝。混凝土墙体对不均匀沉降变形很敏感。在建筑物发生不均匀沉降时容易引起沉降裂缝。5、其他裂缝1）悬挑结构裂缝现浇混凝土的阳台、雨罩、檐口等承受负弯矩的悬臂构件，板面钢筋在施工时向下移位，从而有效高度减小，承载力不足而开裂。由于超载（阳台堆物过多或雨罩积水等）而弓起裂缝的现象也时有发生。这类裂缝均发生在悬臂根部负弯矩最大处，且裂缝开口向上。雨水渗入及冰雪冻融会加快裂缝发展并引起钢筋锈蚀，最终可能导致倾覆破坏。悬挑构件本身约束就很少，一旦破坏后果严重。2）楼梯裂缝楼梯段多两边嵌固的单