对建筑物常见裂缝的成因分析
摘要:混凝土的裂缝是施工中具有较普遍性的质量问题,混凝土结构、构件出现裂缝,不但影响建筑外观,而且有可能影响构件刚度和结构整体性。当裂缝宽度超出一定限度,有时会造成钢筋锈蚀,影响结构构件的耐久性,因此,对裂缝的出现,应给予应有的重视。所以,在施工过程中加强科学管理,严格按规范施工,加强过程控制,尽量减少裂缝的产生。同时对裂缝的处理应注意合理、经济、确保质量以及便于施工的原则。
关键词:楼板墙体悬挑结构裂缝
0 引言
混凝土是一种由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而形成的非均质脆性材料。由于混凝土施工和本身变形、约束等一系列问题,硬化成型的混凝土中存在着众多的微孔隙、气穴和微裂缝,正是由于这些初混凝土建筑和构件通常都是带缝工作的,由于裂缝的存在和发展通常会使内部的钢筋等材料产生腐蚀,降低钢筋混凝土材料的承载能力、耐久性及抗渗能力,影响建筑物的外观、使用寿命,严重者将会威胁到人混凝土裂缝产生的原因很多,有变形引起的裂缝:如温度变化、收缩、膨胀、不均匀沉陷等原因引起的裂缝;有外载作用引起的裂缝;有养护环境不当和化学作用引起的裂缝等等。在实际工程中要区别对待,根据实际情况解决问题。
1 楼板产生裂缝的原因
1.1 设计原因①设计结构安全储备偏小,不做挠度及裂缝验
算。板的配筋不合理,特别是楼板的跨度越来越大,设计中未考虑刚度因素,仅按构造配筋,不能满足构件的实际要求。②“l”角处负筋不设双向配筋,产生45度角斜向裂缝。③房屋纵向长度超出规范而不设伸缩缝,造成在薄弱部位产生垂直于纵向长度的板面通长裂缝,特别是住宅设计结构体系变化显著,在应力集中部位产生主拉
应力破坏形式的板面斜裂缝。
1.2 材料原因①调整硅配合比,使硅中加入的粉煤灰及矿渣微粉数量增大超标,从而达到减少水泥用量的目的。调整后的硅配合比初期强度增长缓慢,但28天能够满足设计强度要求,而硅3天后干缩进入高峰值,因此不能抵抗早期的硅伸缩裂缝。②预拌硅厂为了方便机械泵送施工,加大水用量,使硅坍落度过大,产生终凝收缩裂缝。③在硅拌制时,为了控制最大用水量,加入了超量的减水剂或劣质的减水剂,使硅产生裂缝。④粗骨料的用量大,针片状石子含量高,造成硅孔隙多,同时,细骨料砂子的粒径及含泥量超标,夏季砂
石料温度偏高,使出罐的硅质量得不到保证,从而使现浇板产生裂缝。
1.3 施工原因楼板实际厚度达不到设计厚度,使得楼板刚度减弱,楼板过大变形而产生裂缝;保护层过厚,导致楼板有效高度减小;钢筋应力得不到发挥而使楼板产生裂缝;踩踏楼板负筋使其下移,
使得楼板支座处边沿板顶产生裂缝;楼板混凝土实际强度等级低于设计强度,从而导致混凝土受压不足开裂;施工单位为了赶进度,加快模板周转,楼板拆模过早,或在板上过早、过重地堆放材料,即混
凝土早期受力而导致楼板开裂。上述裂缝均会影响到结构构件的安全,一旦出现,往往需加固处理。楼板实际厚度达不到设计厚度,使得楼板刚度减弱,楼板过大变形而产生裂缝;保护层过厚,导致楼板有效高度减小;钢筋应力得不到发挥而使楼板产生裂缝;踩踏楼板负筋使其下移,使得楼板支座处边沿板顶产生裂缝;楼板混凝土实际强度等级低于设计强度,从而导致混凝土受压不足开裂;施工单位为了赶进度,加快模板周转,楼板拆模过早,或在板上过早、过重地堆放材料,即混凝土早期受力而导致楼板开裂。上述裂缝均会影响到结构构件的安全,一旦出现,往往需加固处理。
找平层过厚,因找平层素混凝土抗裂性差,在温度和收缩变形作用下,楼板易产生表面裂缝。
当前,在现浇楼板中大多采用pvc管作为预埋穿线管,这种材料表面光滑,弹性较大,直径较大,与混凝土结合差,在楼板中形成薄弱层。混凝土浇捣时,容易引起pvc管上移或下沉,使得板顶或板底保护层变薄,从而使楼板出现沿穿线管走向的裂缝。另外,板底钢筋保护层垫块设置不当或过稀时,也易使板底出现裂缝。
2 墙体裂缝分析
在混合结构中墙体裂缝是常见的质量问题,引起裂缝的原因有地基不均匀沉降、温度应力、地震力、膨胀力、冻胀力、荷载和施工质量等。现就地基不均匀沉降和温度应力引起墙体裂缝特征分析如下:
2.1 地基不均匀沉降引起墙体裂缝分析房屋的全部荷载最终
通过基础传给地基,而地基在荷载作用下,其应力是随深度而扩散,深度大,扩散愈大,应力愈小;在同一深处,也总是中间最大,向两端逐渐减小。也正是由于土壤这种应力的扩散作用,即使地基地层非常均匀,房屋地基应力分布仍然是不均匀的,从而使房屋地基产生不均匀沉降,即房屋中部沉降多,两端沉降少,形成微向下凹的盆状曲面的沉降分布。在地质较好、较均匀,且房屋的长高比不大的情况下,房屋地基不均匀沉降的差值是比较小的,一般对房屋的安全使用不会产生多大的影响。但当房屋修建在淤泥土质或软塑状态的粘性土上时,由于土的强度低、压缩性大,房屋的绝对沉降量和相对不均匀沉降量都可能比较大。如果房屋设计的长高比较大,整体刚度差,而对地基又末进行加固处理,那么墙体就可能出现严重的裂缝。裂缝对称的发生在纵墙的两端,向沉降较大的方向倾斜,沿着门窗洞口约成45.呈正八字形,且房屋的上部裂缝小,下部裂缝大。这种裂缝,必然是地基附加应力作用使地基产生不均匀沉降而形成的。
2.2 温度应力引起墙体裂缝分析一般材料均有热胀冷缩性质,房屋结构由于周围温度变化引起热胀冷缩变形,称为温度变形。如果结构不受任何约束,在温度变化时能自由变形,那么结构中就不会产生附加应力。如果结构受到约束而不能自由变形时,则将在结构中产生附加应力或称温度应力。由温度应力引起结构的伸缩值。
由于钢筋混凝土的线膨胀系数a=1.08x10/c,而普通砖砌体的线膨胀系数为0.5x10/c,在相同温差下,钢筋混凝土结构的伸长值要
比砖砌体大一倍左右。所以,在混合结构中,当温度变化时,钢筋混凝土屋盖、楼盖、圈梁等与砖墙伸缩不一,必然彼此相牵制而产生温度应力,使房屋结构开裂破坏。
为了减少温度应力的影响,可采取合理地设伸缩缝;避兔楼面错层和伸缩缝错位;加强屋面保温、隔热;用油毡夹滑石粉或铁皮将屋面板和墙体隔离,并在女儿墙根部留一定空隙,使其能自由伸缩且
有伸缩余地;采用蓄水屋面域种植屋面;女儿墙设构造柱;加强结构的薄弱环节,提高其抗拉强度等技术措施。
3 悬挑结构坍塌分析
悬挑结构坍塌实例较多,一是整体倾覆坍塌;二是沿悬臂梁、板根部断塌。其主要原因有:
3.1 稳定力矩小于倾覆力矩悬挑结构是靠压重或外加拉力来
保持稳定,要求抗倾覆的安全因素不小于1.5,若稳定力矩小于倾覆力矩时,必然失稳,倾覆坍塌。如雨蓬、挑梁,当梁上压重(砌砖的高度)不能满足稳定要求时,就拆除支撑、模板,即会产生坍塌事故。
3.2 模板支撑方案不当悬挑结构根部受力最大,当混凝土浇筑后,尚未达到足够强度时,模板支撑产生沉降,根部混凝土随即开裂,拆模后将从根部产生断裂坍塌;若悬挑结构为变截面时,施工时将
模板做成等截面外形,而造成根部断面减小,拆模后也会造成断塌
事故。
3.3 钢筋错位、变形悬挑结构根部负弯矩最大,主筋应配在梁板的上部。若施工时将钢筋放在下部,或被踩踏向下变形过大,或锚
