楼面裂缝的分析及防治(共7篇)
摘要:本文通过对全现浇钢筋混凝土楼屋面板的裂缝产生的原因进行分析,结合多年来大量施工实践中的经验和教训,提出多种裂缝的预防和处理方法,来减少住宅工程现浇楼板裂缝发生,避免出现混凝土的贯通性裂缝等裂缝,提高混凝土施工技术水平。关键词:全现浇钢筋混凝工程建筑住宅工程楼面裂缝防治措施 目前在建筑行业来说,质量较难克服的通病之一。因而,全现浇钢筋混凝土楼屋面板裂缝产生也是常见的问题,特别是住宅工程楼板的裂缝发生后,往往会引起的投诉、纠纷、以及索赔要求等。针对这一问题抓住主要几个矛盾,从设计、材料、施工三大方面提出改进和防治措施,现结合多年来大量施工实践中的经验和教训,以及裂缝的防治处理,重点介绍以施工为主、兼顾设计和材料原因分析楼面裂缝的综合性防治及具体措施。1设计重点与加强改善
经过仔细分析,我们回看到住宅工程现浇楼板裂缝发生的部位最常见、最普遍和数量最多的是房屋四周阳角处(含平面形状突变的凹口房屋阳角处)的房间在离开阳角1米左右,即在楼板的分离式配筋的负弯矩筋以及角部放射筋未端或外侧发生45度左右的楼地面斜角裂缝,此通病在现浇楼板的任何一种类型的建筑中都普遍存在。其原因主要是砼的收缩特性和温差双重作用所引起的,并且愈靠近屋面处的楼层裂缝往往愈大。从设计角度看,现行设计规范侧重于按强度考虑,未充分按温差和混凝土收缩特性等多种因素作
综合考虑,配筋量因而达不到要求。而房屋的四周阳角由于受到纵、横二个方向剪力墙或刚度相对较大的楼面梁约束,限制了楼面板砼的自由变形,因此在温差和砼收缩变化时,板面在配筋薄弱处(即在分离式配筋的负弯矩筋和放射筋的未端结束处)首先开裂,产生45度左右的斜角裂缝。虽然楼地面斜角裂缝对结构安全使用没有影响,但在有水源等特殊情况下会发生渗漏缺陷,容易引起住户投诉,是裂缝防治的重点。根据上面的原因分析,近几年的图纸会审中,十分注意建议业主和设计单位对四周的阳角处楼面板配筋进行加强,负筋不采用分离式切断,改为沿房间(每个阳角仅限一个房间)全长配置,并且适当加密加粗(即按照技术导则一的第6条中的前半条文采用)。多年来的实践充分证明,凡采纳或按上述设计的房屋,基本上不再发生45度斜角裂缝,已能较满意地解决好楼板裂缝中数量最多的主要矛盾,效果显著。
对于外墙转角处的放射形钢筋,我公司根据实践检验,认为作用较小。其原因是放射形钢筋的长度一般不大(约1.2米左右),当阳角处的房间在不按双层双向钢筋加密加强而仍按分离式设置构造负弯矩短筋时,45度的斜向裂缝仍然会向内转移到放射筋的未端或外侧,而当采用了双层双向钢筋加密加强后,纵、横二个方向的钢筋网的合力已能很好地抵抗和防止45度斜角裂缝的发生和转移,并且放射形钢筋往往只有上部一层,在绑扎时常搁置在纵横板面钢筋的上方,导致钢筋交叉重叠,将板面的负弯矩钢筋下压,减少了板面负弯矩钢筋的有效高度,同时浇筑时钢筋弯头(即拐脚)
容易翘起造成平仓困难,所以建议重点加强加密双层双向钢筋即可。
2商品砼的性能改善
目前,在整个行业来说已普遍采用泵送商品砼进行浇筑,但受剧烈的市场竞争,导致各商品砼厂商以采用大粉煤灰掺量,低价位、低性能的砼处掺剂,以及细度模数低、含泥量较高的中细砂作为降低价格和成本的主要竞争手段。因此建议有关部门牵头,尽快健全和统一对商品砼厂商的行业管理,并根据成本投入比例,相应和合理地提高商品砼的市场价格(特别是用于地下室和住宅楼面工程的砼),促使商品砼厂商转变观念,控制好原材料质量,选用高效优质砼外掺剂,改善和减小混凝土的收缩值,建立好控制体系(即按技术导则中第二条执行),是一项改善商品砼质量和性能的根本性工作。
另一方面承包商在订购商品砼时,应根据工程的不同部位和性质提出对砼品质的明确要求,不能片面压价和追求低价格、低成本而忽视了砼的品质,导致砼性能下降和收缩裂缝增多。同时现场应逐车严格控制好商品砼的坍落度检查,以保证砼熟料的半成品质量。3施工过程技术控制措施
楼面裂缝的发生除以阳角45度斜角裂缝为主外,其他还有较常见的两类:一类是预理线管及线管集散处,另一类为施工中周转材料临时较集中和较频繁的吊装卸料堆放区域。现从施工角度进行综合分析,并分类采取以下几项主要技术措施。
(一)重点加强楼面上层钢筋网的有效保护措施。
钢筋在楼面砼板中的抗拉受力,起着抵坑外荷载所产生的弯矩和防止砼收缩和温差裂缝发生的双重作用,而这一双重作用均需钢筋处在上下合理的保护层前提下才能确保有效。在实际施工中,楼面下层的钢筋网在受到砼垫块及模板的依托下保护层比较容易正确控制。但当垫块间距放大到1.5米时,钢筋网的合理保护层厚度就无法保障,所以纵横向的垫块间距限制在1米左右。与此相反,楼面上层钢筋网的有效保护,一直是施工中的一大较难问题。其原因为:板的上层钢筋一般较细较软,受到人员踩踏后就立即弯曲、变形、下坠;钢筋离楼层模板的高度较大,无法受到模板的依托保护;各工种交叉作业,造成施工人员众多、行走十分频繁,无处落脚后难免被大量踩踏;上层钢筋网的钢筋小撑马设置间距过大,甚至不设(仅依靠楼面梁上部钢筋搁置和分离式配筋的拐脚支撑)。
在上述四个原因中,前二条是客观存在,不可能也难于提出措施加以改进(否则楼面负筋用钢量将大大增加,造成浪费)。但后二个原因却在施工中必须大大加以改进,对于最后一个原因,根据大量的施工实践,建议楼面双层双向钢筋(包括分离式配置的负弯矩短筋)必须设置钢筋小撑马,其纵横向间距不应大于700毫米(即每平方米不得少于2只),特别是对于φ8一类细小钢筋,小撑马的间距应控制在600毫米以内(即每平方米不得少于3只),才能取得较良好的效果。对于第3条原因,可采取下列综合措施加以
解决:
a、尽可能合理和科学地安排好各工种交叉作业时间,在板底钢筋绑扎后,线管予埋和模板封镶收头应及时穿插并争取全面完成,做到不留或少留尾巴,以有效减少板面钢筋绑扎后的作业人员数量。
b、在楼梯、通道等频繁和必须的通行处应搭设(或铺设)临时的简易通道,以供必要的施工人员通行。
c、加强教育和管理,使全体操作人员充分重视保护板面上层负筋的正确位置,必须行走时,应自觉沿钢筋小马撑支撑点通行,不得随意踩踏中间架空部位钢筋。
d、安排足够数量的钢筋工(一般应不少于3-4人或以上)在砼浇筑前及浇筑中及时进行整修,特别是支座端部受力最大处以及楼面裂缝最容易发生处(四周阳角处、预埋线管处以及大跨度房间处)应重点整修。
e、砼工在浇筑时对裂缝的易发生部位和负弯矩筋受力最大区域,应铺设临时性活动挑板,扩大接触面,分散应力,尽力避免上层钢筋受到重新踩踏变形。
(二)预埋线管处的裂缝防治
预埋线管,特别是多根线管的集散处是截面砼受到较多削弱,从而引起应力集中,容易导致裂缝发生的薄弱部位。当预理线管的直径较小,并且房屋的开间宽度也较小,同时线管的敷设走向又不重于(即垂直于)砼的收缩和受拉方向时,一般不会发生楼面裂缝。
反之,当预埋线管的直径较大,开间宽度也较大,并且线管的敷设走向又重合于(即垂直于)砼的收缩和受拉力向时,就很容易发生楼面裂缝。因此对于较粗的管线或多根线管的集散处,应按技术导则三的第4条要求增设垂直于线管的短钢筋网加强。根据我公司的经验,建议增设的抗裂短钢筋采用φ6-φ8,间距≤150,两端的锚固长度应不小于300毫米。
线管在敷设时应尽量避免立体交叉穿越,交叉布线处可按技术导则三的第4条采用线盒,同时在多根线管的集散处宜采用放射形分布,尽量避免紧密平行排列,以确保线管底部的砼灌筑顺利和振捣密实。并且当线管数量众多,使集散口的砼截面大量削弱时,宜按予留孔洞构造要求在四周增设上下各2φ12的井字形抗裂构造钢筋。
(三)材料吊卸区域的楼面裂缝防治
目前在主体结构的施工过程中,普遍存在着质量与工期之间的较大矛盾。一般主体结构的楼层施工速度平均为5-7天左右一层,最快时甚至不足5天一层。因此当楼层砼浇筑完毕后不足24小时的养护时间,就忙着进行钢筋绑扎、材料吊运等施工活动,这就给大开间部位的房间雪上加霜。除了大开间的砼总收缩值较小开间要大的不利因素外,更容易在强度不足的情况下受材料吊卸冲击振动荷载的作用而引起不规则的受力裂缝。并且这些裂缝一旦形成,就难于闭合,形成永久性裂缝,这种情况在高层住宅主体快速施工时
较常见。对这类裂缝的综合防治措施如下:
a、主体结构的施工速度不能强求过快,楼层砼浇筑完后的必要养护(一般不宜≤24小时)必须获得保证。主体结构阶段的楼层施工速度宜控制在6-7天一层为宜,以确保楼面砼获得最起码的养护时间。
b、科学安排楼层施工作业计划,在楼层砼浇筑完毕的24小时以前,可限于做测量、定位、弹线等准备工作,最多只允许暗柱钢筋焊接工作,不允许吊卸大宗标材料,避免冲击振动。24小时以后,可先分批安排吊运少量小批量的暗柱和剪力墙钢筋进行绑扎活动,做到轻卸、轻放,以控制和减小冲击振动力。第3天方可开始吊卸钢管等大宗材料以及从事楼层墙板和楼面的模板正常支模施工。
c、在模板安装时,吊运(或传递)上来的材料应做到尽量分散就位,不得过多地集中堆放,以减少楼面荷重和振动。d、对计划中的临时大开间面积材料吊卸堆放区域部位(一般约40平方米左右)的模板支撑架在搭设前,就预先考虑采用加密立杆(立杆的纵、横向间距均不宜大于800毫米)和搁栅增加模板支撑架刚度的加强措施,以增强刚度,减少变形来加强该区域的抗冲击振动荷载,并应在该区域的新筑砼表面上铺设旧木模加以保护和扩散应力,进一步防止裂缝的发生。
(四)加强对砼早期的妥善养护
砼的保湿养护对其强度增长和各类性能的提高十分重要,特别是
早期的妥善养护可以避免表面脱水并大量减少砼初期伸缩裂缝发生。但实际施工中,由于抢赶工期和浇水将影响弹线及施工人员作业,因此楼面砼往往缺乏较充分和较足够的浇水养护延续时间。为此,施工中必须坚持覆盖麻袋或草包进行一周左右的妥善保湿养护,并建议采用喷hl等品种和养护液进行养护,达到降低成本和提高工效,并可避免或减少对施工的影响。4 对产生裂缝后的修补处理措施
当前常见存在的房屋裂缝问题, 已引起有关单位及各级领导的高度重视。但也发现, 有些单位的施工、竣工资料不齐全, 对产生裂缝原因的分析以及对裂缝房屋的处理带来困难。总之, 裂缝产生的原因是比较复杂的, 要想准确地判断裂缝产生的原因, 还需要做大量而细致的调查取证工作;所采取的技术措施, 还有待于在今后的工程实践中进一步改进和完善。
2 裂缝产生原因与防治措施
2.1 原因分析
2.1.1 窗台下墙体斜裂缝的主要原因是地基不均匀沉降, 其次由于纵墙门窗洞口开洞较大 (有的工程洞口超过2M以上也不设过梁, 基础也未做相应处理) , 该部位刚度明显削弱, 在窗洞口四角产生应力集中, 引起墙体开裂。另外窗台下八字裂缝往往是朝阳面 (南墙) 多于背阴面 (北墙) , 因此, 也不能排除温度变化应力的影响。
2.1.2 楼层现浇面厚度一般在8-10cm之间, 尽管强度满足要求, 但楼面对于墙体的刚度减小, 因此一些薄弱部位, 如截面突变处、施工缝处、穿线管处往往首先表现出来, 在那里发生裂缝。
2.1.3 由于目前住宅楼结构形式基本一致, 没有太大的变化, 设计人员往往只重视强度而忽视了变形, 在该设伸缩缝的地方不设缝, 地基处理也不细致, 往往使住宅工程沉降变形过大, 引起墙体及楼面开裂。
2.1.4 因为施工周期太短, 在地基、主体结构尚未沉实的情况下工程就交付使用, 在使用过程中, 地基、墙体继续变形, 致使一些工程在交付时无裂缝, 而使用一段时间后, 裂缝就出现了。
2.1.5 有些施工单位为了赶工期, 在混凝土未达到强度要求时就拆模, 施工荷载也加的过早、过大, 使混凝土在硬化过程中就发生内部裂缝, 也是造成楼面裂缝不可忽视的原因之一。
2.2 防治措施
主要考虑构造措施:对于钢筋混凝土屋盖温度变化引起的墙体裂缝, 国家标准《砌体结构设计规范》 (GBJ3-88) 中, 除了在“防止墙体开裂的主要措施”一节中提到屋面保温隔热层及伸缩缝的设置外, 没有其他的规定;值得注意的是, 许多建筑物的设计符合规范要求, 但砌体裂缝依然屡见不鲜, 从设计角度分析, 设计上对温度应力的控制措施较少, 建议采取以下措施:
2.2.1 屋面在有保温层的基础上增设架空隔热层, 保温层应较现在常用作法适当提高标准, 以减少屋面结构的温度变形量。
2.2.2 外墙厚度采用370mm, 外墙转角处构造柱可用370mm×370mm, 以增强房屋整体性, 抵消部分屋盖的水平推力或拉力。
2.2.3 顶层端部房间内纵墙尽量不开窗, 如非开不可, 窗口应尽量减小, 并加腰梁一道。外墙门窗洞口不宜过宽, 并在顶层端部房间内外纵墙及山墙采用配筋砖砌体。
2.2.4 顶层混凝土屋盖可每隔15m左右设后浇温度缝一道, 缝宽600~800mm, 缝内混凝土断开, 待需作保温层前再灌注混凝土, 混凝土强度提高一级并加膨胀剂。
2.2.5 顶层两端房间外纵墙与内横墙交接处及山墙与内纵墙交接处均设构造柱, 内纵墙与内横墙交接处增设抗裂柱, 抗裂柱上下端锚固在相应圈粱内。
2.2.6 施工单位应严格控制屋面工程质量, 保温层厚度、保温材料质量及铺设方法必须符合设计及规范要求。
3 其他注意措施
3.1 重点加强楼面上层钢筋网的有效保护措施
钢筋在楼面砼板中的抗拉受力, 起着抵抗外荷载所产生的弯矩和防止砼收缩和温差裂缝发生的双重作用, 而这一双重作用均需钢筋处在上下合理的保护层前提下才能确保有效。在实际施工中, 楼面下层的钢筋网在受到砼垫块及模板的依托下保护层比较容易正确控制。
与此相反, 楼面上层钢筋网的有效保护, 一直是施工中的一大较难问题, 其原因为:板的上层钢筋一般较细较软, 受到人员踩踏后就立即弯曲、变形、下坠;钢筋离楼层模板的高度较大, 无法受到模板的依托保护;各工种交叉作业, 造成施工人员众多、行走十分频繁, 无处落脚后难免被大量踩踏;上层钢筋网的钢筋小撑马设置间距过大, 甚至不设 (仅依靠楼面梁上部钢筋搁置和分离式配筋的拐脚支撑) 。
3.2 预埋线管处的裂缝防治
预埋线管, 特别是多根线管的集散处是截面砼受到较多削弱, 从而引起应力集中, 容易导致裂缝发生的薄弱部位。当预理线管的直径较小, 并且房屋的开间宽度也较小, 同时线管的敷设走向又不重于 (即垂直于) 砼的收缩和受拉方向时, 一般不会发生楼面裂缝。反之, 当预埋线管的直径较大, 开间宽度也较大, 并且线管的敷设走向又重合于 (即垂直于) 砼的收缩和受拉力向时, 就很容易发生楼面裂缝。因此对于较粗的管线或多根线管的集散处, 应增设垂直于线管的短钢筋网加强, 根据实践经验来看, 建议增设的抗裂短钢筋采用Φ6-Φ8, 间距≤150, 两端的锚固长度应不小于300毫米。
线管在敷设时应尽量避免立体交叉穿越, 同时在多根线管的集散处宜采用放射形分布, 尽量避免紧密平行排列, 以确保线管底部的砼灌筑顺利和振捣密实。并且当线管数量众多, 使集散口的砼截面大量削弱时, 宜按予留孔洞构造要求在四周增设上下各2Φ12的井字形抗裂构造钢筋。
3.3 材料吊卸区域的楼面裂缝防治
目前在主体结构的施工过程中, 普遍存在着质量与工期之间的较大矛盾.一般主体结构的楼层施工速度平均为5~7 d左右一层, 最快时甚至不足5 d一层.因此当楼层砼浇筑完毕后不足24 h的养护时间, 就忙着进行钢筋绑扎、材料吊运等施工活动, 这就给大开间部位的房间雪上加霜.除了大开间的砼总收缩值较小开间要大的不利因素外, 更容易在强度不足的情况下受材料吊卸冲击振动荷载的作用而引起不规则的受力裂缝.并且这些裂缝一旦形成, 就难于闭合, 形成永久性裂缝, 这种情况在高层住宅主体快速施工时较常见.对这类裂缝的综合防治措施如下:
3.3.1 主体结构的施工速度不能强求过快, 楼层砼浇筑完后的必要养护 (一般不宜≤24小时) 必须获得保证.主体结构阶段的楼层施工速度宜控制在6~7 d一层为宜, 以确保楼面砼获得最起码的养护时间。
3.3.2 科学安排楼层施工作业计划, 在楼层砼浇筑完毕的24小时以前, 可限于做测量、定位、弹线等准备工作, 最多只允许暗柱钢筋焊接工作, 不允许吊卸大宗标材料, 避免冲击振动。24小时以后, 可先分批安排吊运少量小批量的暗柱和剪力墙钢筋进行绑扎活动, 做到轻卸、轻放, 以控制和减小冲击振动力.第3天方可开始吊卸钢管等大宗材料以及从事楼层墙板和楼面的模板正常支模施工。
3.3.3 在模板安装时, 吊运 (或传递) 上来的材料应做到尽量分散就位, 不得过多地集中堆放, 以减少楼面荷重和振动。
3.3.4 对计划中的临时大开间面积材料吊卸堆放区域部位 (一般约40m2左右) 的模板支撑架在搭设前, 就预先考虑采用加密立杆 (立杆的纵、横向间距均不宜大于800 mm) 和搁栅增加模板支撑架刚度的加强措施, 以增强刚度, 减少变形来加强该区域的抗冲击振动荷载, 并应在该区域的新筑砼表面上铺设旧木模加以保护和扩散应力, 进一步防止裂缝的发生。
3.4 加强对楼面砼的养护
砼的保湿养护对其强度增长和各类性能的提高十分重要, 特别是早期的妥善养护可以避免表面脱水并大量减少砼初期伸缩裂缝发生。但实际施工中, 由于抢赶工期和浇水将影响弹线及施工人员作业, 因此楼面砼往往缺乏较充分和较足够的浇水养护延续时间。为此, 施工中必须坚持覆盖麻袋或草包进行一周左右的妥善保湿养护。
结束语
文章从设计及施工的角度, 结合工程实践经验, 较为系统的分析了裂缝产生的原因与防治的方法, 对类似的加固工程提供了一定的借鉴。总而言之, 只要我们在施工中加强各方面的管理、监督, 裂缝的通病是可以防冶的。
参考文献
[1]高亮.楼面裂缝的分析与防治[M].沈阳:辽宁科学技术出版社, 2008.
[2]福午.土木工程质量缺陷事故分析及处理[M].北京:中国建筑工业出版社, 2008.
关键词:裂缝;原因分析;防治技术
现浇钢筋混凝土楼面板的裂缝,是目前较难克服的质量通病之一,特别是住宅工程楼板的裂缝发生后,往往会引起投诉、纠纷、以及索赔等。因此,防治楼面板裂缝成为一个非常亟需解决的问题。现结合我们十多年来大量施工实践的经验和教训,重点介绍以施工为主、兼顾设计和材料原因分析楼面裂缝的综合性防治及具体措施。
1 设计中的重点加强部位
从住宅工程现浇楼板裂缝发生的部位分析,最常见、最普遍和数量最多的是在离开阳角1 米左右,即在楼板的分离式配筋的负弯矩筋以及角部放射筋未端或外侧发生45 度左右的楼地面斜角裂缝,此通病在现浇楼板的任何一种类型的建筑中都普遍存在。其原因主要是混凝土的收缩特性和温差双重作用所引起的,并且愈靠近屋面处的楼层裂缝往往愈大。从设计角度看,现行设计规范侧重于按强度考虑,未充分按温差和混凝土收缩特性等多种因素作综合考虑,配筋量因而达不到要求。而房屋的四周阳角由于受到纵、横二个方向剪力墙或刚度相对较大的楼面梁约束,限制了楼面板混凝土的自由变形,因此在温差和混凝土收缩变化时,板面在配筋薄弱处(即在分离式配筋的负弯矩筋和放射筋的未端结束处)首先开裂,产生45 度左右的斜角裂缝。虽然楼地面斜角裂缝对结构安全使用没有影响,但在有水源等特殊情况下会发生渗漏缺陷,容易引起住户投诉,是裂缝防治的重点。根据上面的原因分析,我们在近几年的图纸会审中,十分注意建议业主和设计单位对四周的阳角处楼面板配筋进行加强,负筋不采用分离式切断,改为沿房间(每个阳角仅限一个房间)全长配置,并且适当加密加粗。多年来的实践充分证明,凡采纳或按上述设计的房屋,基本上不再发生45 度斜角裂缝,已能较满意地解决好楼板裂缝中数量最多的主要矛盾,效果比较显著。
对于外墙转角处的放射形钢筋,我们根据实践检验,认为作用较小。其原因是放射形钢筋的长度一般不大(约1.2m 左右),当阳角处的房间在不按双层双向钢筋加密加强而仍按分离式设置构造负弯矩短筋时,45度的斜向裂缝仍然会向内转移到放射筋的末端或外侧,而当采用了双层双向钢筋加密加强后,纵、横两个方向的钢筋网的合力已能很好地抵抗和防止45 度斜角裂缝的发生和转移,并且放射形钢筋往往只有上部一层,在绑扎时常搁置在纵横板面钢筋的上方,导致钢筋交叉重叠,将板面的负弯矩钢筋下压,减少了板面负弯矩钢筋的有效高度,同时浇筑时钢筋弯头容易翘起,所以建议重点加强加密双层双向钢筋即可。
2 商品混凝土的性能改善
目前已普遍采用泵送商品混凝土进行浇筑,但因市场竞争激烈,各商品混凝土厂商采用大粉煤灰掺量,低价位、低性能的混凝土处掺剂,以及细度模数低、含泥量较高的中细砂来降低价格和成本,造成混凝土性能差。控制好原材料质量,选用高效优质混凝土外掺剂,改善和减小混凝土的收缩值,是一项改善商品混凝土质量和性能的根本性工作。
另一方面承包商在订购商品混凝土时,应根据工程的不同部位和性质以及施工时间提出对混凝土品质的明确要求,不能片面压价和追求低价格、低成本而忽视了混凝土的品质,导致混凝土性能下降和收缩裂缝增多。同时现场应逐车严格控制好商品混凝土的坍落度检查,以保证混凝土拌和物的质量。
3 施工中应采取的主要技术措施
楼面裂缝的发生除以阳角45 度斜角裂缝为主外,其他还有较常见的两类:一類是预理线管及线管集散处,另一类为施工中周转材料临时较集中和较频繁的吊装卸料堆放区域。现从施工角度进行综合分析,并分类采取以下几项主要技术措施。
3.1 重点加强楼面上层钢筋网的有效保护措施
钢筋在楼面混凝土板中的抗拉受力,起着抵抗外荷载所产生的弯矩和防止混凝土收缩和温差裂缝发生的双重作用,而这一双重作用均需钢筋处在上下合理的保护层前提下才能确保有效。在实际施工中,楼面下层的钢筋网在受到混凝土垫块及模板的依托下保护层比较容易正确控制。但当垫块间距放大到1.5m 时,钢筋网的合理保护层厚度就无法保障,所以纵横向的垫块间距限制在lm 左右。
与此相反,楼面上层钢筋网的有效保护,一直是施工中的一大较难问题。其原因为:板的上层钢筋一般较细较软,受到人员踩踏后就立即弯曲、变形、下坠;钢筋离楼层模板的高度较大,无法受到模板的依托保护;各工种交叉作业,造成施工人员众多、行走十分频繁,无处落脚后难免被大量踩踏;上层钢筋网的钢筋马凳设置间距过大,甚至不设。
在上述四个原因中,前二条是客观存在,不可能也难于提出措施加以改进。但后二个原因却在施工中必须大大加以改进,对于最后一个原因,根据大量的施工实践,建议楼面双层双向钢筋必须设置马凳,其纵横向间距不应大于700mm(即每m2 不得少于2 个),才能取得较良好的效果。对于第三条原因,可采取下列综合措施加以解决:
⑴尽可能合理和科学地安排好各工种交叉作业时间,在板底钢筋绑扎后,线管予埋和模板收头应及时穿插并争取全面完成,做到不留或少留尾巴,以有效减少板面钢筋绑扎后的作业人员数量。
⑵在楼梯、通道等频繁和必须的通行处应搭设(或铺设)临时的简易通道,以供必要的施工人员通行。
⑶加强教育和管理,使全体操作人员充分重视保护板面上层负筋的正确位置,必须行走时,应自觉沿马凳支撑点通行,不得随意踩踏中间架空部位钢筋。
⑷安排足够数量的钢筋工(一般应不少于3~4 人或以上)在混凝土浇筑前及浇筑中及时进行整修,特别是支座端部受力最大处以及楼面裂缝最容易发生处应重点整修。
⑸混凝土工在浇筑时对裂缝的易发生部位和负弯矩筋受力最大区域,应铺设临时性活动挑板,扩大接触面,分散应力,尽力避免上层钢筋受到重新踩踏变形。
3.2 预埋线管处的裂缝防治
预埋线管,特别是多根线管的集散处是截面混凝土受到较多削弱,从而引起应力集中,容易导致裂缝发生的薄弱部位。当预理线管的直径较小,并且房屋的开间宽度也较小,同时线管的敷设走向又不垂直于混凝土的收缩和受拉方向时,一般不会发生楼面裂缝。反之,当预埋线管的直径较大,开间宽度也较大,并且线管的敷设走向又垂直于混凝土的收缩和受拉力向时,就很容易发生楼面裂缝。因此对于较粗的管线或多根线管的集散处,应增设垂直于线管的短钢筋网加强。
线管在敷设时应尽量避免立体交叉穿越,交叉布线处可采用线盒,同时在多根线管的集散处宜采用放射形分布,尽量避免紧密平行排列,以确保线管底部的混凝土灌筑顺利和振捣密实。并且当线管数量众多,使集散口的混凝土截面大量削弱时,宜按予留孔洞构造要求在四周增设上下各2Φ12 的抗裂构造钢筋。
3.3 材料吊卸区域的楼面裂缝防治
目前在主体结构的施工过程中,普遍存在着质量与工期之间的较大矛盾。一般主体结构的楼层施工速度平均为5~7 天左右一层,最快时甚至不足5 天一层。因此当楼层混凝土浇筑完毕后养护时间短强度低的情况下,就忙着进行钢筋绑扎、材料吊运等施工活动,容易在强度不足的情况下受材料吊卸冲击振动荷载的作用而引起不规则的受力裂缝。并且这些裂缝一旦形成,就难于闭合,形成永久性裂缝,这种情况在高层住宅主体快速施工时较常见。对这类裂缝的综合防治措施如下:
⑴主体结构的施工速度不能强求过快,楼层混凝土浇筑完后的必须进行一段时间的养护。主体结构阶段的楼层施工速度宜控制在6~7 天一层为宜,以确保养护时间。
1、前言
我国公路数量多,分布地域广,里程长,其中沥青路面所占比重大,特别是对国民经济有着重大影响的高等级公路中尤以沥青路面为主要形式,而其中裂缝作为沥青路面常见病害之一,产生十分广泛。裂缝一旦产生,便会对路面产生一系列较大的危害,首先影响行车舒适性和路面美观,严重时甚至危及行车安全,其次水容易渗入路面甚至到达基层顶面,在行车荷载的反复作用下会产生冲刷作用和唧泥、唧浆现象使路面结构承载力下降,同时也会改变路面设计受力模式,加速路面整体破坏,降低路面使用性能,缩短路面使用寿命。由于裂缝具有产生普遍、危害性大的特点,因此有必要对裂缝的类型划分、产生机理、预防措施及修复措施进行研究,对预防沥青路面的早期破坏具有十分重要的意义。
2、沥青路面裂缝类型
按照我国《公路沥青路面养护技术规范》(JTJ 073.2-2001)中对于裂缝的划分,裂缝按照外观可划分为横向裂缝、纵向裂缝、龟裂以及不规则裂缝。除次之外还有其他的划分方法,如按成因可划分为荷载型裂缝和非荷载型裂缝,按扩展过程又可分为又下而上的反射裂缝和又上又下的下延裂缝。本文以规范中按照外观的分法,进一补加以叙述。
2.1横向裂缝
横向裂缝一般与道路中线近于垂直,间伴少量支缝。最初多出现于道路的两侧,逐渐向路中央发展形成贯通整幅路面的裂缝。按照破坏的轻重程度可进一步划分为轻微和严重两类,轻微是指裂缝边缘无剥落或仅有轻微剥落,无支缝或仅有少量支缝,严重裂缝指边缘有中等或严重剥落,有较多支缝。
图1:由温度引起的路表等距离横裂 图2:由半刚性基层引起的反射裂缝
2.2纵向裂缝
纵向裂缝一般表现为与道路中线大致平行的长直裂缝,有时伴有少量支缝。由于路基不均匀沉降引起的纵缝,通常断断续续,绵延很长;由于施工搭接不良引起的纵缝,其形态特征是长且直;由结构承载力不足引起的纵缝多出现在靠近路基边坡一侧的路面边缘。按照破坏程度可进一步划分为轻微和严重两类,轻微裂缝边缘无剥落或仅有轻微剥落,无支缝或仅有少量支缝,严重裂缝边缘有中等或严重剥落,有较多支缝。
图3 伴随有支缝的纵向裂缝 图4 长且直的纵向裂缝
2.3龟裂
表现为相互交错的裂缝将路面分割成形似龟纹的多边形小块,随着行车荷载重复作用次数的增加,平行的纵缝之间出现了横向或斜向连接缝,形成了多边的锐角的网状裂缝。按照破坏程度可进一步划分为轻微、中等和严重三类。轻微指缝细,无散落,缝区无变形,块度20~50cm,中等指缝较宽,无或轻散落,或拌有轻度变形,块度≤20cm,严重指缝宽,散落重,变形明显,块度≤20cm。
图5 由于承载力不足引起的龟裂 图6 块度较小的龟裂
2.4不规则裂缝
一般表现为多条裂缝以不规定角度相互交叉,在行车荷载及自然条件作用下逐渐发展并相互连接贯通,一般块度较大。按照破坏程度可进一步划分为轻微和严重两类,轻微指缝细,不散落或轻微散落,块度大≥100cm,严重指缝宽,散落,裂块小,50~100cm。
图7 块度较大的不规则裂缝 图8 灌缝后的不规则裂缝
龟裂和不规则裂缝由于外形大多相似,有时也被并称为网裂,两者一个较明显的区别是在块度上不规则裂缝要稍大于龟裂,在路面破损批评价中由于所占权重不同,因此需要对详加区分,不可混淆。
3、沥青路面裂缝成因分析
3.1横向裂缝
一般的说横向裂缝的影响因素主要表现在以下三个方面: 材料方面:表现为材料本身的应力松弛性能 结构方面:连续板体对收缩变形的约束作用 环境方面:低温及降温速率
按照成因又可划分为温缩裂缝和半刚性路面的反射裂缝。
3.1.1温缩裂缝
温缩裂缝又可细分为一次性降温引起的低温开裂和温度反复作用引起的疲劳开裂。低温开裂是指低温时,沥青劲度模量增大,沥青变脆,沥青混凝土应力松弛不能适应温度应力的增长,温度下降产生的应力超过混凝土的极限抗拉强度而使沥青路面产生开裂,这种开裂一般首先出现在路表,是路表裂缝的一种,并随着温度应力的持续作用向面层下部扩展;其次气温骤降时,混合料劲度模量急剧增大,超过极限劲度而产生开裂,这种裂缝在南方炎热多雨地区常见,夏季路表气温高,由于暴雨骤降,使得沥青混凝土路面温度急剧降低,产生开裂。由于温度引起的疲劳开裂是指温度反复升降产生温度疲劳应力,使混合料抗拉极限变小,劲度模量增高,应力松弛性能下降而开裂,并随路面使用年限增多而增加。总的来说,温度裂缝在外观上多表现为路表等距离的横向裂缝,距离因路面不同从几米到几十米甚至一百米不等,这种裂缝一旦产生,当开裂距离小于路面宽度时便会继续在开裂路段内形成纵向的温缩裂缝,使路面进一步被破坏。
为什么温缩裂缝会首先出现在路表?因为路面结构具有厚度,在面层内便会形成温度剃度,当在无约束条件下时,路面便产生形变,如图9所示,但实际上由于基层对于面层的粘结和摩阻力作用,使实际上的受力模式为图10所示,这样,便会在面层顶部形成拉应力,同时又由于沥青路面是直接暴露在野外的工程构造物,面层材料直接接触紫外线、氧气、水分等的作用,老化最严重,加之行车荷载的剪切力作用,使的沥青路面的温缩裂缝最早产生于沥青路面表层。
图9:无约束条件下的面层受力模型 图10 在基层粘结及摩阻力作用下的受力模型
影响裂缝混合料的低温抗裂性能的因素主要可归结为以下几点: 低温针入度:适当增大可提高混合料的抗裂性能 低温感温比:及PI,一般来说PI=-1时的抗裂性能较好 低温模量:模量越低同样收缩下产生的应力越小 收缩系数:收缩系数越小,降温相等时产生的变形越小
配合比设计:采用连续的密级配设计并适当增大沥青用量可改善混合料的抗裂性能。
3.1.2反射裂缝
反射裂缝是半刚性基层沥青路面所比较普遍的一种裂缝形式,普遍认为这种裂缝不能避免,只能采取措施降低其危害,这里简单介绍其产生原因及过程。
众所周知,半刚性路面有着较高的路面承载力,较好的水稳定性,成板性高的特点,但也具有其不可避免的缺点就是会产生温缩和干缩裂缝,加之路面在车辆荷载作用下在基层产生的疲劳开裂,沥青路面底层便会在开裂处附近产生应力集中,此时在交通荷载作用下的主拉应力和温度变化引起的拉应力的综合作用下,使沥青面层在开裂处向上发展最终贯穿整个沥青路面。
图11 半刚性基层由温度和行车疲劳引起的反射裂缝
3.2纵向裂缝
产生纵向裂缝的原因有很多,归纳起来,主要可分为如下几个方面:
3.2.1压实不均匀
这种情况多见于新建公路,主要是由于填土未压实或两侧密实度不均匀,在行车荷载作用下形成不均匀沉陷并进一步发展成纵向裂缝。
3.2.2改扩建新旧路面衔接不当
改建公路中新、老路段衔接处理不当,造成不均匀沉陷或滑坡而形成裂缝。
3.2.3路基湿软、承载力不足
路基加固处理不当,路基边缘浸水,导致路基湿软、承载力不足,形成啃边,有时也会导致路面边缘的纵向裂缝。
3.2.4填挖结合或高填方路段
在高填方路段或填挖结合部,由于土基压实度不足或压实不均匀,容易产生纵向裂缝,一般多为断续。
3.2.5沥青质量原因
沥青作为沥青混合料的胶结材料,对混合料的抗裂性起着重要的作用。沥青本身延度偏小或者由于老化后沥青变脆,含蜡量偏高等原因,均会降低沥青混合料的抗裂性能。
3.3龟裂及不规则裂缝
一般来说,龟裂和不规则裂缝的产生原因大体相似,首先出现单条或多条平行的纵向裂缝,然后在裂缝间出现横向或斜向连接缝,随着车辆及其他原因的继续作用而相互交错,最终形成相互连接的网状。
产生龟裂及不规则裂缝的因素有很多,路面结构整体强度不足,沥青路面老
化,基层排水不良,低温作用,低温时沥青混合料变硬或变脆,基层和面层集料离析,压实不均匀等均会产生。
3.4 车辙裂缝
近年来,随着对于沥青路面裂缝研究的深入,使人们认识到了一些新的裂缝,车辙裂缝便是其中一种。
这是由日本的松野三郎教授在20世纪90年代首先提出的,受到了世界上的重视,并专门召开了国际会议。他的观点认为,这是一种在轮迹带的边缘与车辙同时发生的纵向裂缝,是表面裂缝的一种。它虽然也位于轮迹带,但却不是由于反复荷载引起的疲劳裂缝。在我国,城市道路的公共汽车站旁边最容易发现这种车辙推挤裂缝。见图12、13。
图12 公交车站附近的车辙推挤裂缝 图13高速公路微表处车辙修复后的车辙裂缝
总的来说,产生沥青路面裂缝的原因有很多,对同一条裂缝的产生很大程度上并不是由某种单一的原因引起,而是由多种原因综合影响下逐渐产生并扩展的,如一条横向裂缝有不仅仅是由于半刚性基层反射引起的裂缝,同时还有可能受到温度下降影响。因此,在路面实际调查中应该充分分析各种可能的原因,全面综合考虑各种原因的影响,找出其中主要的原因并释以相应的处理对策,有的 放矢,才是上策。
4、沥青路面裂缝预防措施
沥青路面裂缝的预防措施归纳起来可分为以下四个方面:材料选择、道路结构设计、基层预开裂技术及加铺体系应用,以下分别加以说明。
4.1材料选择
沥青路面的开裂,根据开裂处材料的不同,可分为三种:沥青本身被拉开裂,沥青和石料接触面被拉开裂及石料被拉开裂。一般最常见的是前两种情况,因此在材料选择时,可选用劲度模量低,温度敏感性低的沥青,如SBS、SBR改性沥青;而沥青和石料接触面处被拉开裂多是由于沥青与石料粘附性不好而产生,因此可选择表面粗糙,与沥青粘附性好的石料,避免使用酸性石料,有条件时应该选择添加抗剥落剂改善粘附性。
4.2道路结构设计
4.2.1增加沥青面层厚度
增加沥青层厚度可有效降低半刚性沥青路面的反射裂缝,但对于由于温度引起的低温开裂所起的作用十分有限。同时由于加厚沥青面层厚度可大幅度增加建设投资,其经济性值得考虑。
4.2.2采用柔性基层
因为柔性基层具有很强的柔性和变形能力,同时可起到应力消散作用,可以有效地减少路面结构的应力集中现象,因此可有效降低半刚性基层的开裂和温缩裂缝的综合作用。同时,国内有许多的学者已经开始研究柔性基层和半刚性基层的优化组合技术,将是更为有效的预防反射裂缝的措施。
4.2.3设置级配碎石过渡层
这是在面层和基层之间增加一层由级配碎石构成的过渡层,将原半刚性基层下放成为底基层,而级配碎石层则成为上基层。南非是使用级配碎石层比较多的国家,法国也与1988年相应提出“倒装结构”,均对缓解反射裂缝有着明显的作用。
4.2.4应力吸收层
应力吸收层是指在基层与面层之间设置薄层封层,起到吸收尖端应力,延缓开裂的目的。国内外研究主要集中在低弹性模量、高韧性的材料开发上。目前常用的有稀浆封层、碎石封层、同步碎石封层、橡胶沥青封层、纤维封层等。
4.2.5加铺土工织物或格栅
土工织物包括包括聚丙烯或聚醋织物和聚乙烯、聚丙烯或聚醋无纺织物,厚度不超过几个毫米。无纺织物夹层的主要作用与应力吸收薄膜相似。而织物由于模量稍高,可对加铺层起少量加筋作用。格栅包括聚丙烯或聚醋土土格栅、玻璃格栅和金属格栅。其中比较常用的是玻璃格栅,它是以高温强度玻璃纤维为原料的一种新型加筋材料,具有较大的抗拉强度及弹性模量,较低的延伸率和很高的熔点,应用于沥青面层中可以起到以下的作用:
①提高抗变形能力 ②延缓疲劳开裂及其扩展
③作为应力消散层,可以防止反射裂缝。
但其铺装时的变形受温度变化的影响波动较大,对施工的要求比较高。而且由于它很薄,并不具备增强结构和改善排水等功能。
总的研究结果表明加铺土工织物的防裂效果有好有坏,但是它对于垂直差动位移和水平位移较大(温缩严重)的情况效果不大,此外其防裂效果可能较短暂。
4.2.6配合比设计
沥青作为沥青混凝土路面的主要胶结材料,对抗裂起着重要作用,采用密级配并适当增加沥青用量的方法可减缓裂缝的产生。但这样做同时会降低路面抗高温变形能力,因此必须考虑混合料的高、低温性能,综合设计。
4.3基层预开裂技术
基层预开裂技术包括基层预锯缝和基层预破碎。
4.3.1基层预开裂 基层预开裂是指在半刚性基层上按一定间距一定深度设置预锯缝,缝内灌注沥青等粘结材料,其上加铺土工织物或格栅,再在其上铺筑沥青面层。起作用机理是通过锯缝改善基层约束条件,从一定程度上释放温度应力来达到防裂的目的,土工布即起到防渗作用,又缓解应力集中,从而延缓或消除反射裂缝的产生。德国规范中明确规定,面层厚度小于或等于14cm,基层抗压强度不大于12Mp,必须预切缝;前苏联也建议为减缓反射裂缝,在基层上每隔8~12m作一假缝,深6~8cm,缝宽10~12cm,我国也有部分地区进行过尝试,其切缝间隔、深度、缝宽等应按照具体的基层强度、面层特点、气候类型、交通量等实际具体条件确定。
4.3.2基层预破碎
基层预破碎是指将旧水泥混凝土路面破碎成50㎜~150㎜的小块,然后在这些相互嵌挤的水泥碎块构筑成的柔性基层材料上摊铺热拌沥青混合料(HMA)罩面。这是一种针对旧水泥混凝土路面改造时预防反射裂缝的技术。美国数十个州采用这项技术。实践证明:采用这项技术(简称R+HMA)修筑的路面,均未见反射裂缝,也不存在车辙问题,而且路面平坦。如图14、15为预破碎所用机械所示
图14 图15
4.4 加铺层体系的应用
加铺层体系是铺设在下卧层路面结构层之上的沥青加铺层、夹层体系和整平
层的综合体系。是应用在旧路加铺时的一种整体预防裂缝的系统。根据旧路面结构质量、荷载条件和选择的修复方案,可以省去一个或多个部分。如图16
图16 路面加铺层体系示意图
4.4.1调平层
调平层是铺筑在不平整的旧道路表面上、平均厚度为几厘米的沥青材料层,为铺筑夹层材料提供提供一平整表面通常又骨料最大粒径为7mm的密实型沥青混合料组成。
4.4.2夹层系统
夹层系统是由一层夹层材料组成,根据夹层材料的类型,采用特殊的锚固方法或固定在下卧层。夹层材料常见的有沥青碎石、应力吸收层薄膜夹层(SAMIS)、无纺土工布、格栅,此外常用的还有沥青砂和钢筋网等。其固定方法如表1
锚固方法 沥青碎石或沥青砂 应力吸收薄膜 无纺土工布 格栅 钢筋网 三维钢筋蜂窝网格 复合型材料
★
(无纺土工布+格栅)
★
粘层油 ★
★
透层油
★
水泥浆封层
★
锚钉
★ ★ ★
自粘方式
★
★
表1不同类型夹层材料及其相应的固定方法
夹层系统在道路结构中的作用取决于夹层体系的类型,其作用有:
(1)在裂缝附近承受很大的局部应力,因而减少了裂缝尖端上方沥青加铺层内的应力。此时,夹层材料起加筋作用。(2)形成能产生水平变形而不破坏的柔性层,允许裂缝附近可以产生较大位移,即抵抗高应变的柔性材料,并控制剥落。
(3)具有防水功能,即使在路表再次出现裂缝后,仍能保持道路结构的防水性。不同类型夹层体系的作用如表2:
抵抗应变的柔性材料,作用
加筋
并控制剥落
防水 沥青碎石或沥青砂 应力吸收薄膜 浸渍沥青的无纺土工布
格栅 钢筋网 三维钢筋蜂窝网格
复合型材料(无纺土工布+格栅)
★/★★(*)
★★ ★★ ★/★★(*)
★ ★★ ★★
★(***)
★★
★ ★★ ★★ ★(**)★(**)
★★
注:★:有效,★★:高效;
(*):加筋作用取决于夹层材料类型和温度条件;
(**):仅仅适用于格栅或钢筋网嵌入水泥浆封层内或使用表面处治的情况;(***):仅仅适用于带弹性粘结料的钢筋网嵌入水泥浆封层内的情况。
表2:夹层体系的作用
在任何情况下,为保证扩散交通荷载作用于整个路面结构产生的应力,应将夹层体系与下层和沥青加铺层完全粘结。若层间粘结不好,可能导致路面结构疲劳的快速发展或出现次裂缝。如果防水性得不到保证,可以再附加一层防水层。
4.4.3加铺层
加铺层是铺筑在夹层系统之上的各种结构的沥青面层。除夹层体系外,沥青加铺层厚度和材料配合比设计在加铺层体系防止路面开裂中起了重要作用。
增加沥青加铺层的厚度可以有效地延迟路表出现裂缝的时间,因为较厚的加铺层在初始阶段可以减少原裂缝处因交通荷载引起的应力。国际上通用的结论是需要将沥青面层增加至15-25cm。增加加铺层厚度,一方面可以减少旧面层的温度变化,并降低加铺层的拉应力,另一方面可以增加路面结构的弯曲刚度,降低接缝处的弯沉差,减少加铺层的剪切应力。同时,可以延长其疲劳断裂寿命。
沥青材料的抗裂能力主要取决于骨料特性、沥青剂量和粘结特性。骨料通过其膨胀系数(对温度变化的敏感性)和粘结剂的结合质量(粘结性)起作用。然而,粘结性在材料抗裂中起主导作用。但是为保证抗车辙和抗滑能力,必须有限制地选择粘结剂,现在常用的有聚合物改性沥青、回收的粉末橡胶改性沥青和纤维。
5沥青路面裂缝修复措施
5.1工艺选择
路面裂缝一旦形成,就必须采取相应的措施进行修复,修复时间越早,对路面的硬性越小,效果也越好。工艺选择可参考表3。
裂缝边缘破坏的平均严重程度(占裂缝总长的%)
裂缝密度
低(0~25)
低 中 高
无需处治 裂缝处治 路面表面处治施工
中等(25~50)
裂缝处治 裂缝处治 路面表面处治施工
严重(50~100)
裂缝修补 裂缝修补 路面大修
表3 裂缝修复工艺选择推荐放法 5.1.1表面处治工艺
表面处治工艺 主要是指同步碎石封层、微表处等表面封层,适用于裂缝边缘破坏轻微、密度高的情况,他不仅仅能起到封堵裂缝的目的,而且还能够改善路面抗滑性能,恢复路面平整度和路容路貌,有着较高的施工速率,减小对道路正常交通的影响。如图17、18所示
图17 高密度裂缝应实施表面处治 图18 应深度修补裂缝路面
5.1.2修补
修补是针对边缘破坏严重但密度低的裂缝进行的修复措施,一般采用部分深度挖补或深挖补,这类裂缝一般边缘破坏严重,松散、掉粒较多,所以不能采宜采用表面处置的方式进行。一般采用开槽或切槽的方式,先清扫缝壁,必要时加放垫条后对进行填缝处理,如图19所示
图19
5.1.3封缝、填缝
封缝和填封适用于边缘破坏轻微、密度中的裂缝,是常见的裂缝处理方法。其适用情况如图20、21所示
[img]http:///upfile/20104/29/***2.jpg[/img]
图20应实施封缝的横向裂缝路面 图21应实施填缝的纵向裂缝路面
封缝和填缝的区别在于封缝(Crack Sealing)是将专门的材料填封于活动裂缝(Working Crack)之中或之上,形成一定形状的封口,以防止水和其它杂物进入裂缝的处治工艺。
填缝(Crack filling)是将专门的材料填入非活动裂缝(nonworking crack)内,籍以有效地减少水的渗入和增加裂缝两侧路面的强度。活动裂缝是指横向和或垂直移动量大于2.5㎜的裂缝,非活动裂缝是指上述移动量小于2.5㎜的裂缝。其使用标准如表3
裂缝处治方法
裂缝特性
封缝
宽度(in)①
填缝 0.2~1.0
中等程度至无破损(<裂缝长度的50%)
<0.1
纵向反射裂缝 纵向对接缝裂缝 纵向边缘裂缝
相隔距离较远的多处网状裂缝
0.2~0.75 不大或无破损(<裂缝长度的25%)边缘破损程度(如剥落,二次开裂)
年横向位移量(in)
≥0.1 横向温度裂缝 横向反射裂缝
裂缝类型
纵向反射裂缝 纵向对接缝裂缝
表3封缝和填缝的推荐标准
在封缝和填封时,还应考虑到其结构的选择,如表4所示
考虑因素 作业的类型和地区
北方省市必须切缝或最好切缝。
封口高出于路面的构形承受磨损,而且裂缝的边缘直接承受很高拉应力,导致填封结构内部破交通
坏。
边缘损坏大于裂缝总长的10%时,应采用封口高出于路面的结构,因为这类构形只要一遍施工裂缝特性
便可同时填缝和覆盖边缘破坏的部分。
乳化沥青、粘稠沥青和硅酮之类的材料不能用于封口高出路面的灌缝作业,因为这类材料直接材料类型
接触交通车辆,会产生严重的车辙和磨损。
所希望的性能 美学上的考虑
成本 如果希望填封结构有较长的使用寿命,可考虑选用封口与路面齐平或高出路面呈凸台形的结构。封口高出路面,呈凸台形的各种结构都会影响路面外形的美观。
不切缝可以减少设备和人工。切缝而且封口高出路面呈凸台形的组合式结构的成本高于只切缝
结构形状选用
大部分填缝作业和某些封缝作业无需切缝。但封口与路面齐的结构,因为前者用料较多。
表4
5.1.4裂缝再生
用再生系列设备,将旧沥青路面加热至混凝土熔融状态,加入再生剂、一定数量的沥青和骨料,就地拌和成新的沥青混合料,经碾压摊铺形成性能较好的路面。轻便型路面加热器,在裂缝处宽5~10cm范围内,加热数分钟后,约1米长的裂缝出混凝土便可变软,缝深则加热时间长。此时,加入适量热沥青,掺入少量砂子或石屑,就地热拌,使裂缝处自上而下左右两边形成含油量较大的新混合料,找平撒砂养护,这样处理过后的裂缝含油量大,柔软,可吸收各种因素引起的应力,试验证明,这种方法是替代传统灌油缝的好方法。
5.1.5铣刨后重新铺筑面层
铣刨后重新铺筑的方法,也是养护中较为常见的一种。他不仅可针对路面大范围严重的裂缝处置,同时还能对路面车辙、推移、拥包、坑槽及平整度不佳等情况进行综合处置,但由于这种方法相比于上面所述工艺成本高、工艺复杂,因此在采取时应该综合分析路面其他病害后考虑是否可取。
5.2材料选择
材料的选择对于裂缝的修复有着十分重要的意义,如果材料选择不当,处置后的裂缝可能很快就会重新开裂。其性能评价见下表:
材料的种类
特性 乳化 沥青
准备时间短 灌缝施工
∨
简易、快速 养生时间短 粘附力强 粘结力强 抗软化和流动性(养生性)
柔韧性 弹性
抗老化性和抗气候性
抗车辙与 耐磨性 ∨∨
∨
∨ ∨ ∨
∨∨ ∨∨
∨∨ ∨
∨∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨
∨
∨∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨
∨∨
∨∨ ∨ ∨∨ ∨∨ ∨∨ ∨ ∨ ∨
∨
∨∨
∨∨
∨∨
∨∨
∨∨
∨ ∨ ∨ ∨∨ ∨∨ ∨∨ ∨∨ ∨
聚合物改性沥
青 ∨
沥青 纤维改性沥稠结
青
沥青 橡胶
橡胶 沥青
低模量橡胶沥
自调平硅酮
青
∨∨
注:表中∨—适用,∨∨—非常适用
表5 各种材料的特性
根据表5可以确定哪一类材料最能满足施工项目的要求。例如,如果要求所使用的材料具有适度的柔韧性,和高的抗车辙性和耐磨性,并能快速施工,则可考虑选用橡胶沥青。如果施工项目要求材料粘附性好、抗磨、施工快速、养生期短,则可考虑选用沥青橡胶或橡胶沥青。选用材料时,必须考虑材料在现场的实际使用性能。在填封充分,施工质量符合要求的情况下,非活动性裂缝的填缝材料一般能维持1~4年,活动性裂缝的封缝材料,一般能维持2~6年。建议养护计划人员及时掌握各类材料在现场的实际使用性能的信息。
5.3裂缝处治施工
裂缝处治施工按照施工步骤可归纳为以下7步:
⑴交通管制
⑵安全措施
⑶切缝
⑷裂缝的清理与干燥
⑸材料准备与应用
⑹封口成型加工 ⑺保护性覆盖
在以上7个步骤中,裂缝的清理与干燥是最为关键的一步工序,因为裂缝处治失败率高的主要原因是裂缝缝道脏污和/或潮湿所造成的粘附力不足。如今常用的裂缝缝道清理措施主要有常温压缩空气清缝、高温压缩空气清缝、喷砂清缝及钢丝刷清缝等。所采用的设备主要为便携式手动或电动鼓风机和带软管和风枪的高压空气压缩机。
6、小结
对于沥青路面的裂缝,只要能够认真分析产生原因,了解其作用机理,采取有针对性的预防、治理措施,便能够将裂缝的危害降低到最小,保证公路正常的使用性能和寿命。
参考文献:
⑴公路沥青路面养护技术规范 JTJ073.2-2001 ⑵沥青路面裂缝封、填材料与工艺实用手册(美)kelly l.Smith, A.Russell Romine著 陶家朴 寸木 译 ⑶毛成,沥青路面裂纹形成机理及扩展行为研究,2004年,西南交通大学博士学位论文 ⑷吴赣昌、凌天清,半刚性基层温缩裂缝的扩展机理分析,1998年第1期,中国 公路学报
水利工程是我国农业发展的基础。在新时期,国家加大了对于水利工程的建设步伐,大量的新修或是扩建工程不断上马使得我国的水利工程建设进入了一个新的阶段。在现今的水利工程的建设过程中多采用的是钢筋混凝土作为水利工程的主体以确保水利工程主体的稳固性。但是在水利工程的实际应用过程中钢筋混凝土所产生的裂缝问题是影响水利工程建设质量的一个重要的影响因素。做好裂缝产生原因的分析与排除对于确保水利工程的建设质量有着十分重要的意义。文章在分析水利工程钢筋混凝土施工中在非载荷作用下裂缝产生的原因的基础上对如何做好裂缝的防治进行分析阐述。
水泥混凝土是水利工程施工中采用较多的一种建筑形式。水泥混凝土作为一种多相复合的材料其受到水泥、水灰比、骨料等各种因素的影响。同时由于其结构较为复杂使得其在形成的过程中会产生较多的裂缝和缺陷从而对其的使用性能产生较为严重的影响。因此应当对水利工程混凝土结构所产生裂缝的原因进行分析,针对性的予以处理,以确保水泥混凝土结构的可靠性与稳定性。
1 阳角45°斜角裂缝的造成原因与防治
最常见、最普遍和数量最多的现浇楼板裂缝发生的部位是房屋四周阳角处(含平面形状突变的凹口房屋阳角处)的房间在离开阳角1 m左右,即在楼板的分离式配筋的负弯矩筋以及角部放射筋末端或外侧发生45°左右的楼地面斜角裂缝,此通病在现浇楼板的任何一种类型的建筑中都普遍存在。
造成原因:其原因主要是混凝土的收缩特性和温差双重作用所引起的,并且愈靠近屋面处的楼层裂缝往往愈大。从设计角度看,现行设计规范侧重于按强度考虑,未充分按温差和混凝土收缩特性等多种因素作综合考虑,因而配筋量达不到要求。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楼面梁约束,限制了楼面板混凝土的自由变形,因此在温差和混凝土收缩变化时,板面在配筋薄弱处(即在分离式配筋的负弯矩筋和放射筋的末端结束处)首先开裂,产生45°左右的斜角裂缝。虽然楼地面斜角裂缝对结构安全使用没有影响,但在有水源等特殊情况下会发生渗漏缺陷,容易引起住户投诉,是裂缝防治的重点。
防治措施:对四周的阳角处楼面板配筋进行加强,负筋不采用分离式切断,改为沿房间(每个阳角仅限一个房间)全长配置,并且适当加密加粗(即按照技术导则一的第6条中的前半条文采用)。采用了双层双向钢筋加密加强后,纵、横两个方向的钢筋网的合力能很好地抵抗和防止45°斜角裂缝的发生和转移,所以建议重点加强加密双层双向钢筋。多年来的实践充分证明,凡采纳或按上述设计的房屋,基本上不再发生45°斜角裂缝,已能较满意地解决好楼板裂缝中数量最多的主要矛盾,效果显著。
2 预埋线管处裂缝的造成原因与防治
预埋线管,特别是多根线管的集散处是容易导致裂缝发生的薄弱部位。
造成原因:其原因主要是线管集散处截面混凝土受到较多削弱,从而引起应力集中,导致裂缝发生。预理线管的直径较小,并且房屋的开间宽度也较小,同时线管的敷设走向又不重合于(即垂直于)混凝土的收缩和受拉方向时,一般不会发生楼面裂缝。反之,当预埋线管的直径较大,开间宽度也较大,并且线管的敷设走向又重合于(即不垂直于)混凝土的收缩和受拉方向时,就很容易发生楼面裂缝。
防治措施:对于较粗的管线或多根线管的集散处,应按技术导则三的第4条要求增设垂直于线管的短钢筋网加强。根据经验,增设的抗裂短钢筋采用Ф6~Ф8,间距不大于150,两端的锚固长度应不小于300 mm。线管在敷设时应尽量避免立体交叉穿越,交叉布线处可按技术导则三的第4条采用线盒,同时在多根线管的集散处宜采用放射形分布,尽量避免紧密平行排列,以确保线管底部的混凝土灌注顺利和振捣密实。并且当线管数量众多,使集散口的混凝土截面大量削弱时,宜按预留孔洞构造要求在四周增设上下各2Ф12的井字形抗裂构造钢筋。
3 材料吊卸区域处裂缝的造成原因与防治
在主体结构的施工过程中,普遍存在着质量与工期之间的较大矛盾。特别是在高层住宅主体快速施工时,材料吊卸区域处较常见不规则的受力裂缝。
造成原因:其原因主要是当楼层混凝土浇筑完毕后不足24 h的养护时间,就忙着进行钢筋绑扎、材料吊运等施工活动,这就给大开间部位的房间雪上加霜。除了大开间的混凝土总收缩值较小开间要大的不利因素外,更容易在强度不足的情况下受材料吊卸冲击振动荷载的作用而引起不规则的受力裂缝。并且这些裂缝一旦形成,就难于闭合,会形成永久性裂缝。
防治措施:主体结构的施工速度不能强求过快,楼层混凝土浇筑完后的必要养护(一般宜大于24 h)必须获得保证。在楼层混凝土浇筑完毕的24 h以前,不允许吊卸大宗材料,避免冲击振动。24 h以后,可先分批安排吊运少量小批量的暗柱和剪力墙钢筋进行绑扎活动,做到轻卸、轻放,以控制和减小冲击振动力。第3天方可开始吊卸钢管等大宗材料以及从事楼层墙板和楼面的模板正常支模施工。在模板安装时,吊运(或传递)上来的材料应做到尽量分散就位,不得过多地集中堆放,以减少楼面荷重和振动。对计划中的临时大开间面积材料吊卸堆放区域部位(一般约40 m2左右)的模板支撑架在搭设前,就预先考虑采用加密立杆(立杆的纵、横向间距均不宜大于800 mm)和格栅增加模板支撑架刚度的加强措施,以增强刚度,减少变形来加强该区域的抗冲击振动荷载,并应在该区域新浇筑混凝土表面上铺设旧木模加以保护和扩散应力,进一步防止裂缝的发生。
4 结语
对裂缝的弥补处理采取上述综合性防治措施后,还应该加强对楼面混凝土的养护。混凝土的保湿养护对其强度增长和各类性能的提高十分重要,特别是早期的妥善养护可以避免表面脱水并大量减少混凝土初期伸缩裂缝发生。但实际施工中,由于抢赶工期和浇水将影响弹线及施工人员作业,因此楼面混凝土往往缺乏较充分和较足够的浇水养护延续时间。为此,施工中必须坚持覆盖麻袋或草包,进行7 d左右的妥善保湿养护,并建议采用喷养护液进行养护。
摘要:主要分析了现浇钢筋混凝土楼面板阳角45°斜角裂缝、材料吊卸区域处裂缝及预埋线管处裂缝的形成原因,同时提出了相应的防治措施,指出对裂缝的弥补采取上述综合性措施后,还应加强对楼面混凝土的养护,从而提高楼面板的质量。
关键词:楼面裂缝,产生原因,防治措施,养护
参考文献
【摘 要】全现浇钢筋混凝土楼屋面板的裂缝,是目前较难克服的质量通病之一,特别是住宅工程楼板的裂缝发生后,往往会引起的投诉、纠纷、以及索赔要求等。现结合我公司十多年来大量施工实践中的经验和教训,以及裂缝的防治处理,重点介绍以施工为主、兼顾设计和材料原因分析楼面裂缝的综合性防治及具体措施。
【关键词】楼面裂缝;混凝土面板;预防措施
1.设计中的重点加强部位
从住宅工程现浇楼板裂缝发生的部位分析,最常见、最普遍和数量最多的是房屋四周阳角处(含平面形状突变的凹口房屋阳角处)的房间在离开阳角1米左右,即在楼板的分离式配筋的负弯矩筋以及角部放射筋未端或外侧发生45度左右的楼地面斜角裂缝,此通病在现浇楼板的任何一种类型的建筑中都普遍存在。其原因主要是砼的收缩特性和温差双重作用所引起的,并且愈靠近屋面处的楼层裂缝往往愈大。从设计角度看,现行设计规范侧重于按强度考虑,未充分按温差和混凝土收缩特性等多种因素作综合考虑,配筋量因而达不到要求。而房屋的四周阳角由于受到纵、横二个方向剪力墙或刚度相对较大的楼面梁约束,限制了楼面板砼的自由变形,因此在温差和砼收缩变化时,板面在配筋薄弱处(即在分离式配筋的负弯矩筋和放射筋的未端结束处)首先开裂,产生45度左右的斜角裂缝。虽然楼地面斜角裂缝对结构安全使用没有影响,但在有水源等特殊情况下会发生渗漏缺陷,是裂缝防治的重点。根据上面的原因分析,我公司在近几年的图纸会审中,十分注意建议业主和设计单位对四周的阳角处楼面板配筋进行加强,负筋不采用分离式切断,改为沿房间(每个阳角仅限一个房间)全长配置,并且适当加密加粗。多年来的实践充分证明,凡采纳或按上述设计的房屋,基本上不再发生45度斜角裂缝,已能较满意地解决好楼板裂缝中数量最多的主要矛盾,效果显著。
对于外墙转角处的放射形钢筋,我公司根据实践检验,认为作用较小。其原因是放射形钢筋的长度一般不大(约1.2米左右),当阳角处的房间在不按双层双向钢筋加密加强而仍按分离式设置构造负弯矩短筋时,45度的斜向裂缝仍然会向内转移到放射筋的未端或外侧,而当采用了双层双向钢筋加密加强后,纵、横二个方向的钢筋网的合力已能很好地抵抗和防止45度斜角裂缝的发生和转移,并且放射形钢筋往往只有上部一层,在绑扎时常搁置在纵横板面钢筋的上方,导致钢筋交叉重叠,将板面的负弯矩钢筋下压,减少了板面负弯矩钢筋的有效高度,同时浇筑时钢筋弯头(即拐脚)容易翘起造成平仓困难,所以建议重点加强加密双层双向钢筋即可。
2.施工中应采取的主要技术措施
楼面裂缝的发生除以阳角45度斜角裂缝为主外,其他还有较常见的两类:一类是预理线管及线管集散处,另一类为施工中周转材料临时较集中和较频繁的吊装卸料堆放区域。现从施工角度进行综合分析,并分类采取以下几项主要技术措施。
2.1重点加强楼面上层钢筋网的有效保护措施
钢筋在楼面砼板中的抗拉受力,起着抵坑外荷载所产生的弯矩和防止砼收缩和温差裂缝发生的双重作用,而这一双重作用均需钢筋处在上下合理的保护层前提下才能确保有效。在实际施工中,楼面下层的钢筋网在受到砼垫块及模板的依托下保护层比较容易正确控制。但当垫块间距放大到1.5米时,钢筋网的合理保护层厚度就无法保障,所以纵横向的垫块间距限制在1米左右。
2.2预埋线管处的裂缝防治
预埋线管,特别是多根线管的集散处是截面砼受到较多削弱,从而引起应力集中,容易导致裂缝发生的薄弱部位。当预理线管的直径较小,并且房屋的开间宽度也较小,同时线管的敷设走向又不重于(即垂直于)砼的收缩和受拉方向时,一般不会发生楼面裂缝。反之,当预埋线管的直径较大,开间宽度也较大,并且线管的敷设走向又重合于(即垂直于)砼的收缩和受拉力向时,就很容易发生楼面裂缝。因此对于较粗的管线或多根线管的集散处,应增设垂直于线管的短钢筋网加强。根据我公司的经验,建议增设的抗裂短钢筋采用Φ6-Φ8,间距≤150,两端的锚固长度应不小于300毫米。
线管在敷设时应尽量避免立体交叉穿越,交叉布线处可按技术导则三的第4条采用线盒,同时在多根线管的集散处宜采用放射形分布,尽量避免紧密平行排列,以确保线管底部的砼灌筑顺利和振捣密实。并且当线管数量众多,使集散口的砼截面大量削弱时,宜按予留孔洞构造要求在四周增设上下各2Φ12的井字形抗裂构造钢筋。
2.3材料吊卸区域的楼面裂缝防治
目前在主体结构的施工过程中,普遍存在着质量与工期之间的较大矛盾。一般主体结构的楼层施工速度平均为5-7天左右一层,最快时甚至不足5天一层。因此当楼层砼浇筑完毕后不足24小时的养护时间,就忙着进行钢筋绑扎、材料吊运等施工活动,这就给大开间部位的房间雪上加霜。除了大开间的砼总收缩值较小开间要大的不利因素外,更容易在强度不足的情况下受材料吊卸冲击振动荷载的作用而引起不规则的受力裂缝。并且这些裂缝一旦形成,就难于闭合,形成永久性裂缝,这种情况在高层住宅主体快速施工时较常见。对这类裂缝的综合防治措施如下:
A、主体结构的施工速度不能强求过快,楼层砼浇筑完后的必要养护(一般不宜≤24小时)必须获得保证。主体结构阶段的楼层施工速度宜控制在6-7天一层为宜。
B、科学安排楼层施工作业计划,在楼层砼浇筑完毕的24小时以前,可限于做测量、定位、弹线等准备工作,最多只允许暗柱钢筋焊接工作,不允许吊卸大宗标材料,避免冲击振动。24小时以后,可先分批安排吊运少量小批量的暗柱和剪力墙钢筋进行绑扎活动,做到轻卸、轻放,以控制和减小冲击振动力。第3天方可开始吊卸钢管等大宗材料以及从事楼层墙板和楼面的模板正常支模施工。
C、在模板安装时,吊运(或传递)上来的材料应做到尽量分散就位,不得过多地集中堆放,以减少楼面荷重和振动。
2.4加强对楼面砼的养护
砼的保湿养护对其强度增长和各类性能的提高十分重要,特别是早期的妥善养护可以避免表面脱水并大量减少砼初期伸缩裂缝发生。但实际施工中,由于抢赶工期和浇水将影响弹线及施工人员作业,因此楼面砼往往缺乏较充分和较足够的浇水养护延续时间。为此,施工中必须坚持覆盖麻袋或草包进行一周左右的妥善保湿养护,并建议采用喷HL等品种和养护液进行养护,达到降低成本和提高工效,并可避免或减少对施工的影响。
3.对裂缝的弥补处理
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