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详细介绍
某现浇框架结构质量问题的成因分析及防治
来源:江西省鑫隆建筑有限公司 作者:江西省鑫隆建筑有限公司 点击数:793

1工程概况

某教学楼工程,总建筑面积30284m2,建筑总高度27.5m,位于武汉市,主体结构为六层全框架结构,分为A、B二个区,混凝土全部采用商品混凝土,填充墙采用加气混凝土砌块,由正规单位设计、监理和施工。本工程于2006年1月份开始主体结构施工,主体结构一层及二层完成时间分别为2006年1月下旬和2006年2月下旬,主体结构完工时间为2006年5月中旬,工程于2006年8月下旬竣工并交付使用。

主体结构施工时,经拆模检查发现一层及二层少数柱出现了“烂根”现象并且三层少数楼板出现非规则裂缝。2006年11月份经工程回访发现六层及一层墙体出现裂缝,外墙局部出现渗水。

2烂根

本工程模板全部采用九夹板,柱高为3.9米,模板拼装前由监理逐根检查柱底是否清理干净,柱根模板在浇注混凝土前用堆砂方法封闭,商品混凝土坍落度现场测试为190mm,考虑商品混凝土坍落度和水灰比较大,柱混凝土浇注前末采用砂浆封底,混凝土施工采取两次成型,*次混凝土浇注高度为柱全高,浇注完成后根据天气情况约等30分钟~1小时左右再浇注梁板混凝土。施工完成后检查发现柱根有少许混凝土浆体溢出,整个柱模板没有偏位及跑模情况。

2.1产生的原因

考虑本工程的具体特点,初步认为影响因素主要有:混凝土配合比不合理,混凝土浇注高度太大,柱根混凝土末振捣密实,模板拼装不严密等等。

2.1.1混凝土配合比

商品混凝土为保证泵送的需要,要求混凝土混合料必须具有可泵性,这是保证混凝土能否正常工作的关键。而混凝土可泵性的主要性能表现为流动性(坍落度)方面,流动性是它能够泵送的主要性能,所以泵送混凝土的坍落度比较大。当混凝土坍落度较大时,混凝土中的水泥浆容易沿着模板拼缝处外渗,拆模后形成只见粗骨料而不见水泥浆的情形,这样就形成了柱脚“烂根”。

2.1.2混凝土浇注高度

根据《混凝土结构工程施工验收规范》(GB50204-2002)规定:浇注混凝土时,应注意防止混凝土的分层离析。混凝土由料斗、漏斗内卸出进行浇注时,其自由倾落一般不宜超过2m,在竖向结构中浇注混凝土的高度不得超过3m,否则应采用串筒、斜槽、溜管等下料。但在实际施工中,施工单位为图方便,总是不能保证混凝土倾落高度小于2m。本工程中施工人员采用一次下料的方法施工。因混凝土自由倾落高度过高并且柱内钢筋过密,水泥砂浆受到钢筋骨架的阻力被粘结浮挂,而粗骨料率先落下,并在柱根部堆积,这也是造成柱“烂根”的一个重要原因。

2.1.3混凝土振捣

对柱钢筋而言,从竖向钢筋看,柱根部处于上、下钢筋搭接位置,钢筋数量有所增加,而且钢筋直径大、间距小,并且根据构造要求,该搭接部位的箍筋加密,从外观上看钢筋网变成了钢筋板,因此混凝土的浇筑和振捣都比较困难。商品混凝土因为输送速度快,一次浇注量大等特点,易造成混凝土施工人员“抢进度”的现象,因此很容易形成混凝土振捣不实。

2.2防治措施[1~2]

针对以上原因,在后期施工中,从以下几个方面进行预控,从后期拆模看,以上措施是有效的。

2.2.1严格控制混凝土配合比

施工时严格控制混凝土水灰比,保证和易性,为尽量减少混凝土用水量,改善混凝土的粘聚性与和易性,在混凝土里掺入水泥用量2%的TW—3系列高效减水剂。根据试验室试配结果,水灰比控制在0.40时,坍落度可达15cm,完全满足施工需要。但在泵送时,混凝土容易堵管,结合现场实际情况,决定混凝土的浇捣方案采用塔吊吊运浇捣,而不采用泵运混凝土。

2.2.2保证混凝土浇注高度

因工程设计的钢筋比较密集,所以使用普通的串筒和布溜子极易发生堵塞并且不易布设,我们采用了直径150mm塑料管下料,每隔2m布设一个入仓口,使管底距混凝土面不超过2m,随着浇筑的上升,将管逐渐剪掉,使用这种办法保证了混凝土的入仓的均匀性,使混凝土均匀上升,能够很容易控制混凝土的铺料厚度。同时,浇筑混凝土前,先均匀浇筑一层50mm~l00mm厚的同强度等级的水泥砂浆或减石子混凝土,以避免混凝土在下落过程中石子落在下面,造成石子过多砂浆少的现象。

2.2.3严格控制混凝土振捣时间

在混凝土吊运过程中控制混凝土输送时间,当混凝土振捣时间不足时,采取先停止吊送,待混凝土振捣满足要求时再输送混凝土。在混凝土振捣时,振捣时间以混凝土表面无气泡泛出为准,设专人监控。要求施工人员严格按混凝土施工规范要求进行振捣。

2.2.4柱根模板密封必须满足要求

首先要保证底板混凝土面的平整,在混凝土楼板浇筑过程中,将楼板振捣密实,拉线找平用3m刮杠将表面刮平搓毛。柱模支撑并加固后用速凝混凝土砂浆封堵模板与底板间的缝隙,待砂浆达到一定强度后再浇筑混凝土。

通过采用以上措施,在本工程的三至六层主体结构施工中很好地避免柱脚“烂根”现象。

3板面裂缝

本工程三层楼面板模板拆除后发现楼面板出现较多并且较密集的裂缝,针对该现象,我们对混凝土板面裂缝的成因进行了分析,现浇混凝土楼板产生裂缝的因素很多,根据成因*常见的裂缝可分为四类:混凝土收缩引起的裂缝(简称收缩裂缝)、温度变化引起的裂缝(简称温度裂缝)、荷载作用引起的裂缝(简称荷载裂缝)和施工原因造成的裂缝[3~4]。其基本原理见相关文献。

3.1产生的原因

结合本工程三层楼面板混凝土裂缝的位置并分析施工工艺及施工环境后认为,本项目楼面板裂缝的出现主要是以下方面因素引起的。

3.1.1混凝土自身收缩

三层楼面板中有较大量的板面裂缝处于板角,因混凝土在硬化时内部水分蒸发,体积逐渐缩小,产生体积收缩,这时混凝土内部产生拉应力。当混凝土由于收缩产生的拉应力超过混凝土自身抗拉强度时,混凝土即会产生裂缝,而此种裂缝主要发生在板角等应力相对集中、结构刚度相对薄弱处[5]。

3.1.2人员质量意识较差

楼板钢筋马凳设置不合理,施工时因板面有较多施工人员行走,工人踩踏造成楼板钢筋骨架高度变小,而钢筋工在混凝土浇注时又未能及时将钢筋复位,导致混凝土楼板因有效高度减少而形成裂缝。

3.2防治措施

解决现浇混凝土楼板裂缝问题,可以根据“放”、“抗”、“防”的指导思想并结合工程实际情况采取相应措施实施控制。“放”和“抗”主要是通过减少约束或增强混凝土抗裂能力来达到减少裂缝的目的。而在施工阶段主要应采取“防”的措施,力求使混凝土裂缝出现的较少并符合规范要求。因此,针对本工程的具体特点,我们采取了以下措施。

3.2.1加强对混凝土施工的控制

加强原材料质量检测和控制,按前述方法减小水灰比,降低坍落度,减少砂率,增加粗骨料粒径,确保混凝土的质量。在混凝土施工时,应使混凝土布料均匀,在浇筑混凝土1h~2h后,对混凝土进行二次振捣,减少混凝土表面裂缝的出现。对混凝土收缩和温度应力,主要是加强现浇混凝土构件浇筑后的养护。混凝土养护是整个混凝土施工过程中不可缺少的一个重要环节,忽视对混凝土的养护,既会降低混凝土的强度,又易使其在硬化过程中失水得不到及时补偿而产生裂缝。本工程后期结构施工时,温度逐渐升高,因此要求经常浇水使其处于湿润状态,并增加薄膜覆盖保护,控制混凝土内外温差,有效地抑制裂缝的产生。

3.2.2规范施工操作程序

因荷载裂缝随荷载(内力)加大而增宽,成为结构构件破坏前的征兆,因此,在施工过程中应将混凝土的荷载裂缝作为裂缝控制的重点。在施工过程中,应严格按《混凝土结构工程施工质量验收规范》的要求组织施工。在已浇筑的混凝土强度未达到1.2N/mm2以前,不得上人施工,更不允许进行下道工序的施工。应避免出现对已浇筑混凝土结构产生冲击荷载。混凝土浇筑前应对钢筋保护层厚度进行重点检查控制,施工中应避免对钢筋的踩踏,混凝土泵管支撑点应加高垫板,要求钢筋工随班对钢筋进行检查,当保护层厚度不够时应及时调整。

3.2.3优化设计

针对本项目中预埋线管较多的特点,我们组织设计、监理和施工单位对预埋线管进行了优化。在敷设时强调管线应尽量避免交叉,平行布置的管线间应保持一定的距离,使管线周边的混凝土能够浇筑振捣密实,避免混凝土截面受到削弱。请设计人员到现场共同分析裂缝出现的原因,在板角处增加了部分放射状负钢筋。

在后续施工时,除了强调以上几点外,由项目部对相关工种及班组进行技术交底,特别是安全、技术和质量,提高作业人员的质量意识。在本项目A区六层楼板及屋面施工完成后对板面检查后发现除了在六层楼板跨度较大的房间有局部小裂缝外,其他基本没有板面裂缝的出现。

3.3对裂缝的处理[6]

经对出现的裂缝进行检查后确定以下二种处理办法:

3.3.1表面处理法

对于裂缝宽度小于0.2mm而且数量较多较密集的表面裂缝,采用环氧树脂涂层处理。施工时,首先沿裂缝将混凝土表面刷毛,清除表面的灰尘、白灰、浮渣及松散层等污物,然后用毛刷蘸酒精沿裂缝两侧20~30mm处擦洗干净并保持干燥,再用环氧树脂充填混凝土表面气孔。

3.3.2灌注法

对于裂缝宽度大于0.2mm的裂缝,采用灌注环氧树脂的方法对裂缝进行了处理。处理方法是在清理基面的基础上将环氧树脂分多次注入裂缝中,并在裂缝表面采用碳纤维布覆盖处理。

4墙体裂缝

本工程回访时,发现六层及一层墙体均出现了局部裂缝。六层外墙靠近窗洞口附近有细小裂缝。而且有些裂缝已经开始渗水。根据相关资料介绍可知,涉及形成加气混凝土墙体裂缝的因素很多,既有地基沉降、温度变化、干缩变形方面的原因,也有设计构造、材料及施工质量、工程管理方面的原因。从裂缝的成因角度分析,常见裂缝可分为5类:(1)温度裂缝;(2)干燥收缩裂缝(简称干缩裂缝),往往温度和干缩共同作用产生裂缝;(3)设计构造不当产生的裂缝;(4)施工质量产生的裂缝;(5)因墙面抹灰产生的裂缝。根据砌体受力部位及约束条件的不同,加气混凝土砌块墙面裂缝出现不同的特征。根据裂缝出现的形状可分为:水平裂缝、垂直裂缝、沿暗管和暗线埋设处产生的裂缝,不规则裂缝,八字形斜裂缝,以及墙面抹灰造成的不规则裂缝[7]。

4.1产生的原因

本工程填充墙砌筑的时间为五月上旬,完成时间为六月下旬。施工时间较短,并且本工程工期非常紧,在砌筑四至六层墙体时,一至三层内墙即已开始抹灰。从本工程具体施工情况讨论墙体裂缝的形成主要有以下几个方面。

4.1.1砌体沉缩变形引起的裂缝

本工程中内墙在与梁交接处形成了较多的横向裂缝,这种裂缝主要是砌体的沉缩变形引起的。该裂缝产生的主要原因在于*上皮砌块斜砌未顶紧;墙与梁、板交界处灰缝过厚;墙与梁、板交界处灰缝不满及*顶部的墙和梁、板之间的斜砌块过早地砌筑。而窗口下部出现的斜裂缝主要原因是砌体在砌筑过程及砌筑完成后都会形成沉降收缩,它包括砌体在自重作用下产生的砂浆塑性变形而下沉,也包括墙体材料和砂浆的干燥收缩,其内应力的大小与砌体的沉缩量成正比。当砌体的两端被牢固地约束时,墙体的中部因沉缩而使砌块下部受拉,从而引起竖向裂缝。

4.1.2温度变化引起的裂缝

因钢筋混凝土和砌体的温度线膨胀系数不同。当温度变化时,钢筋混凝土与砌体的变形不一致,在约束条件下温度变化引起建筑物内部较大的温度应力,这种温度应力在整体墙内产生,内应力的大小与温度的变化成正比。而顶层砌体门、窗洞口的角部又是正应力、温度应力集中的部位,因此易引起顶层砌体门、窗洞口的八字形裂缝。

4.2对裂缝的处理

4.2.1外墙裂缝处理

本工程墙体裂缝的处理以外墙为主,本工程外墙装饰采用的是面砖饰面,渗漏维修方法是用裂缝修补剂加普通硅酸盐水泥按比例拌制成修补膏,将面砖之间灰缝上所有裂缝、孔洞嵌填密实,干燥后用万可涂和水以1∶10比例稀释后喷涂两遍。经过上述方法处理以后,面砖间灰缝便具有良好的憎水功能,雨水淋在灰缝上呈水珠滚落,从而可有效阻止雨水通过灰缝渗入墙体。

4.2.2内墙裂缝处理

墙体由差异沉降引起的斜裂缝属变形因素引起的,它们一旦出现,在墙体内由差异沉降引起的约束拉应力随即消失,这种裂缝趋于稳定后不会影响结构的承载力。而本工程一层墙体出现的裂缝均属于此种类型。因此,对于内墙面裂缝的处理方法是待整体结构趋于稳定后采用高强度等级砂浆填缝并增粘抗裂网后刮灰进行封闭处理。

5结语

现浇混凝土结构质量问题的发生是极其复杂的问题,质量问题产生的原因是多方面的,有些质量问题在施工过程中能够及时发现,但也有些质量问题需待投入使用后才能显现出来,而对于后期显现的质量问题处理时难度较大,因此,除了在设计阶段对容易出现质量问题的环节进行针对性的处理外,在施工阶段应加强对原材料及施工各个环节的控制,才能从根本上防止和减少质量问题的发生,从而保证结构的安全性和耐久性。

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