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混凝土裂缝问题一直困扰着大家,分析裂缝产生的原因,厘清责任,避免裂缝再次发生更为从业人员所关注。
某工程地处北方严寒地带。一共三栋楼,均为五层,楼板裂缝基本每层都有。居民年前新搬入,年后即发现大量裂缝。如此,大家关心的问题来了:
1)一是这些裂缝是否可以接受?
2)二是裂缝产生的原因是什么?
3)三是以后工程应注意什么?
结合现场实际,本人就这几个问题,作必要的技术分析。
楼板裂缝能否接受
2011版GB50204-2002《混凝土结构工程施工质量验收规范》中,对现浇结构质量缺陷要求如下(原文摘录):
“8.1.1现浇结构的外观质量缺陷,应由监理(建设)单位、施工单位等各方根据其对结构性能和使用功能影响的严重程度,按表8.1.1 确定。”
表8.1.1 现浇结构外观质量缺陷
楼板开裂,属于建筑通病,也就是说,根据规范,少量裂缝属于一般缺陷,可以接受,不影响结构安全性,但应该处理。现场走访发现裂缝在允许范围之内。
裂缝产生的原因分析
首先,现场实地勘察了几栋楼、几个楼层后,发现哪一栋都有楼裂缝,只是装修后因为刮了腻子,出现裂缝色差大比较明显;没刮涂层的也有裂缝,相对而言看着不太明显。
其次,调出原材料检验报告和配比通知单、强度报告。材料显示是合格的,强度没有问题,配比也无明显问题。
接下来,判断裂缝的产生,初步断定是装修涂层(大白)开裂或是楼板混凝土开裂带动涂层开裂。刮开图层裂缝,可以看到裂缝是因为楼板开裂带动涂层的。
因为居民刚搬进来,首先怀疑可能出现房间客厅集中堆载,荷载集中造成开裂。走访后发现,几处楼上还没搬进物品的房间一样出现开裂,基本排除荷载作用开裂。另外,因为居民搬入后门窗都是封闭的,不存在空气对流造成干燥,况且一些居民还开着加湿器,干燥开裂应不是主因。
最后,找出主因。居民反映,裂缝明显出现在年后,以前可能有,但不明显,至少没太注意,但到三四月份很明显了。
经过向居民们进一步了解,裂缝主要出现在供暖期以后,且供暖方式为地热采暖。
此时,一个初步的想法形成,是否因供暖原因造成裂缝?!
该小区供暖方式为地板辐射供暖,也就是地暖。
地暖是地面低温辐射供暖的简称,该小区以热水为热媒,通过专用管道将房间内地面加热。
热水地面辐射供暖系统中的主要材料是加热管、分集水器(含连接件等)、隔热板材及辅助材料等。
地板采暖供水温度一般为60~50℃,回水温度一般为50~40℃。从供热角度完全可以用较高的温度供给热水,但是由于建筑楼板的水泥层在超过60℃后,强度会有所降低,影响楼房的使用寿命。
地暖的标准工艺如图1所示。
图1 地暖结构剖面图
根据要求,发热体的供热层(也就是水管)与楼板结构层之间的绝热材料应满足:采用导热系数小,吸湿率低,难燃或不燃,具有足够承载能力的材料,并且不含殖菌源,不散发异味及可能危害健康的挥发物。再看看现场拍摄的照片,分析照片所隐藏的信息。
需要说明的是,照片拍了很多,本文展示的是有代表性的几张,为突出问题,文中只给出已装修层图片(如图2~图4所示)。
图2 装修后的顶楼楼板(5层)
图3 装修中间层裂缝情况(1~4层)
图4 石膏线开裂(1~4层)
综上所述,基本情况是,不管是否装修,顶楼楼板裂缝很少,而1~4层裂缝比较多,没有明显方向性,多集中在顶灯也就是中部附近。
通过以上图片,可以初步判定:
(1)装修后的顶层基本没有裂缝,中间层都有裂缝分布。
(2)装修所涂刷大白开裂系因混凝土板开裂反射而成,属后期装修后产生。
(3)通过图4中石膏线开裂看出,石膏线根部开裂宽度明显小于石膏线表面,应为楼板挠度变大产生。
要说明的材料特性是:石膏线一般不会因为干燥开裂,大白涂层也不会,这也把开裂与干燥割裂开来。
进一步分析,这三栋居民楼为砖混结构,从结构角度看, 对楼板而言,属于双向板,也存在单向板。在正常状态下,其受力模式如图5所示:
(a) 单向板 (b) 双向板
图5 单向板与双向板的弯曲
对于1~4层楼板上下面,根据热力学,存在如图6所示的温度分布情形,也就是楼板上面温度高于下表面温度。
图6 楼板上下表面分布示意
如图7所示,因为存在较大温差,类似大体积混凝土内外温度差异较大,变形不均,将下表面崩裂。
供暖前 供暖后
图7 供暖前后温度场和膨胀变形示意图
从上述结构分析可以看出:
(1)地暖开通会导致下部混凝土受热而产生膨胀。楼板自上而下会产生较大温度梯度,即上部混凝土(楼板顶面)温度高于下部,在正常状态下,混凝土楼板中部位下凹。
随着顶面温度的升高,顶面膨胀量大,底面膨胀量小,从而变形不均,下部被拉裂,这也解释了为何灯带区域裂缝会集中,无热源的顶层楼板无明显裂缝,而1~4层裂缝严重。同时,石膏线部位下部裂缝要宽,接触楼板的部分裂缝要窄,因为顶层没有供暖,温度变化小,表现出裂缝要少于中间层。
(2)产生问题的根本原因在于暖气运行温度偏高或设计失误以及施工过程中保温材料选用不合格,导致热量下传,膨胀不均诱发开裂!当然,温度升高也会加剧水分的散失,加重开裂风险。
(3)一定要注意保温隔热材料的质量和设计隔热层厚度。
因此,保温层隔热在设计和材料选用上非常重要,北方采用地暖一定要注意这些因素。
综上分析,得出以下以下结论:
1)裂缝很复杂,但切勿按图索骥分析问题,一定结合现场,多角度考虑。
2)突破专业藩篱,开阔思维视角,混凝土从业者一定要突破开裂就想到温缩、干缩、自收缩的思维陷阱。
3)各种信息一定要相互验证、排除干扰项,找到裂缝主因。
4)逻辑分析是很好的科研思路,不一定凡事都要数据说话!特别在缺乏必要数据的时候。
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GMT+8, 2024-12-27 17:54
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