地下室現(xiàn)澆混凝土頂板裂縫成因分析與處理
關(guān)鍵詞: 地下車道現(xiàn)澆混凝土板,裂縫檢測鑒定,裂縫原因分析,裂縫處理及防治,探討意見
前言
混凝土是由水泥、摻合料、外加劑與水配制的膠結(jié)材漿體將分散的砂、石子攪拌粘結(jié)在一起的工程常用材料，是一種多元、多相、分均勻的水泥基復(fù)合材料，彈性模量較高而抗拉強度較低，在受約束條件下只要發(fā)生少許收縮，產(chǎn)生的拉應(yīng)力往往會大于該齡期混凝土的抗拉強度，導(dǎo)致混凝土開裂。
工程裂縫的存在會降低建筑物的整體性、耐久性和抗震性，對于裂縫的處理首先要分析其開裂的原因，既不能忽視隱患的存在，也不能對裂縫產(chǎn)生恐懼感，采取科學的態(tài)度進行認真的分析和處理，具有重大的經(jīng)濟效益和現(xiàn)實地社會價值。
一、 工程概況
某城市廣場-地下車道工程為地下1層框架結(jié)構(gòu)，采用樁基基礎(chǔ)，樁型為雙支盤上、下擠擴灌注樁，單樁豎向承載力極限值壓力為3180kN，抗拔力為1480kN;采用泵送商品混凝土，強度等級設(shè)計為C30，抗?jié)B等級為S6;地下車道(4-34)/(F-K)軸范圍縱向總長度為117m，橫向?qū)挾葹?7m，頂面現(xiàn)澆板混凝土厚度設(shè)計值為500mm，板底鋼筋配置縱向為Φ14@200、橫向Φ20@150，板面鋼筋配置縱向為Φ14@200、橫向Φ22@150;設(shè)有三條膨脹加強帶、未設(shè)置伸縮縫。地下車道(4-34)/(F-K)軸結(jié)構(gòu)混凝土澆筑后半年，發(fā)現(xiàn)頂板沿橫向出現(xiàn)多道裂縫、滲水現(xiàn)象，裂縫基本貫穿現(xiàn)澆板截面，部分板裂縫延伸至相鄰梁上端，裂縫寬度在0.20mm~0.40mm之間，裂縫分布示意圖見附圖1。
二、工程實體質(zhì)量檢測情況
車道現(xiàn)澆板混凝土強度采用鉆芯-回彈綜合法檢測，具體操作分別按《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術(shù)規(guī)程》(JGJ/T23-2011)和《鉆芯法檢測混凝土強度技術(shù)規(guī)程》(CECS03:2007)進行，實測車道混凝土現(xiàn)齡期抗壓強度值在41.4MPa~50.7MPa之間，滿足設(shè)計強度等級C30要求;采用樓板測厚儀對車道頂板的混凝土厚度進行檢測，實測現(xiàn)澆板厚度在485mm~525mm之間，基本滿足設(shè)計厚度500mm要求;采用鋼筋定位儀結(jié)合局部破損對車道頂板的鋼筋配置進行抽檢，實測現(xiàn)澆板鋼筋的間距和直徑滿足設(shè)計和施工驗收規(guī)范要求。
三、現(xiàn)澆板混凝土裂縫成因分析
(一)設(shè)計方面
車道現(xiàn)澆板混凝土厚度設(shè)計為500mm，上、下縱向鋼筋采用均為Φ14@200，混凝土強度等級為C30，抗?jié)B等級為S6。從結(jié)構(gòu)復(fù)核承載力情況看，計算結(jié)果可滿足規(guī)范要求，但從裂縫控制分析，車道縱向長度為117m，未設(shè)置伸縮縫，縱向分布鋼筋配筋率只有Φ14@200，不足以抵抗因混凝土收縮和溫度變化較大而產(chǎn)生的拉應(yīng)力。
(二)材料性質(zhì)和混凝土配合比方面
本工程采用P·O 42.5水泥，級配Ⅱ區(qū)河沙，10-25mm，和10-31mm卵石，外加劑減水劑1.2%，具體配合比見表1所示。
表1 混凝土配合比
從材料性質(zhì)看P·O 42.5水泥具有早強性質(zhì)，混凝土水化凝結(jié)硬化過程加快，必然會造成早期水化熱量大，塑性收縮變形大，容易產(chǎn)生裂縫。從理論上添加膨脹劑經(jīng)一定的養(yǎng)護后，產(chǎn)生限制膨脹率e，依靠已產(chǎn)生的限制膨脹補償各種收縮(自縮、干縮、冷縮和徐變)之和D,若e-D≥0則結(jié)構(gòu)不會出現(xiàn)收縮裂縫。膨脹劑的主要化學成分為SO3、Al2O3、CaO，在水化凝結(jié)硬化過程中，水泥漿體將發(fā)生膨脹變形，會產(chǎn)生較高的水化熱量。故從材料選用上可見其忽視了水化熱問題，而水化熱恰是裂縫控制的關(guān)鍵。
由于車道頂現(xiàn)澆板薄，由于內(nèi)外的溫度變化明顯，混凝土體積隨著溫度的下降逐漸收縮，因收縮率不同產(chǎn)生相應(yīng)的應(yīng)力，當這種應(yīng)力和其它應(yīng)力疊加超過混凝土的抗拉極限強度時，混凝土中就會產(chǎn)生收縮裂縫。
(三)施工工藝方面
本工程施工期間日平均溫度在10~25°C，天氣干燥，混凝土澆筑后72h拆模，然后定時澆水養(yǎng)護。
這次施工工藝中有兩個錯誤，首先養(yǎng)護應(yīng)保溫保濕，混凝土過早拆模后，其膨脹變形還在進行中，混凝土失去模板的約束后，由于表面淋水，再有橫向受力鋼筋的約束，只能沿縱向發(fā)展，膨脹劑補償混凝土的收縮就完全失去了作用，其次淋水養(yǎng)護使板上表面溫度急劇降低，加大了溫度應(yīng)力。
(四)裂縫成因分析
通過上述分析可知，混凝土的裂縫與結(jié)構(gòu)設(shè)計、材料性質(zhì)、配合比、施工工藝及使用環(huán)境等因素有關(guān)，一般情況下裂縫的大量產(chǎn)生也是由多方面原因引起，并且在各種不利因素影響下擴展。本工程車道現(xiàn)澆板裂縫主要是由于混凝土早期收縮和溫度應(yīng)力疊加作用引起，同時結(jié)構(gòu)縱向較長、配合比及施工養(yǎng)護不利等因素對裂縫的開展有不利影響。
四、預(yù)防該類型裂縫的幾點探討意見
對于較長結(jié)構(gòu)設(shè)計時可采取分割措施(設(shè)置伸縮縫、防震縫等)，將建筑物分割為長度較短的若干單元，以減少混凝土收縮、溫度變化或基本不均勻沉降產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)構(gòu)件的拉應(yīng)力，也可以采取加強結(jié)構(gòu)構(gòu)件的剛度或增設(shè)除按通常承載力計算所需要結(jié)構(gòu)構(gòu)件配筋量外的構(gòu)造配筋。
混凝土配合比的優(yōu)化設(shè)計，不能一味強調(diào)混凝土強度而忽視其他性能，充分考慮到各種材料的性能。例如混凝土中摻加粉煤灰可增加混凝土的和易性、可泵性、抗?jié)B性，還能減少水化熱，對減少混凝土澆筑后的塑性收縮和溫度收縮有重要意義。
施工過程中在混凝土凝結(jié)后需進行妥善的保溫、保濕養(yǎng)護，不能過早拆模，養(yǎng)護過程中使上下表面始終處于濕潤狀態(tài)，有利于水泥的充分水化，提高混凝土強度，可有效的較少甚至避免裂縫的產(chǎn)生。
五、裂縫的處理
本工程裂縫對結(jié)構(gòu)安全性能暫無影響，但是由于滲水，容易引起裂縫位置鋼筋銹蝕，且數(shù)量較多、寬度較大，對建筑物的耐久性和使用功能有一定的影響。對于該類型裂縫的處理可采取壓力灌注改性環(huán)氧樹脂，確保有裂縫部位均填實，達到封閉裂縫和防水作用，封閉后表面粘貼碳纖維片材進行補強，防止裂縫繼續(xù)開展。
