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土工膜在渠道防滲工程中的應用

09-03 13:00:40  瀏覽次數:576次  欄目:交通工程
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  摘要:現澆混凝土樓(屋)面板是現代建筑的主要結構形式之一,其結構整體性好、安全性能高,但設計和施工等因素的影響以及混凝土自身的抗拉強度低而容易產生裂縫。因此必須采取措施預防及控制裂縫的發生。文章歸納了裂縫的類型及成因和預防控制措施。

  關鍵詞:現澆混凝土樓板;裂縫類型;成因;預防控制

  在房屋建筑工程中,現澆混凝土樓(屋)面板是現代建筑的主要結構形式之一,與預制混凝土板相比其結構有較好的整體剛度,抗不均勻沉降性強,結構安全性高,對結構抗震有利。雖然投入較大,但隨著人們生活水平的不斷增長和對安全意識的不斷提高,在房屋建筑工程中,越來越多的使用現澆混凝土樓(屋)面板,有些地區已明確規定在房屋建設中不準使用預制混凝土板作為承重構件。但是由于設計和施工等因素的影響,以及混凝土自身抗拉強度低、抗變形能力差、受拉時容易產生裂縫,當裂縫寬度超過一定程度時,就要影響建筑的使用功能。一些已竣工房屋建筑的現澆混凝土樓(屋)面板,已出現了不同程度的裂縫,在社會上造成了一些不良影響,也使很多業主為此而擔憂。因此,必須采取措施,預防和控制混凝土裂縫的發生。

  一、現澆混凝土板裂縫的類型及產生的主要成因

  混凝土裂縫按形成原因可分為外荷載作用引起的結構性裂縫和受變形變化引起的變形裂縫兩大類。前者是結構受外荷載作用引起,通過合理的結構選型及配筋,基本能避免產生結構性裂縫;后者主要由于材料本身性質,構造措施不足,施工管理不善和溫差變化、不均勻沉降等多種原因引起。混凝土開裂多數裂縫屬這種裂縫。而裂縫發生的部位最常見是在樓板的陽角,多種原因引起。混凝土開裂多數裂縫屬這種裂縫。而裂縫發生的部位最常見是在樓板的陽角,其主要原因是混凝土的收縮特性和溫差的作用。同時,由于樓板陽角受到四周剛度較大的構件(梁體或剪力墻)的約束,限制了混凝土樓板的自由變形,因而在溫差和混凝土收縮變化時,樓板陽角處容易產生裂縫。常見的混凝土樓板裂縫的類型及成因主要有以下幾種情況:

  1.混凝土收縮變形引起的裂縫

  混凝土收縮裂縫根據其形成的時間分為硬化前、硬化中和硬化后裂縫;初凝和終凝階段是混凝土膠結硬化的重要過程,也是裂縫的多發期,其龜裂就是常見裂縫之一。同時,混凝土因硬化而體積縮小,樓板四周受支座梁體的約束而不能自由伸展,當收縮引起板產生的約束力超過一定程度時,早期混凝土強度極低又不足以抵抗,就會在板應力相對較集中的板角處開裂,其走向與板的對角線相垂直。引起裂縫的原因包括:混凝土水泥用量、含水量、水灰比、坍落度等過大,骨料級配差;振搗不實或混凝土澆筑后氣溫高未及時養護或養護不到位,風吹日曬后表面水分蒸發過快而急劇收縮開裂等。一般商品混凝土的收縮量要比現場攪拌混凝土大。現澆混凝土樓板未能連續澆灌而設置施工縫后,新舊混凝土間形成接縫,如處理不當,也容易因收縮而發生裂縫。

  2.環境溫度變化引起的裂縫

  混凝土線膨脹系數約為10×10-6/℃,即溫度每升高或降低10℃,混凝土會產生0.01%的線膨脹或收縮,即熱脹冷縮變形。環境溫度變化影響了樓板及梁的變形與開裂,一般板的厚度遠小于梁高,板全截面隨氣溫的變化而變化,而梁的截面高則大于板厚,溫差變形則大大滯后于板,特別是急冷急熱后尤為明顯。如氣溫驟降或曝曬后突受雨淋冷卻時,板收縮量突然變大而梁則大大滯后,使板收縮時受梁的限制產生拉應力而開裂,板長度越大,越易出現垂直于板長邊的貫穿裂縫。而當氣溫急劇升高時,板發生膨脹,而梁變形滯后則限制板的膨脹,使梁受拉,致梁側產生豎向裂縫,有時包圍梁腹截面。梁裂縫也可常見于屋面板隔熱差而板下通風良好,夏季時板面溫度極高而板下溫度較低這種大溫差情況。

  3.不均勻沉降引起的裂縫

  由于沉降縫或伸縮縫的設置,往往給建筑物處理及使用帶來麻煩,較容易引起滲漏,所以一些建筑物沒有設置必要的變形縫。當基礎沉降不均勻時,特別是對沉降相當敏感的框架結構,容易在不均勻沉降的相鄰柱位處產生沉降裂縫,同時墻體也會在相應部位開裂。另外,轉角角柱處也是不均勻沉降開裂的多發區。

  4.應力集中引起的裂縫

  主要出現在轉角處或結構剛度突變的地方。當平面布局凹凸較多時,轉角也較多,轉角處由于剛度突變形成薄弱部位,當受到混凝土收縮、溫度變化或少許沉降差影響時,易產生集中剪拉應力而開裂。切角裂縫一般不會引起墻體開裂。

  5.預埋管線引起的線管裂縫

  一些地區習慣于將PVC電線管預埋于樓板結構中,且線管多層交差重疊,施工時為方便線管固定,將其綁扎在板底鋼筋上,造成混凝土澆灌后鋼筋與混凝土失去有效的結合,該處板的有效厚度大大減少,形成樓板的抗拉、抗彎薄弱點。在秋冬季節氣溫變化大、空氣干燥、濕度低等多種不利因素影響下,混凝土收縮加劇,導致樓板產生較大的內拉應力,于是在電線管預埋處的薄弱位置發生開裂,使內拉應力得以釋放。通常裂縫位于PVC線管處,縫寬約0.2~1.2㎜,且貫通板厚。

  6.荷載作用下引起的結構性裂縫

  主要是結構受外荷載或自重作用下,材料承載力不足或不起作用,板受拉或剪切破壞而產生的裂縫。這種裂縫除結構設計不合理外,施工管理不善,支座處負筋下沉或板厚不足是導致結構裂縫的主要原因。當負鋼筋下陷嚴重時,鋼筋無法發揮抗拉作用;或是板厚嚴重不足時,則會導致結構抗力下降,結構抗力不足以抵抗拉應力或剪切應力而開裂,裂縫通常位于梁側且平行于板長邊,嚴重時也可環繞四周梁側。此時板面將出現破壞性裂縫。

  二、裂縫的預防和控制

  根據裂縫產生的原因及多發部位情況,在工程設計中采用合理的措施,必然能預防及控制樓板裂縫的發生,從而加強混凝土樓板的抗裂性。

  1.建筑結構設計

  平面布置上應盡量減少凹凸現象,必要時設置變形縫。減少結構在平面內和上下層間的剛度突變,避免由此引起板角等薄弱部位的剪拉力集中,造成板剪拉開裂。當不可避免時,應局部處理加強,逐漸過渡。

  2.控制變形減少沉降量

  工程設計中往往重視結構承載力驗算,而忽視變形和沉降,由于變形或沉降差,樓板才會發生沉降裂縫和切角裂縫。一些地基地質條件差,沉降變形大的建筑,產生裂縫的現象比地質條件好、沉降量小的多得多。如支承于持力層較好的強風化土或變形小的殘積土等土層,或者以端承樁為基礎的建筑,其沉降量很小,裂縫較少出現。而一些持力層較差的地質由于基礎沉降量大,而易產生不均勻沉降,時常有樓板開裂的現象發生。所以,對地基地質條件較差的建筑物,除應滿足結構承載力要求外,控制沉降變形是基礎設計應考慮的關鍵因素。

  3.設置后澆帶

  后澆帶是施工期間保留的臨時性溫度收縮變形縫,是一種專業留設的特殊施工縫。當樓板結構長度超過40m~45m而不設縫,高低層相差大或地基變形大等可能導致沉降差時,適當設置后澆帶,可以消除早期收縮和沉降差。對超長板,后澆帶間距宜控制在25m~30m間,為消除沉降差而設置的后澆帶,應根據功能性質,從首層到天面層逐層設置,有地下室的也應包含地下室剪力墻設置,并于主體結構(含磚砌體等主要荷載)完成后再澆筑后澆帶。

  4.剛體變化較大的地方增加負筋及板厚

  在凹凸變化較大處或框剪結構的剪力墻周圍,特別是剪力墻的樓梯間或電梯井周邊,其剛度遠大于周邊結構,極易因剪拉應力集中而使剪力墻周圍板塊產生剪拉開裂。采用周邊板塊加大板厚,加大配筋率、配置雙層雙向鋼筋等技術措施,可有效抵抗剛度突變產生的剪拉應力,避免產生裂縫。

  5.增加構造鋼筋及合理配置鋼筋,能明顯改善混凝土性能及控制裂縫的產生和擴展。并對一些薄弱部位進行加強處理。

  (1)在板陽角部分配置抗拉鋼筋,以減少產生切角裂縫。板周邊配置負筋,但不足以抵抗因變形引起的板角集中拉應力,在板角增加抗拉放射筋(面筋),位置與產生裂縫的拉力作用方向一致,以角柱外角為極點,成放射狀布置,鋼筋全部錨固于角柱內,可用9φ8@100或9φ10@100,長度可接近板的中線,不宜小于2100,一旦太短,切角裂縫會外移至放射筋外圍。如果角板跨度較小,也可配雙層雙向鋼筋。

  (2)屋面板及梁由于受溫差的影響較大,較易因溫差驟變而產生溫度裂縫。可適當減少板分布鋼筋間距,如采用φ6@200.另外,屋面框架梁腹板高大于300時,每側應增加縱向構造鋼筋,鋼筋直徑不小于φ12,間距不大于200,相應可減少屋面梁產生橫向裂縫。

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