混凝土屋面板温差裂缝的原因分析与防治

建筑物的变形分为荷载变形和非荷载变形两大类。荷载变形在结构设计中已有明确考虑,而在非结构荷载变形的裂缝中,一部分是由混凝土的自身内应力形成的,这种内应力主要源于混凝土的温度差,塑性沉降,塑性收缩,冷缩及干缩及不均匀沉降等因素。

一、温差产生的非结构裂缝的原因分析下防治

1、裂缝的形态

1.1混凝土板裂但染不裂。某工程,砖混结构,六层,建筑物长度52m屋面现浇混凝土楼板,与圈染同时浇筑。板厚180mm,混凝土强度等级为C25浇筑十天后拆除模板,经检查未发现任何裂缝,随即进屋面其它工序施工。

竣工后经过一个采暖期,建筑物两端的用户反映共有4个房间发生裂缝,屋面板板底裂缝呈45°角方向,靠近板跨中部位。裂缝形式;缝中部宽,两端部窄,长度大于房间开间的2/3。裂缝宽度0.1～0.2mm(仅有一条裂缝宽0.25mm)见图-1,未查板裂缝是否贯通至屋面板上部(因需破坏屋面防水保温层,故末勘验)。

1.2混凝土梁、板同时裂缝。哈市某食品车间工程,一层室外设有通长雨蓬,长度25m,悬挑长度1.2m,雨蓬与圈梁(370*180mm)整体现浇在一起。圈梁主筋8φ12,箍筋φ6@200,雨蓬板主筋φ8@200,根部120mm,端部800mm。室内房间有职工淋浴间,占总长度的1/3,其余房间为仓库及加工间等用房。工程交工后,经一个冬季采暖期,在回访中发现,室外雨蓬板与职工淋浴间有多道横向裂缝,逐渐向两侧减少,裂缝间距在1.5～3.0m之间,同时发现室内圈梁与雨棚裂缝相对应部位也存有少量裂缝。裂缝垂直于外墙圈梁裂缝,雨蓬外端部裂缝较宽,根部裂缝较窄,有的裂缝在板中部消失。

2、裂缝形态分析。当梁、板混凝土的极限抗拉伸变形

由于屋面板保温隔热情况不同,屋面的上表面和下表面存在温差,温度变化不但有季节温差,还有昼夜温差,即使同一环境温度下,也有向阳和背阴,室内和室外的差异;还有屋面各部分约束状况、工程质量的差异等。因而实际干缩温度裂缝可能不是单一形态。

3、裂缝原因:

3.1屋面板设计的防止温度裂缝设计储备不足。我国房屋设计,通常只考虑竖向(或水平)荷载,未考虑温度变形所产生的温度应力,无法抵抗温度应力。屋面板除墙支座、梁顶设有负弯矩筋外,板的上表面或下表面(悬挑构件)未设钢筋。为避免由于温差和干缩使结构产生严重变形裂缝,设计规范仅做结构伸缩缝最大间距的构造措施。

3.2屋面隔热措施不完善。从观察得知,无论采用何种形式的保温隔热屋面,其挑檐板,通长雨蓬几乎无保温隔热措施,从局部看挑檐板,通长雨蓬许多处都是超规范长度工作的。由于超长和暴露,挑檐板在屋面系统中处于相对劣势状态,更容易产生混凝土的非结构裂缝。

3.3施工质量差。许多屋面平面尺寸远小于规定的伸缩缝最大间距限值,仍然出现裂缝,这与不良施工有密切关系,包括:碎石石粉多、砂子含泥量超标,混凝土水灰比较大,振捣不密实,养护不良、混凝土早期受损伤(模板刚度不足、过早拆模,过早承受施工荷载等)、施工荷载大于使用荷载、混凝土屋面外露时间过长等等。

4.预防措施

4.1设计方面。(1)适当加大屋面板的板厚和配筋,建议屋面板设计板厚在120mm以上,板所配置的钢筋 除支座负弯矩钢筋外,在板的中部另增加相应的抵抗温度变形的构造钢筋,建议:在板中部设φ6@200钢筋的,以满足温度变形的需要。(2)采用微膨胀补偿混凝土屋面,从材料本身来提高混凝土的抗裂性能,使初期混凝土产生膨胀不会产生裂缝。(3)设计时昼采用浅色屋面,从而降低昼夜和季节温差的影响,减少不利环境的影响。

4.2施工方面。(1)混凝土施工完成后不要过早上人,刚达到1.2mpa强度的混凝土在施工碰撞和冲击下会遭受损伤,比较适宜的施工时间,宜在混凝土强度达到5mpa后,再进行施工。(2)不要过早拆除模板。宜保持两层楼的支撑。在屋面混凝土浇筑两天后不要拆除其下层模板支撑。屋面工程未完不要拆除屋面板支撑,拆除时间更不要早于规范的规定。(3)防止施工超载。(4)掌握合适的施工期,据资料介绍混凝土温度变形最大的时间是在15天以内,这样在施工屋面结构时最好在15天以后再施工屋面找平层及女儿墙砌筑等项目的施工。(5)严格控制混凝土的浇筑速度。使混凝土浇筑速度保势均衡,浇筑高度均匀上升,改善约束条件,削减温度应力。(6)加强混凝土的养护。