(三)出现的主要裂缝成因分析
1.穿线管位置裂缝原因。当前,在混凝土板中预埋电线导管大多采用PVC管。由干PVC管直径较大,管径多在20~30mm,弹性较太,表面光滑,与混凝土结合较差,使得板内存在薄弱环节。当混凝土楼板较薄时,很容易因混凝土收缩而产生裂缝。本工程混凝土板厚100mm,穿线管直径约占板厚的1/3,加之混凝土收缩变形较大,若在该部位布管和浇捣混凝土不善,极易形成沿线管布设走向的裂缝。
2.板角斜裂缝原因。钢筋混凝土结构在不同的时间季节和环境中,其周边大气温度发生变化,在混凝土结构中产生热胀冷缩的“温度变形”。对于现浇混凝土楼板,由于日夜温差及季节温差的影响,将会产生截面均匀温差应力,当阳光透过窗照射到室内楼板面,引起楼板上下表面及照射板面不均匀产生温差应力。
本工程中,楼板与圈梁整体浇注,墙体及圈梁对现浇楼板支承边具有较强的约束作用,由子混凝上的收缩应力,加上反复温差应力的辅助作用,在楼板中产生双向拉应力,混凝上的抗拉强度比抗压强度低的多,当某一处最大主拉应力达到混凝土的抗裂强度时,混凝土沿与最太主拉应力垂直的方向受拉劈裂,在实际中混凝土的抗裂强度的取值离散性较大,随着双向应力比的不同,楼板裂缝出现的形式也不同,即有房间角部出现45度斜裂缝。
3.楼板平行于长边和短边的裂缝原因。该工程施工段长45m,楼板混凝上连续浇筑,形成整体连续板。按标准状态下混凝土收缩变形εy0=3.24×10-4计,该板东西向绝对变形达15mm。而本工程楼板与圈梁整体浇筑,楼板变形受到圈梁约束而在板内产生拉应力。下面采用公式进行估算该工程混凝土的干缩值以及在板内产生的拉应力。
εy(t)=εy0·M1·M2…M10(l-e-0.01t)
式中εy(t)--任意时间的收缩(mm/mm);
t--由浇灌时至计算时,以天为单位的时问值,本工程取t=120天:
εy0=εy(∞)--最终收缩值(mm/mm);
M1·M2…M10--考虑各种非标准条件的修正系数;
M1———水泥品种,普通水泥取1.0
M2———425#水泥细度4000,取1.13
M3———骨料,取1.0;
M4———水灰比0.64,取1.5:
M5———水泥浆量为0.35,取1.75;
M6———自然养护三天,取1.09;
M7———因秋季施工,气候比较干燥,环境相对湿度30%,取1.18;
M8———水力半径倒数,圈梁r=0.165cm-l,取0.916;板r=0.23cm-l,取1.01;
M9———机械振捣,取1.0;
M10———配筋率(包括不同模量比),圈梁为0.06,取0.84;板为0.02,取0.944
计算得
εy(120t)板=9.86×10-4,εy(120t)圈梁=7.95×10-4
εy’=εy(120t)板-εy(120t)圈梁=1.91×10-4
因其垂直裂缝的主应力最大值在板的中部,公式为:
бmax=-Eεy’(1-1/ch(βL/2))H(t),β=√(2Cx/H’E)
这里,H(t)--考虑徐变引起的内力松驰系数,平均取0.5;
Cx———水平阻力系数,混凝土板与混凝土圈梁,Cx=1.0N/mm3;
L———板长,以2#楼一层楼板(7)-(8)轴间裂缝为例,取L=32400mm;
E———混凝土弹性模量,按楼扳测试强度C20计算,取E=2.55×104Mpa;
H’———混凝上换算宽度,考虑两侧对称约束,
当H’≤2×0.2L,H’=H
当H’>2×0.2L,H’=0.4L
本工程H=6000mm﹤0.4L=12960,取H’=6000mm,代入以上数值计算得楼板中部最大拉应力为:бmax=2.16Mpa,大于C20混凝土的抗拉强度标准值ftk=l.54MPa。可见,本工程在实际施工条件下楼板中部(南北向裂缝、东西向裂缝)产生裂缝确实是由于混凝土收缩变形过大引起的(上述计算还未考虑降温差的影响,若考虑降温差-10℃,бmax=3.48Mpa)。
三、建议
通过以上的原因分析,认为本工程现浇楼板中的裂缝主要是由于混凝土的收缩而引起的,因此对混凝土的收缩特性应特别重视。为更有效的减小混凝土收缩,防止裂缝发生,建议从材料、施工、设计三个方面着手控制,采取适当措施。