现浇混凝土楼板开裂 现浇楼面裂缝研究与碳纤维加固补强的应用
时间：2019-04-13 04:20:58 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
【摘 要】混凝土结构出现裂缝，会影响建筑结构的耐久性和使用性能。在施工中一要采取各种措施防止裂缝出现；二要对出现裂缝采取有效方法控制。碳纤维增强复合材料因其独特的优越性在国内混凝土结构修复补强工程中正得到越来越多的应用。文章针对混凝土结构裂缝产生的各种原因，结合沈阳铁西某实际工程，提出修复既有建筑裂缝的最经济、适用的碳纤维加固补强措施，获得了良好的使用效果。
【关键词】混凝土楼面；裂缝；防治措施；碳纤维加固
1. 工程概况
沈阳铁西某公司员工宿舍楼建于1998年，为五层框架结构，建筑面积3105平方米。在对该楼进行维修改造过程中，发现屋面与楼面及梁面局布出现裂缝，检测结果表明：楼板裂缝多接近支承端，裂缝最大宽度为1.5mm，荷载试验表明，所试验的楼板能够满足正常使用极限状态荷载检验要求，为保证板的承载能力与耐久性，需要对楼板进行加固补强处理；所检测屋面梁的裂缝均为梁侧的竖向裂缝，裂缝最大宽度为0. 25mm，根据分析，该裂缝由混凝土收缩引起，基于耐久性要求，需要对裂缝进行封闭处理。
2. 从施工角度对现浇混凝土楼板裂缝的成因、裂缝预防等方面进行阐述
一般情况下，楼屋面裂缝表现为：表面龟裂，纵向、横向裂缝以及斜向裂缝。现从混凝土原材料、施工方面进行具体分析。
2.1 原材料。
2.1.1 水泥。水泥品种、标号、用量不同，砼收缩值不同。
2.1.2 外加剂应用不当也会引起砼裂缝。
2.1.3 混凝土配合比。影响混凝土的收缩而产生裂缝原因包括单位用水量、单位水泥用量、水灰比、砂率等控制参数。
2.2 楼面钢筋网得不到合理保护，预埋线管多无防治措施。实例出现部分楼面裂缝主要由此原因引起。钢筋在楼面混凝土板中受抗拉力，起着抵抗外荷载所产生的弯矩和防止混凝土收缩和温差裂缝发生的双重作用，钢筋需处在上下合理的保护层前提下才能确保有效。实际施工中，楼面下层的钢筋网其保护层厚度用垫块比较容易控制；楼面上层钢筋网保护层厚度较难控制，极易导致混凝土保护层厚度过大、楼板的有效截面高度减少，从而导致裂缝的产生。究其原因：板的上层钢筋施工中受到人员踩踏后容易变形、弯曲、下坠；上层钢筋网的钢筋支撑马凳设置间距过大或漏放；预埋线管多而集中及PVC塑料管与混凝土的线膨胀系数不一致；钢筋在混凝土浇筑过程中受到扰动而偏离原位等现象，四周阳角处、大跨度房间处也易产生裂缝。防止裂缝措施：
（1）纵横向的垫块≥3块/平方米，垫块间距≤0.6m为宜；加密支撑上层负筋或钢筋网马凳的间距，铺设临时性活动跳板。
（2）特别是电气专业预埋线管及线管集中处较多，容易导致裂缝；线管在敷设时应尽量避免立体交叉穿越，交叉布线处可采用线盒，同时在多根线管的集散处宜采用放射形分布，尽量避免紧密平行排列，以确保线管底部的混凝土灌筑顺利和振捣密实。根据经验，建议增设 6～ 8间距≤100的抗裂短钢筋，两端的锚固长度应不小于300mm。
2.3 工期紧，主体结构的施工速度快，导致楼层浇筑完后的必要养护时间≤24小时；材料吊卸区域（钢筋、钢管、模板等材料吊运）的楼面受材料吊卸冲击振动荷载的作用而引起不规则的受力裂缝。防止裂缝措施：
（1）放缓主体结构阶段的楼层施工速度。
（2）科学合理安排楼层施工作业计划，楼层混凝土浇筑24小时后，做一些测量、定位、弹线等准备工作。
（3）吊装时做到轻卸、轻放，分散堆放。
2.4 楼板施工中模板、支撑搭设不规范或刚度不够，浇筑混凝土出现局部变形，导致裂缝的产生或模板过于干燥时吸水量大引起混凝土塑性收缩产生裂缝。防止裂缝措施：
（1）编制模板工程施工方案，严格按照方案进行施工。
（2）按规范规定的时间拆模，防止因拆模过早导致结构受损而产生的裂缝；模板在浇筑砼前要浇水湿润。
2.5 楼板混凝土振捣过度，粗骨料下沉，楼面表面出现砂浆层，导致强度降低，出现砂浆干缩，造成表面裂纹；振捣不均匀，未振捣的部分混凝土易出现块状开裂。防止裂缝措施：掌握正确的振捣方法，不过振、漏振或不振。
2.6 养护期不足或养护不当，混凝土保湿养护对混凝土强度增长，防止混凝土初期收缩过快表面产生裂缝起非常重要作用。实例中有个别楼面养护不及时出现收缩裂缝。防止裂缝措施：加强管理，按施工方案要求进行浇水及养护，可覆盖麻袋、草包(帘)、塑料薄膜、喷养护液等方法进行一周左右的养护。
2.7 气温、空气、长期风吹、日晒、年久老化等环境因素导致楼板、梁裂缝、剥落、漏筋等现象。实例中出现楼板裂缝、剥落、漏筋由此原因引起。
3. 碳纤维布结构加固技术
粘贴碳纤维结构加固技术是指采用高性能粘结剂将碳纤维布粘贴在建筑结构构件表面，使两者共同工作，提高结构构件的（抗弯、抗剪）承载能力，由此而达到对建筑物进行加固、补强的目的。碳纤维增强聚合物是由环氧树脂粘高抗拉强度的碳纤维束而成的。使用碳纤维布加固具有以下几个优点：
（1）强度高（强度约为普通钢材的10倍），效果好。
（2）加固后能大大提高结构的耐腐蚀性及耐久性。
（3）自重轻（约200g/m2），基本不增加结构自重及截面尺寸；柔性好“易于裁剪”适用范围广。
（4）施工简便（不需大型施工机构及周转材料），易于操作，经济性好。
（5）施工工期短（本工程实例仅用一周）；因此，碳纤维结构加固技术在混凝土结构方面已产生较大的效应。
碳纤维加固技术适用于各种结构类型，各种结构部位的加固修补，如梁、板、柱、屋架、桥墩、桥梁、筒体、壳体等结构，要求基层混凝土的强度等级不低于C15即可；另外，砖砌体的某些力学性能也可以用碳纤维进行加固。
4. 碳纤维补强加固混凝土结构新技术在沈阳铁西某工程加固中的应用
加固工程用碳纤维材料采用北京天祥新业科技有限公司生产的天祥牌型号为TCS碳纤维布，建研建材有限公司生产的MSZ找平材料、MSP底层树脂、MSR浸渍树脂。 4.1 碳纤维施工工艺：施工准备一基底打磨处理一涂刷底胶一粘贴面修补找平一剪裁碳纤维布片材，配置结构胶一粘贴碳纤维片材一表面防护处理。
4.1.1 施工准备：按设计要求在加固部位放线定位；准备好碳纤维布、配套粘接剂、表面防护材料、机具等。
4.1.2 基底打磨处理：清除混凝土表面的油垢、污物和表面浮浆，用角磨机磨去2mm厚表层，直至露出结构新面，构件转角处进行导角处理，磨成≥20mm圆弧，用强力吹风机吹净浮尘，将混凝土表面清理干净并保持干燥。对混凝土剥落、漏筋先用聚合物砂浆修补。
4.1.3 涂MSP底层树脂：用滚筒刷将底层树脂均匀涂抹于混凝土表面，厚度不超过0.4mm，宜在底层树脂表面手指触模表面有凝胶感但不粘附时，进行下一工序的施工。
4.1.4 粘贴面修补找平：用MSZ碳纤维粘结剂进行残缺修补至表面平整、顺滑。
4.1.5 碳纤维布剪裁，配置MSR浸渍树脂，粘贴碳纤维片材：按设计尺寸裁减碳纤维布，保证剪裁后的碳纤维方向与粘贴部位的方向一致。将裁剪好的碳纤维布敷在涂好粘结剂的基层上，贴片前用滚筒刷均匀地涂抹粘贴用粘结剂，贴片时，在纤维片和树脂之间尽量不要有空气。可用特制滚筒沿着纤维方向在碳纤维片上滚压多次，使树脂渗浸进纤维中并挤除气泡。滚压时要小心操作，不得损伤碳纤维布。搭接接头≥10cm，该部位应多涂粘结剂。纤维片粘贴施工完毕30分钟后，用滚筒刷在表面均匀涂抹结构胶粘剂，使粘结剂能充分渗透到碳纤维里面。
4.1.6 表面防护处理。粘贴完最后一层碳纤维布后，再涂刷一道防护树脂。
4.2 养护：碳纤维布片施工后，应进行养护，保证养护期间的温度不低于专用粘结剂的允许使用温度，养护期一般部位应进行遮挡封闭养护，防止风吹、雨淋或破坏。
5. 结束语
对楼、屋面混凝土现浇板容易出现的裂缝进行了系统的分析、总结，提出了多种预防处理措施。在实际工程中采用碳纤维布加固这种新技术进行裂缝加固补强，有很多明显的优势，值得大力推广。另外在设计和施工中要科学创新，积累经验，从而减少混凝土构件裂缝产生。
参考文献
［1］ 王全风. 结构加固设计及实用计算［M］.北京：中国电力出版社，2009.
［2］ 孔令国. 碳纤维在框架结构加固中的应用［J］.山西建筑，2010，36(14)：70～71.
［3］ 混凝土结构加固设计规范GB 50367-2006 ［S］.北京：中国建筑工业出版社，2006.
［4］ 周秦. 碳纤维布加固混凝土结构技术的应用研究［M］. 北京：中国地质大学出版社，2009.
［5］ 建筑抗震加固技术规程JGJ 116-2009［S］，北京：中国建筑工业出版社，2009.
［6］ 张红强. 以某工程实例浅谈碳纤维加固技术的应用［J］.陕西建筑.2010,11(185):44～47.
