住宅樓屋面裂縫成因分析與處理

■廖翌宇 ■福建鋼松地產開發有限公司，福建 三明 365000

1 工程概況

三鋼青山三村27、28 棟等住宅樓，人工挖孔樁基礎，均為框架結構。原圖紙設計的露臺屋面做法見圖2 為:屋面結構板、20 厚1∶3 防水砂漿層，2 厚911 防水涂料、25 厚擠塑板隔熱層、40 厚鋼筋砼層。原設計露臺屋面層結構板厚度為100mm，砼強度等級為C25。受力筋保護層為15mm，分布筋保護層10mm，樓板配筋見圖1。(后業主在裝修過程中增加了鋪貼了面磚層，屋面荷載有所增加)。主體施工過程中砼試件抗壓強度檢驗合格，地基土質，各分項隱蔽工程均由各責任主體驗收合格，施工、監理、質監站對現場達到28d 齡期的柱、梁、板進行全面抽查檢測，均達到設計要求。在整個施工過程中，未發現任何異常現象。

2 問題的出現

竣工后2～3 年，其中頂層住戶樓中樓露臺相繼發現屋面結構板有小面積微裂情況(其余的三村60、61 棟，三村20～22 棟也局部出現這樣情況)。原來裂縫較細較短，住戶當時也沒在意。后來裂縫有所發展(處理前已基本處于穩定狀態)。并在少數部位出現滲漏現象(大多數是出現在照明燈的附近處)。裂縫部位都有管線穿過，且裂縫全部平行于板的長邊方向。在最接近樓板中間地方明顯，遠離中部裂縫逐漸變細直到消失。屋面發生漏水現象:一般是下雨時不漏，等到第二天雨后天晴溫度升高后，水才從裂縫中滲漏下來，很有規律。

3 裂縫成因分析

3.1 定性分析

根據現場裂縫的形式及其分布情況分析，結合外部環境影響，綜合考慮，主要原因有以下幾點:

(1)維修過程中將發現漏水的屋面板上方鑿開防水、隔熱、裝飾面層檢查，發現證實了以下問題:發現擠塑板隔熱層及其上下的玻璃纖維布隔離層都浸滿了大量的雨水。鋼筋砼層的鋼筋網片相互之間沒有搭接和綁扎不到位，位置沒有墊高，全部位于細石砼層的底部，沒有完全起到抗拉抗裂的作用;分隔伸縮縫，象征性地割縫，縫寬只有2mm，沒有按設計的要求在縫內填防水油膏，而是象征性地灌了普通瀝青，一定時間后即變硬開裂滲水，使擠塑板隔熱層進水，隔熱效果變差。加之屋面的911 防水層施工時的厚薄不均勻、彈性和延性較差(這已從鑿開的屋面柔性防水層部位的檢查中得到了證實)，在其薄弱處就會產生斷裂漏水。

(2)現場考查過程中發現:屋面墊層內鋪設的暗裝水管、電線套管鋪設不當，如水管、電線套管鋪設不夠牢靠、集中鋪設、上下交疊鋪設致使水管、電線套管上皮在墊層厚度1/3 以內，保護層厚度不足都可能造成板面沿管線長度方向產生裂縫。裂縫的位置正好有預埋管通過，并且預埋管的管徑多為1.5～2.5CM，由此會使該處屋面板的實際厚度減小，一定程度削弱了屋面板在該截面的承載力和抗變形能力。

(3)樓板結構混凝土本身的收縮影響。混凝土引起收縮的原因，在硬化初期主要是由于水泥的水化作用，形成一種新的水泥結晶體，這種結晶體化合物較原材料體積小，因而引起混凝土體積的收縮，即所謂的凝縮，后期主要是混凝土內自由水蒸發而引起的干縮。而且，如果混凝土處在一個溫差變化較大的環境下，將會使其收縮更為加劇。如施工發生在夏季炎熱氣溫下，石子表面溫度升高，使石子體積膨脹，拌制成混凝土后，石子受冷收縮，使混凝土表面出現發絲裂縫;混凝土澆搗后未及時澆水養護，混凝土在較高溫度下失水收縮，水化熱釋放量較大，而又未及時得到水分的補充，因而在硬化過程中，現澆板受到支座的約束，勢必產生溫度應力而出現裂縫，這些裂縫也首先產生在較薄弱的部位。

(4)溫差變化較大，也會引起一定的裂縫。地處亞熱帶地區的福建，夏季晴天的太陽輻射十分強烈，午后屋面表層的溫度可達50℃以上，表層下面隔熱層中的積水溫度也可達45℃以上。隔熱層被水浸濕，導熱系數增大，由于隔熱層中水的上面有厚達40mm 厚的鋼筋砼及面(大理石)磚整體面層，水受熱產生的水蒸汽無法順利排出，會對其下面的鋼筋砼屋面板產生較大的壓力。這就使鋼筋砼屋面板在夏季晴天午后的高溫時，承受了大于原來考慮的荷載，附加的荷載可能會使鋼筋砼屋面板產生超過規范允許的裂縫寬度。

3.2 定量分析與計算

根據《砼結構設計規范》GB50010-2002，對該露臺的鋼筋砼屋面板進行裝修后的正常情況下及隔熱層進水情況下的兩種裂縫寬度分析和計算。

3.2.1 荷載計算

(1)永久荷載(自上而下)

材料名稱 自重(KN/m2)

裝修面磚 0.3

15mm 厚水泥砂漿 0.3

40mm 厚鋼筋砼層 1.0

玻璃纖維布 0.02

25mm 厚擠塑板隔熱 0.0125

2mm 厚911 防水涂料 0.04

20mm 厚水泥砂漿找平層 0.4

100mm 厚鋼筋砼樓板 2.5

15mm 厚混合砂漿天棚裝飾層 0.3

吊頂燈具等 0.02

合計: 4.89

(2)活荷載: 2

(3)隔熱層進水后增加的附加荷載

水重 0.1

50℃時水蒸汽產生附加荷載 1.63

合計 8.62

(查水蒸汽表，50℃溫度時，其蒸汽壓力為12.3kpa，即12.3KN/m2)考慮面層和樓板中間不是全密封的狀態，即不可能產生那么大壓力，可以考慮50℃溫度時水蒸汽產生附加荷載(隔熱層以上的荷載):0.3 +0.3 +1.0 +0.02 +0.0125=1.63。

由以上得到:

在正常情況下露臺產生的屋面荷載為:

q1=q1=4.89 +2=6.89KN/m2

隔熱層進水后，夏季晴天午后的露臺屋面總荷載為:

q2=q1+0.1 +1.63=8.62KN/m2

3.2.2 屋面板跨中彎矩的計算

計算跨度Lx=3300mm，Ly=3600mm，雙向板長寬比K=0.917，砼強度等級C25，板厚h=100mm。根據裂縫的分布特征及位置可以確定，該裂縫屬現澆板跨中(即跨中彎矩處)的應力集中處先發引起的裂縫。由于短跨跨中彎矩大于長跨跨中彎矩，在這里取短跨跨中的最大跨中彎矩值來考慮。按靜力計算手冊考慮活荷不利布置，把數值代入MorGain 結構設計程序中的雙向板的設計計算得出平行于Lx 方向的跨中彎矩Mx:

(1)正常情況下:

Mx=Max{Mx(L)，Mx(D)}=Max{2.735，2.519}=2.735kN·m

(2)隔熱層進水后，夏季晴天午后情況下:

Mx=Max{Mx(L)，Mx(D)}=Max{3.293，3.124}=3.293kN·m

3.2.3 屋面板裂縫寬度計算

《砼結構設計規范》GB50010—2002 第8.1.2 條規定:按荷載效應的標準組合并考慮長期作用影響的最大裂縫寬度(mm)可按下列公式計算:

式中:αcr——構件受力特征系數，對受彎構件αcr取2.1;

ftk——砼軸心抗拉強度標準值;

σsk——按荷載效應的標準組合計算的縱向受拉鋼筋應力，受彎構件

ρte——按有效受拉砼截面面積計算的縱向受拉鋼筋配筋率。

(ρte=當ρte＜0.01 時，取ρte=0.01;)

Es——鋼筋彈性模量(HPB235 取2.1 ×105N/mm2);

C——砼保護層厚度，當C ＜20mm，取C=20mm;

deg——縱向受拉鋼筋的等效直徑mm，(vi光面鋼筋取0.7);

取1m 板寬來計算，屋面板有關參數:ftk=1.78，As=279(受拉區縱向鋼筋截面面積)當c=15 ＜20，取c=20，h0=100-(15 +0.5 ×8)=81，

把以上參數代入公式中:

3.2.4 分析結果

通過以上的分析和計算，兩種情況下的產生的裂縫寬度都遠小于規范規定的最大裂縫寬度限值0.2mm，對工程結構的承載力、穩定性、剛度以及安全使用不構成威脅，故該屋面樓板裂縫為非結構性裂縫。但該裂縫的出現即影響美觀使用，又會使樓板結構鋼筋受滲漏水、潮濕等影響而腐蝕生銹，長久將影響結構構件的耐久性，因而宜盡早采取措施進行處理。

4 處理措施

處理措施須達到兩個目的:阻止裂縫繼續開展;屋面不再滲漏。基于這兩點基本要求，我們采取了以下處理方法:

(1)裂縫處理。清除屋面結構板上原有施工層，對有裂縫的樓板進行修補，沿裂縫方向將裂縫切成V 形凹槽，深約25mm，寬約30mm，沖洗干凈待干燥后使用環氧樹脂膠泥封堵，最后用1∶1 水泥砂漿做保護。

(2)鋼筋砼層設置分隔伸縮縫，寬度上面為15mm、下面為20mm，要求用防水油膏填縫。嚴格按規范重新施工防水層，防水層與原設計一致，為兩布(玻纖布)三涂(91l 涂膜)。

(3)減少因太陽直射所產生的溫度應力對屋面結構板的影響。為了降低溫度應力對屋面結構板的影響。在防水保護層上設置一層架空隔熱板，起隔熱屏障作用。做法為詳見圖3。

圖3 屋面處理做法

5 結語

通過合理的定性和定量分析并采取相應的處理之后，我們對屋面裂縫位置的下方臥室天棚中滲水痕跡重新做了涂料粉刷以便觀察。歷經暴雨和時間考驗，裂縫不再出現，滲漏跡象得到控制。

［1］建筑結構荷載規范(GB50009—2001)(2006 年版).

［2］混凝土結構設計規范(GB50010—2002).

［3］工程常用物質的熱物理性質手冊.