钢筋混凝土坡屋面施工质量控制措施
关键词：钢筋混凝土,坡屋面,施工质量,控制措施
引言
建筑物屋面按其坡度一般分为平屋面和坡屋面两种形式。前些年，建筑的屋多为平屋顶。实践表明，这种屋面形式不利于排水，且为找坡耗费大量的保温材料，存在较为严重裂缝和渗水质量问题。相比之下，由于坡屋顶面层坡度大，排水畅通，不致造成积水，且坡屋顶阳光的照射角度大，对防水层的照射时间相应缩短，延长了防水材料的耐老化时间。同时也是建筑物立体形式变为多样化，丰富了街景，美化协调了城市气氛。尤其采用了带有阁楼形式的坡面屋顶，是室内采光通风好，空间利用率高;跃层式住宅建筑的上层，用作居室，其成本低、利用率高，深受使用者的青睐。
从使用功能和防水性能出发，坡屋顶将日益受到开发商和建设者的广泛重视，采用哪种结构形式更合理是人们关注的问题。现在一般住宅最常用的是现浇钢筋混凝土坡屋面，混凝土上铺保温材料、防水层、面挂混凝土彩色瓦。
混凝土是一种由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而形成的非均质脆性材料。由于混凝土施工和本身变形、约束等一系列问题，硬化成型的混凝土中存在着众多的微孔隙、气穴和微裂缝，正是由于这些初混凝土建筑和构件通常都是带缝工作的，由于裂缝的存在和发展通常会使内部的钢筋等材料产生腐蚀，降低钢筋混凝土材料的承载能力、耐久性及抗渗能力，影响建筑物的外观、使用寿命，严重者将会威胁到人混凝土裂缝产生的原因很多，有变形引起的裂缝：如温度变化、收缩、膨胀、不均匀沉陷等原因引起的裂缝;有外载作用引起的裂缝;有养护环境不当和化学作用引起的裂缝等等。在实际工程中要区别对待，根据实际情况解决问题。
1 混凝土工程中常见裂缝
1.1干缩裂缝
干缩裂缝多出现在混凝土养护结束后的一段时间或是混凝土浇筑完毕后的一周左右。水泥浆中水分的蒸发会产生干缩，且这种收缩是不可逆的。干缩裂缝的产生主要是由于混凝土内外水分蒸发程度不同而导致变形不同的结果：混凝土受外部条件的影响，表面水分损失过快，变形较大，内部湿度变化较小变形较小，较大的表面干缩变形受到混凝土内部约束，产生较大拉应力而产生裂缝。相对湿度越低，水泥浆体干缩越大，干缩裂缝越易产生。干缩裂缝多为表面性的平行线状或网状浅细裂缝，宽度多在0.05~0.2mm之间，大体积混凝土中平面部位多见，较薄的梁板中多沿其短向分布。干缩裂缝通常会影响混凝土的抗渗性，引起钢筋的锈蚀影响混凝土的耐久性，在水压力的作用下会产生水力劈裂影响混凝土的承载力等等。混凝土干缩主要和混凝土的水灰比、水泥的成分、水泥的用量、集料的性质和用量、外加剂的用量等有关。
1.2塑性收缩裂缝
塑性收缩是指混凝土在凝结之前，表面因失水较快而产生的收缩。塑性收缩裂缝一般在干热或大风天气出现，裂缝多呈中间宽、两端细且长短不一，互不连贯状态。较短的裂缝一般长20~30cm，较长的裂缝可达2~3m，宽1~2.5mm。其产生的主要原因为：混凝土在终凝前几乎没有强度或强度很小，或者混凝土刚刚终凝而强度很小时，受高温或较大风力的影响，混凝土表面失水过快，造成毛细管中产生较大的负压而使混凝土体积急剧收缩，而此时混凝土的强度又无法抵抗其本身收缩，因此产生龟裂。影响混凝土塑性收缩开裂的主要因素有水灰比、混凝土的凝结时间、环境温度、风速、相对湿度等等。
1.3沉陷裂缝
沉陷裂缝的产生是由于结构地基土质不匀、松软，或回填土不实或浸水而造成不均匀沉降所致;或者因为模板刚度不足，模板支撑间距过大或支撑底部松动等导致，特别是在冬季，模板支撑在冻土上，冻土化冻后产生不均匀沉降，致使混凝土结构产生裂缝。此类裂缝多为深进或贯穿性裂缝，其走向与沉陷情况有关，一般沿与地面垂直或呈30~45角方向发展，较大的沉陷裂缝，往往有一定的错位，裂缝宽度往往与沉降量成正比关系。裂缝宽度受温度变化的影响较小。地基变形稳定之后，沉陷裂缝也基本趋于稳定。
1.4温度裂缝
温度裂缝多发生在大体积混凝土表面或温差变化较大地区的混凝土结构中。混凝土浇筑后,在硬化过程中,水泥水化产生大量的水化热，(当水泥用量在350～550 kg/m3，每立方米混凝土将释放出17500～27500kJ的热量，从而使混凝土内部温度升达70℃左右甚至更高)。由于混凝土的体积较大，大量的水化热聚积在混凝土内部而不易散发，导致内部温度急剧上升，而混凝土表面散热较快，这样就形成内外的较大温差，较大的温差造成内部与外部热胀冷缩的程度不同，使混凝土表面产生一定的拉应力(实践证明当混凝土本身温差达到25℃~26℃时，混凝土内便会产生大致在10MPa左右的拉应力)。当拉应力超过混凝土的抗拉强度极限时，混凝土表面就会产生裂缝，这种裂缝多发生在混凝土施工中后期。在混凝土的施工中当温差变化较大，或者是混凝土受到寒潮的袭击等，会导致混凝土表面温度急剧下降，而产生收缩，表面收缩的混凝土受内部混凝土的约束，将产生很大的拉应力而产生裂缝，这种裂缝通常只在混凝土表面较浅的范围内产生。
温度裂缝的走向通常无一定规律，大面积结构裂缝常纵横交错;梁板类长度尺寸较大的结构，裂缝多平行于短边;深入和贯穿性的温度裂缝一般与短边方向平行或接近平行，裂缝沿着长边分段出现，中间较密。裂缝宽度大小不一，受温度变化影响较为明显，冬季较宽，夏季较窄。高温膨胀引起的混凝土温度裂缝是通常中间粗两端细，而冷缩裂缝的粗细变化不太明显。此种裂缝的出现会引起钢筋的锈蚀，混凝土的碳化，降低混凝土的抗冻融、抗疲劳及抗渗能力等。
1.5化学反应引起的裂缝
碱骨料反应裂缝和钢筋锈蚀引起的裂缝是钢筋混凝土结构中最常见的由于化学反应而引起的裂缝。混凝土拌和后会产生一些碱性离子，这些离子与某些活性骨料产生化学反应并吸收周围环境中的水而体积增大，造成混凝土酥松、膨胀开裂。这种裂缝一般出现中混凝土结构使用期间，一旦出现很难补救，因此应在施工中采取有效措施进行预防。
2 钢筋混凝土坡屋面构造特点
坡屋顶的结构层为现浇钢筋混凝土板，其上再做找平层。当找平层混凝土养护到一定强度后，即含水率小于6%是做新型卷材防水层一道，垂直屋脊铺设;在铺厚度40-80mm(厚度按气候条件定)、容量大于18kg/m3的自熄型高质聚苯乙烯保温板;在现浇40mm后强度等几为C20的混凝土垫层。当点层有一定强度后再用加长塑料胀管固定40mm×40mm、间距为600mm的木质防腐顺水条;用加长螺丝在顺水条上固定木质防腐挂瓦木条，用铜丝固定屋面瓦，最后对屋面细部进行防水处理。
3 屋面容易产生的质量问题
3.1聚苯乙烯保温板选择不当
我国寒冷地区冬季由于屋面临空面与室内温差很大，室内湿度也大于室外，在进行内外热交换时出现大量冷凝水，长期侵蚀室内吊顶材料、电气埋管等，有些屋面选择密度较小的自熄型聚苯乙烯保温材料，造成受荷后瓦屋面沉降下陷、裂缝或找平层的下陷产生裂缝，从而引起屋面漏水。
3.2屋面瓦选择不当
目前建筑坡屋面瓦材料品种较多，其材质密度、抗折强度、吸水率、耐久性是其在使用自燃环境下重要物理力学指标。但在工程中使用的一些混凝土彩色瓦的耐久性差，抗冻性、抗渗性、吸水率均达不到要求，导致工程投用不久出现瓦片龟裂，引起屋面渗漏。
由于混凝土等材质的瓦制作外形尺寸控制不严、误差大，安装后的屋面不平整，瓦接缝不严排水不畅，出现岩缝隙初的渗漏;由于屋面混凝土使用的水泥质量、原材料含泥量、配合比及水灰比控制不严、养护时间及保护措施不当等，造成混凝土的干燥收缩龟裂，也会导致无眠的渗漏。
3.3屋面瓦细部处理欠妥造成的渗漏
在坡屋面的结构设计施工中，最容易因屋面形式复杂、交接面多、节点多而发生质量问题。当两种或几种坡屋面正交时，如楼梯间的屋面、天窗坡面、露台和主屋面坡正交部位钢筋交叉接头多，不仅钢筋绑扎难度大，浇筑该处混凝土振捣难度更大，容易出现振捣不密实的缺陷，同时因各斜面变形不协调，出现应立集中致使混凝土开裂;另外屋面还有一些附加设施，如通排风道、下水管、电讯及接地线路、天沟等节点处，均存在使用材质的性能差异、变形量不一致等问题，这不仅增大了施工难度且易造成渗漏。
4钢筋混凝土坡屋面质量控制的一般措施
4.1干缩裂缝预防控制
主要预防控制措施：一是选用收缩量较小的水泥，一般采用中低热水泥和粉煤灰水泥，降低水泥的用量。二是混凝土的干缩受水灰比的影响较大，水灰比越大,干缩越大，因此在混凝土配合比设计中应尽量控制好水灰比的选用，同时掺加合适的减水剂。三是严格控制混凝土搅拌和施工中的配合比，混凝土的用水量绝对不能大于配合比设计所给定的用水量。四是加强混凝土的早期养护，并适当延长混凝土的养护时间。冬季施工时要适当延长混凝土保温覆盖时间，并涂刷养护剂养护。五是在混凝土结构中设置合适的收缩缝。
4.2塑性收缩裂缝预防控制
主要预防控制措施：一是选用干缩值较小早期强度较高的硅酸盐或普通硅酸盐水泥。二是严格控制水灰比，掺加高效减水剂来增加混凝土的坍落度和和易性，减少水泥及水的用量。三是浇筑混凝土之前，将基层和模板浇水均匀湿透。四是及时覆盖塑料薄膜或者潮湿的草垫、麻片等，保持混凝土终凝前表面湿润，或者在混凝土表面喷洒养护剂等进行养护。五是在高温和大风天气要设置遮阳和挡风设施，及时养护。
4.3沉陷裂缝预防控制
主要预防控制措施：一是对松软土、填土地基在上部结构施工前应进行必要的夯实和加固。二是保证模板有足够的强度和刚度，且支撑牢固，并使地基受力均匀。三是防止混凝土浇灌过程中地基被水浸泡。四是模板拆除的时间不能太早，且要注意拆模的先后次序。五是在冻土上搭设模板时要注意采取一定的预防措施。
4.4温度裂缝预防控制
主要预防控制措施：一是尽量选用低热或中热水泥，如矿渣水泥、粉煤灰水泥等。二是减少水泥用量,将水泥用量尽量控制在450kg/m3以下。三是降低水灰比，一般混凝土的水灰比控制在0.6以下。四是改善骨料级配，掺加粉煤灰或高效减水剂等来减少水泥用量,降低水化热。五是改善混凝土的搅拌加工工艺，在传统的"三冷技术"的基础上采用"二次风冷"新工艺，降低混凝土的浇筑温度。六是在混凝土中掺加一定量的具有减水、增塑、缓凝等作用的外加剂，改善混凝土拌合物的流动性、保水性，降低水化热，推迟热峰的出现时间。七是高温季节浇筑时可以采用搭设遮阳板等辅助措施控制混凝土的温升，降低浇筑混凝土的温度。八是大体积混凝土的温度应力与结构尺寸相关，混凝土结构尺寸越大，温度应力越大，因此要合理安排施工工序，分层、分块浇筑，以利于散热，减小约束。九是在大体积混凝土内部设置冷却管道，通冷水或者冷气冷却，减小混凝土的内外温差。十是加强混凝土温度的监控，及时采取冷却、保护措施。十一是预留温度收缩缝。十二是减小约束，浇筑混凝土前宜在基岩和老混凝土上铺设5mm左右的砂垫层或使用沥青等材料涂刷。十三是加强混凝土养护，混凝土浇筑后，及时用湿润的草帘、麻片等覆盖，并注意洒水养护，适当延长养护时间，保证混凝土表面缓慢冷却。在寒冷季节，混凝土表面应设置保温措施，以防止寒潮袭击。十四是混凝土中配置少量的钢筋或者掺入纤维材料将混凝土的温度裂缝控制在一定的范围之内。
4.5化学反应引起的裂缝预防控制
主要的预防措施：一是选用碱活性小的砂石骨料。二是选用低碱水泥和低碱或无碱的外加剂。三是选用合适的掺和料抑制碱骨料反应。由于混凝土浇筑、振捣不良或者是钢筋保护层较薄，有害物质进入混凝土使钢筋产生锈蚀，锈蚀的钢筋体积膨胀，导致混凝土胀裂，此种类型的裂缝多为纵向裂缝，沿钢筋的位置出现。
4.6模板的支设控制
模板安装紧凑，模板的支设必须根据设计要求来确定支撑脚手架的标高。坡屋面脚手架的支设首先要进行计算，尤其是稳定性的计算。坡屋面的施工荷载要考虑水平分力的因素，脚手架要形成空间体系，并对该体系的抗侧向推力进行验算。该体系中的关键是控制水平拉杆的设置和受力立杆的传力途径，其稳定性、刚度更不容忽视。在模板曝设时，其底部的水平横梁、模板缝隙、标高、坡度是控制的重要环节。
4.7坡屋面的设计构造措施
在进行坡屋面屋脊设计时，由于该处容易产生塑性角而引起水平推力的加大，造成墙体受拉裂缝。所以在屋脊处要设置屋脊梁，坡屋面板受力主筋在屋脊处应弯起锚入屋脊梁中，深入坡面的长度不小于300mm。在坡屋面板上除板两端的负弯矩筋部位，中间需设置Φ6@300mm的构造架立筋，主要用以抵抗混凝土终凝前由于自重引起的拉裂缝，钢筋绑扎牢固规范，钢筋接缝焊接严密平滑、无焦点。在坡屋面的坡脚圈梁上部最好增加牛腿反檐，来抵抗保温层、垫层产生的滑移。由于混凝土瓦的自重较大，瓦同挂条连接处的耐久性难以保证，所以挂瓦屋面四周必须设计高度为800mm的天沟栏板或其它防坠落措施。
4.8坡屋面混凝土浇筑的质量控制
浇筑面需刷油，必须保证浇筑混凝土无漏浆现象。为防止由于混凝土水灰比打击自重产生的下流坠，需要在平行于屋脊方向每隔1.5m左右设置一道钢丝网防坠落措施，浇筑自下而上从坡脚处开始向上浇筑，屋面混凝土浇筑应从两侧檐口处同时进行，以防止脚手架因受力不对称而产生失稳;振实后表面收水初凝前必须进行第二次抹压，以消除或减少表面失水收缩和自重沉陷激流坠裂缝。在振捣浇筑严格保证无气泡蜂窝。
4.9坡屋面结构层施工注意的重点控制
屋面20mm厚1：3水泥砂浆找平层制作。坡屋面防水层在均采用高聚物改性沥青卷材防水材料，并用冷作业铺设。为防止卷材下滑，第一层应垂直屋脊子山下而上铺设，每幅卷材都要铺设屋脊大于300mm，屋脊顶应加铺500mm款条顺铺。山墙、分格缝处的卷材要压入压顶下，还要在该部位增铺加强层;在通风道、下水道、落水管和集水口、天沟等节点部位也要增设附加层，对高出屋面的结构部位，防水层高度按泛水要求施工，对存在的缝隙要用高分子嵌缝油膏封闭。
屋面的保温层多数采用自熄型高容量聚苯乙烯保温板材，该板材的施工重点是控制其材料的容量，因小容量的聚苯乙烯的刚度小，在荷载作用下容易造成瓦屋面的不均匀下陷。所以用于瓦坡屋面保温层的自熄型高容量聚苯乙烯保温板的容量不得小于18kg/m2,在保温层与防水层之间要增设泄水空，以使冷凝水能排出。泄水孔的出口距排水天沟底高度不得小于100mm。
在坡屋面结构层做好之后要严格做防水、保温连接严密做防水试验。
4.10挂瓦的质量控制
坡屋面挂瓦时搭接缝要顺着雨季的主导风向，接缝口要向下即由下向上挂瓦。瓦片的搭接相互对槽咬接紧密，每片瓦窑用钢丝穿过瓦的固定留空同挂瓦条绑扎牢，尤其是最下边的檐口处两排瓦需固定的更结实。屋面瓦挂完后在屋脊与平面的交接处、两种或多种坡面的正交处、山墙变形缝机封山泛水处、通风道及下水管道处、集水口及水落口处、排水天沟等细部节点处都要用聚合物水泥砂浆封堵严实，并用高分子嵌缝油膏密封所有缝隙。
5结束语
钢筋混凝土坡屋面施工质量控制措施，在实际工程应用中确实收到了很好的效果，保证屋面结构、浇筑质量、防水、保温等各方面质量要求。
参考文献：
1 钢筋混凝土结构设计规范.中国建筑工业出版社，1999.2.
2 鞠丽艳.混凝土裂缝抑制措施的研究进展.混凝土，2002. 5.
3 郭仕万，肖欣，赵和平.混凝土施工中的裂缝控制.山西水利科技，2000.11.
4 鞠丽艳，张雄.混凝土裂缝防治的两种新方法.施工技术，2002. 7.