論現(xiàn)澆陽臺欄板裂縫產(chǎn)生機(jī)理及防治措施

王慶余 師紅雨

1 概述

整體現(xiàn)澆欄板式陽臺與欄桿式陽臺相比，具有防止物體不慎從陽臺欄桿間隙墜落傷人的優(yōu)點，故近幾年來被廣泛在多層及高層住宅樓設(shè)計使用。但欄板式陽臺的陽臺欄板自身卻有容易產(chǎn)生裂紋的缺點，不僅影響美觀，降低了欄板自身耐久性，也存在欄板風(fēng)化碎裂脫落傷人的安全隱患，縮短了欄板的壽命，還會給人們心理造成一定的影響，所以，如何消除裂紋就成為施工者普遍關(guān)心的一項技術(shù)難題。

欄板裂紋的一個最顯著的特征，就是出現(xiàn)位置的規(guī)律性，一般從挑梁的兩端附近開始向上蔓延，呈發(fā)射狀，裂紋的深度及長度因混凝土的型號及施工工藝不同而不同，下面就以裂紋位置特征為突破口，從陽臺自身結(jié)構(gòu)形式、受力分布情況及施工工藝分析裂紋產(chǎn)生的原因，然后結(jié)合混凝土的性質(zhì)，找到影響現(xiàn)澆板表面拉應(yīng)力各種因素，再對癥下藥，找出解決這一難題的有效方法。

圖1 欄板裂紋示意圖

2 整體現(xiàn)澆欄板式陽臺欄板裂紋成因分析

目前陽臺多為現(xiàn)澆挑梁式，欄板豎向鋼筋直接插入下部挑梁或邊梁內(nèi)生根。隨后隔一定的施工間隙后，二次支模澆筑欄板混凝土。鑒于上述情況，在這里將從以下幾個方面進(jìn)行系統(tǒng)分析:

1)從結(jié)構(gòu)形式和正常使用情況下的工況分析。從結(jié)構(gòu)上來看，陽臺欄板在澆筑后，便和下面的陽臺梁形成一個整體，變成上部又薄又高異形斷面梁。在正常使用情況下，挑梁、邊梁在自重及上部加荷后，挑梁、邊梁會產(chǎn)生徐變，并在欄板內(nèi)局部產(chǎn)生拉應(yīng)力。該拉應(yīng)力與欄板混凝土自身收縮應(yīng)力二者組合后便會在現(xiàn)澆欄板的拉應(yīng)力集中處或施工原因造成薄弱斷面處，因內(nèi)拉應(yīng)力σ達(dá)到并超過欄板混凝土拉應(yīng)力ft極限而開裂。經(jīng)過對大量的工程實例觀察和系統(tǒng)的分析得出陽臺欄板裂紋部位有如下特點:挑梁上部陽臺側(cè)面欄板位置一般集中在挑梁根部、陽臺前立面欄板裂紋一般在陽臺挑梁端頭上部(如圖1所示)。通過建立力學(xué)模型分析(如圖2所示)，不難看出陽臺欄板裂紋正好與拉應(yīng)力集中的部位吻合。

圖2 欄板拉應(yīng)力σ示意圖

2)從鋼筋構(gòu)造來看，雖深梁斷面高度較大但深梁上部欄板處寬度一般卻只有60 mm～80 mm，深梁上部欄板處配筋往往也較小，且僅僅是構(gòu)造配筋。這造成深梁上部欄板處受拉區(qū)成為了薄弱斷面，結(jié)構(gòu)自身難以抵抗拉應(yīng)力，就容易產(chǎn)生裂紋。

3)從實際施工的先后順序來看，陽臺挑梁、邊梁施工在前，而陽臺欄板是二次澆筑。這樣一來由于先前施工的陽臺梁已經(jīng)凝固收縮完畢與二次施工的欄板混凝土收縮時間上不同步，這樣會在欄板內(nèi)部因收縮而產(chǎn)生拉應(yīng)力。

4)從施工者的人為因素來看，陽臺欄板為薄壁構(gòu)件，施工時不但技術(shù)難度大，而且思想上也容易疏忽，甚至在施工時為了便于澆筑混凝土私自改變水灰比加大用水量以增加混凝土的流動性，改變混凝土自身的配比，加大了混凝土的干縮，也降低了混凝土的抗拉強(qiáng)度。

3 控制整體現(xiàn)澆欄板式陽臺裂紋的理論方法

在這里我們不難看出，造成陽臺欄板開裂由多因素共同造成，現(xiàn)就把各因素控制辦法闡述如下:

1)陽臺挑梁、邊梁相當(dāng)于陽臺欄板基礎(chǔ)，要減小陽臺梁變形對陽臺欄板的影響可從兩方面下手:a.在設(shè)計之初，應(yīng)該預(yù)估陽臺因受力產(chǎn)生的最大形變，以及該形變對陽臺欄板造成的影響等進(jìn)行系統(tǒng)考慮，并盡最大可能提高陽臺梁的剛度。b.欄板施工盡量與挑梁邊梁施工有一定技術(shù)間隔，等施工和裝修加載后再施工欄板，以便把對欄板應(yīng)力影響降到最低。

圖3 欄板伸縮縫構(gòu)造示意圖

2)從設(shè)計構(gòu)造來看，陽臺欄板施工后與下部陽臺梁形成整體異形深梁，該結(jié)構(gòu)極易因受力而開裂紋。為了從結(jié)構(gòu)上改變這種不利影響，可采取以下措施:a.可在應(yīng)力集中的地方設(shè)置伸縮縫(具體構(gòu)造詳見圖3)。但應(yīng)該注意伸縮縫的后期裝修期間的處理。如果陽臺封閉此處欄板上部的窗也要采取構(gòu)造措施。b.在欄板配筋上，可適當(dāng)在陽臺欄板原構(gòu)造配筋的基礎(chǔ)上，針對欄板受拉區(qū)增加抗裂配筋。因為鋼筋彈性模量約為混凝土彈性模量的10倍，加強(qiáng)配筋亦可有效約束混凝土開裂。c.采用膨脹后澆帶:從設(shè)計構(gòu)造出發(fā)，也可在應(yīng)力集中的部位設(shè)置300 mm寬的膨脹后澆帶，待28 d以后，裝修施工前及時用高一級標(biāo)號的膨脹混凝土二次澆筑。這樣雖然麻煩，但也能收到良好的效果。

3)從施工和材料出發(fā)，解決欄板裂紋問題因素較多，且比較繁雜，現(xiàn)逐一詳細(xì)剖析:a.徐變:針對因挑梁、邊梁混凝土徐變引起欄板產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力而導(dǎo)致欄板開裂就得從如何控制欄板下部梁的徐變著手。影響混凝土徐變因素很多但歸納起來主要有以下幾個方面:第一，混凝土水灰比及單位水泥用量。水灰比越大，徐變值也越大。在水灰比相同時，水泥用量越多，徐變值越大。要控制挑梁、邊梁的徐變就要嚴(yán)格控制施工時混凝土的水灰比及單位水泥用量。第二，所受應(yīng)力及加荷齡期?；炷撂袅?、邊梁所受應(yīng)力越大，最終徐變值也越大。當(dāng)應(yīng)力小于強(qiáng)度極限的50%時，徐變與應(yīng)力成正比。加荷時混凝土的齡期越長，最終徐變值越小。這是由于混凝土硬化初期，水泥石中所含的膠凝體較多。所以要控制挑梁、邊梁的徐變，就要使欄板施工應(yīng)與挑梁、邊梁施工完畢并加荷受力之間應(yīng)有足夠間隙。其間隙時間至少應(yīng)在一個月以上。這樣施工欄板時挑梁、邊梁在自重及受荷后已基本徐變完畢而不至于引起欄板內(nèi)產(chǎn)生過高的應(yīng)力導(dǎo)致欄板開裂。第三，彈性模量。梁混凝土的標(biāo)號越低，混凝土彈性模量越小，徐變越大，所以提高挑梁、邊梁混凝土的標(biāo)號增大混凝土彈性模量也會抑制欄板裂紋的產(chǎn)生。第四，養(yǎng)護(hù)條件?；炷潦芎汕梆B(yǎng)護(hù)溫度越高，濕度越大，水泥水化作用就越充分，徐變值就越小。這樣也就減少欄板裂紋的產(chǎn)生幾率。b.收縮:針對因欄板混凝土自身收縮產(chǎn)生裂紋，就得從控制欄板混凝土自身收縮入手。根據(jù)混凝土收縮的成因大致可把混凝土收縮分為三類:第一類，化學(xué)收縮。在水泥水化過程中，由熟料礦物轉(zhuǎn)變成水化生成物，其水泥—水體系水化后的體積小于反應(yīng)前物質(zhì)的總體積，致使混凝土產(chǎn)生收縮。這種化學(xué)收縮隨混凝土硬齡期的延長而增加，在40 d內(nèi)收縮值增長較快，以后漸趨穩(wěn)定?；瘜W(xué)收縮是不可恢復(fù)的，水泥用量過多在混凝土內(nèi)部可產(chǎn)生微細(xì)裂紋。第二類，溫度變形?；炷恋臒崦浝淇s的變形稱為溫度變形?；炷恋臏囟扰蛎浵禂?shù)約為1×10－5即溫度下降1℃，每1 m收縮0.01 mm。第三類，干濕變形?；炷恋臐衩浉煽s變形是由于混凝土內(nèi)水分變化引起的。當(dāng)混凝土長期在水中硬化，會引起微小的膨脹，這是由于混凝土中膠體粒子吸附水膜增厚，使膠體粒子間距增大所致。當(dāng)混凝土在干燥空氣中硬化，所引起的干縮是由于內(nèi)部吸附水分蒸發(fā)而引起凝膠體失水產(chǎn)生緊縮，以及游離水分蒸發(fā)使毛細(xì)管內(nèi)負(fù)壓增大而產(chǎn)生的體積收縮?；炷翝衩涀冃瘟亢苄。瑢诎逡话銦o破壞作用。但干縮變形對混凝土危害較大，干縮能使混凝土出現(xiàn)拉應(yīng)力而導(dǎo)致欄板開裂嚴(yán)重影響混凝土的耐久性。故第三類干濕變形應(yīng)成為控制重點，通過試驗可知，影響干縮變形的主要因素有以下幾方面:混凝土單位用水量。當(dāng)水灰比相同時，單位用水量越多，混凝土干縮變形也越大，因干縮變形主要是由于水泥漿收縮引起，故控制欄板混凝土開裂就要嚴(yán)格控制混凝土單位用水量;水灰比。混凝土的水灰比越大，水泥漿就越稀，硬化后引起的毛細(xì)管增多，其干縮率也越大。所以控制欄板混凝土開裂就要嚴(yán)格控制混凝土水灰比。但為了使混凝土在減少用水量情況下仍具有較好流動性可加入減水抗裂外加劑;水泥的品種及細(xì)度。水泥的品種不同，混凝土的干縮率也不同，火山灰水泥干縮率最大，礦渣水泥干縮率又大于普通水泥。水泥的顆粒越細(xì)一般混凝土干縮率越大。要控制欄板混凝土開裂就要盡量選擇收縮比較小的水泥;砂石骨料。砂石在混凝土中形成骨架，不僅本身收縮小，而且對水泥漿收縮有一定的抵抗作用，故砂石含量越多混凝土的干縮率越小。這樣一來控制砂石含量也能有效地控制欄板混凝土開裂;成型振搗及養(yǎng)護(hù)條件。施工時振搗密實，便提高了混凝土密實度，這樣也可減少混凝土收縮增加混凝土抗裂性。另外在養(yǎng)護(hù)方面亦很關(guān)鍵，在水中養(yǎng)護(hù)及潮濕條件下養(yǎng)護(hù)，可以大大減小混凝土干縮變形。試驗表明混凝土在相對濕度分別為70%，50%的空氣中養(yǎng)護(hù)，其干縮率分別為水中6倍，7倍。故采用濕熱處理養(yǎng)護(hù)對控制欄板混凝土開裂也有重要的意義。

4 結(jié)語

經(jīng)過以上系統(tǒng)研究分析后，在這里得到了一整套陽臺欄板裂紋治理理論。后將該理論應(yīng)用在安陽市工銀小區(qū)和安陽市園丁園小區(qū)等小區(qū)欄板施工實踐過程中，均取得了良好的效果?？傊?，在實際應(yīng)用中要結(jié)合實際情況靈活掌握，多措施并舉，才能達(dá)到最佳效果。

［1］ 郭繼武.混凝土結(jié)構(gòu)與砌體結(jié)構(gòu)［M］.北京:高等教育出版社，1995.

［2］ 薄遵彥.建筑材料［M］.北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社，1994.