現(xiàn)澆混凝土樓板裂縫成因及預防措施

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(太原市建設工程質(zhì)量監(jiān)督站，山西 太原 030009)

1 概述

隨著經(jīng)濟的發(fā)展與技術的不斷進步，房屋建筑的設計理念日趨完善，施工技術也不斷成熟，現(xiàn)澆混凝土樓板結(jié)構(gòu)以其整體性好、良好的抗震性能與較短的施工周期取代預制樓板結(jié)構(gòu)和磚混結(jié)構(gòu)，成為主流的建筑結(jié)構(gòu)形式。在提高抗震性與整體性的同時，現(xiàn)澆混凝土樓板裂縫成為廣大技術人員關切的問題之一，這些裂縫的存在不僅影響建筑物的觀感和使用性能，而且容易誘發(fā)鋼筋銹蝕，嚴重影響混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性，甚至給結(jié)構(gòu)安全埋下隱患。此外，處理這些裂縫需耗費大量的時間與資源，因此從源頭分析這些裂縫產(chǎn)生的原因，如何避免裂縫的產(chǎn)生和進一步發(fā)展顯得至關重要。

2 現(xiàn)澆樓板裂縫常見形態(tài)及特征

現(xiàn)澆混凝土樓板裂縫是目前混凝土諸多病害中較難根治的一種，其成因復雜，因此需要對不同位置的裂縫進行具體分析，提出有針對性的預防措施。

據(jù)統(tǒng)計，在現(xiàn)澆混凝土樓板中，裂縫的主要表現(xiàn)形式及形態(tài)包括以下幾種：

1)現(xiàn)澆板角部45°裂縫，呈斜向發(fā)展。此類型裂縫較為普遍的出現(xiàn)在墻角位置及內(nèi)外墻交界處，多數(shù)裂縫穿透樓板貫通發(fā)展，裂縫形態(tài)主要表現(xiàn)為中間寬、兩頭窄，與外墻45°斜交。通常情況下，斜裂縫有2條左右，樓板底面也至少會有1條，樓板底部裂縫通常位于二者之間或與其中一條重合。

2)樓板跨中通長裂縫，呈直線發(fā)展。此類裂縫一般與板的長邊或者短邊平行，具體分布位置與數(shù)量具有一定的隨機特征，但通常以縱向和橫向居多。橫向裂縫與現(xiàn)澆板短邊平行，縱向裂縫與長邊平行。在大跨度結(jié)構(gòu)中，其跨中位置為裂縫多發(fā)處，裂縫形式以橫向為主、縱向為輔。在連續(xù)長橫墻附近裂縫通常表現(xiàn)為縱向特征，附帶現(xiàn)澆板面會出現(xiàn)不規(guī)則發(fā)散裂縫。

3)穿線管附近裂縫。此類裂縫常出現(xiàn)在埋設管線的位置，一般順著管線方向開裂，表現(xiàn)為上下貫通、寬度較大。如在天花板上的吊燈附近，由此可以推斷此類裂縫與預埋管線的方式不當有重要關系。

4)支座邊裂縫。此類裂縫通常出現(xiàn)在跨度較大的區(qū)域，比如大廳板頂位置。裂縫多數(shù)與支座方向平行，有些呈現(xiàn)貫通特征，表現(xiàn)為板面縫寬大于板底縫寬，具有顯著的彎曲受拉特征。

5)負彎矩鋼筋端頭處的裂縫，一般出現(xiàn)在現(xiàn)澆板邊緣，呈直線發(fā)展。

6)其他不規(guī)則裂縫。這些裂縫有些是表面裂縫，有些是貫穿裂縫，且大多數(shù)寬度不超過0.3 mm。

統(tǒng)計表明，超過70%的裂縫出現(xiàn)在混凝土澆筑后的6個月之內(nèi)，其后產(chǎn)生的裂縫數(shù)量較少。

3 裂縫成因分析

3.1 材料原因

1)水泥中的生石灰或氧化鎂等材料的存在，會引發(fā)混凝土水化后體積快速膨脹，產(chǎn)生收縮裂縫。

2)骨料中的含泥量會在混凝土干燥的過程中引起不均勻收縮，產(chǎn)生網(wǎng)狀裂縫，此類裂縫多為不規(guī)則裂縫，且為非結(jié)構(gòu)性裂縫。

3)混凝土中的粗骨料如安山巖、玄武巖等材料易與水泥產(chǎn)生化學反應，生成堿—硅凝膠，這種材料具有很強的膨脹性，引起混凝土現(xiàn)澆板發(fā)生膨脹破壞，從而產(chǎn)生裂縫。

4)混凝土要求具有較好的和易性，尤其是商品混凝土，為了便于澆筑，配制出的混凝土通常具有流動性好和坍落度大等特點。同時相應的也容易產(chǎn)生粗骨料和砂漿分布不均的現(xiàn)象，混凝土脫水收縮過程中，極易形成表面裂縫。

3.2 設計原因

1)建筑平面設計不當。

當前建筑形式追求個性多變，造成結(jié)構(gòu)形式也較為復雜，容易產(chǎn)生應力集中現(xiàn)象，引起混凝土板局部開裂。此種類型的裂縫多數(shù)出現(xiàn)在線形突變處，比如外立面轉(zhuǎn)角、樓梯間、天井等薄弱部位。過長的現(xiàn)澆板長度以及過大、過小的伸縮縫間距會引起混凝土收縮產(chǎn)生拉應力集中在跨中部位，從而產(chǎn)生橫向裂縫。

2)結(jié)構(gòu)形式的影響。

經(jīng)統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，純剪力墻結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫的概率及數(shù)量較框架結(jié)構(gòu)大，雙向板出現(xiàn)裂縫的概率及數(shù)量較單向板大，這是由于不同的結(jié)構(gòu)形式中現(xiàn)澆板所受約束不同所致。具體來說，對于純剪力墻結(jié)構(gòu)，現(xiàn)澆板四周的約束相比框架結(jié)構(gòu)的來說更大，從而引起的次內(nèi)力更大，更易產(chǎn)生裂縫。

3)現(xiàn)澆板設計參數(shù)的影響。

當前的房屋建筑結(jié)構(gòu)設計理念中，追求輕巧美觀的結(jié)構(gòu)形式儼然成為一種趨勢。尤其在一些大跨度結(jié)構(gòu)設計中，為減輕結(jié)構(gòu)自重，通常把現(xiàn)澆板做的十分輕巧，達到美觀效果的同時，結(jié)構(gòu)的剛度也得到了很大的削弱。剛度降低，下?lián)暇蜁兇?，加之混凝土徐變的效應，當現(xiàn)澆板底部拉應力超過混凝土的抗拉極限強度時，就會引起開裂。若提高混凝土強度，縱然可以提高混凝土的抗拉極限強度，但必然要加大水泥用量，帶來收縮徐變的問題，引起開裂。

3.3 施工原因

施工過程中諸如臨時荷載、養(yǎng)護條件不足、結(jié)構(gòu)薄弱環(huán)節(jié)處理不當?shù)纫蛩貙炷连F(xiàn)澆板產(chǎn)生裂縫具有很大的影響，具體分析如下：

1)施工臨時荷載的影響。

GB 50204—1992混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗收規(guī)范第4.5.4條規(guī)定“在已澆筑的混凝土強度未達到1.2 N/mm2以前，不得在其上踩踏或安裝模板及支架”。在當前施工工期普遍較為緊張的情況下，第1天澆筑混凝土，第2天就開始進行砌筑是常見現(xiàn)象，加之澆筑后的樓板可能隨時承受臨時施工荷載，養(yǎng)護條件不到位等因素，嚴重影響了混凝土的密實性?，F(xiàn)澆板混凝土并非勻質(zhì)材料，其組成也相當復雜，在施工荷載的擾動下，容易給結(jié)構(gòu)留下“先天缺陷”，產(chǎn)生裂縫與變形。

2)施工養(yǎng)護條件的影響。

根據(jù)國內(nèi)有關試驗，處于濕潤養(yǎng)護條件下的混凝土極限抗拉強度較干燥環(huán)境養(yǎng)護的大20%～50%。曾有國外學者開展關于養(yǎng)護條件與混凝土耐久性的課題研究，結(jié)果表明：養(yǎng)護條件的差異可以較大程度的改變混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)、浸透性與吸水性。尤其對于混凝土現(xiàn)澆板這種表面系數(shù)較大的構(gòu)件，在凝固初期，由于表面水分流失快，混凝土強度低，自身不能夠抵消內(nèi)部張力，故容易產(chǎn)生裂縫。

3)施工薄弱環(huán)節(jié)處理不當?shù)挠绊憽?/p>

混凝土的澆筑過程并非連續(xù)，而是分階段、分步驟進行，尤其對于大跨度混凝土結(jié)構(gòu)，施工接縫處的接槎屬于薄弱部位，新舊混凝土連接處若不能得到妥善處理，極易在該部位產(chǎn)生收縮裂縫。對于預埋管線部位，施工質(zhì)量難以保證，有的多管線交叉，嚴重削弱了混凝土的有效截面，致使混凝土現(xiàn)澆板剛度降低，抵抗變形的能力減弱，在溫度應力或混凝土收縮時，容易在該處產(chǎn)生裂縫。

4 現(xiàn)澆樓板裂縫的預防措施

裂縫作為工程結(jié)構(gòu)中最為常見的一種病害，具有形成原因復雜、分布范圍廣和根除難度大等特點，裂縫控制是一門綜合性很強的學科，也是當前國內(nèi)外學者研究的熱點之一。結(jié)合工程實際，現(xiàn)從材料、設計和施工等方面對混凝土裂縫采取以下預防控制措施。

4.1 材料方面

原材料是混凝土現(xiàn)澆板產(chǎn)生裂縫的主要內(nèi)因，因此在原材料選擇方面應采用以下措施避免現(xiàn)澆樓板產(chǎn)生裂縫：

1)有關研究表明，每立方米混凝土水泥用量增減10 kg，產(chǎn)生的水化熱將會使混凝土的溫度相應升高或降低1 ℃。因此優(yōu)先選用低熱礦渣硅酸水泥，可以達到減少水泥用量、充分利用混凝土后期強度的目的。

2)根據(jù)施工現(xiàn)場具體情況確定混凝土配合比。通過采用級配良好的粗骨料、嚴格控制水泥用量、減少混凝土中含泥量等方法，確定合理的混凝土施工配合比，有助于提高混凝土的抗裂強度。

3)適當摻加粉煤灰和外加劑。有關試驗表明，在混凝土中摻加20%的粉煤灰，可以將混凝土水化熱溫度降低30%以上。外加劑具有減水和分散作用，提高強度的同時可以有效降低用水量，降低水化熱溫度，延遲放熱高峰的出現(xiàn)時間，減少溫度梯度過大引起的裂縫。

4.2 設計方面

為降低設計因素對混凝土現(xiàn)澆板開裂的影響，可以采用以下措施預防裂縫的出現(xiàn)和開展。

1)減小現(xiàn)澆板長度，通過設置伸縮縫將建筑物分割成多個單元，達到減少約束作用帶來的不利影響。

2)采用小直徑、小間距配筋的方式進行結(jié)構(gòu)設計，防止產(chǎn)生寬度和深度較大的裂縫。多數(shù)情況下，此種形式的配筋可以將數(shù)量少、寬度深度較大的裂縫轉(zhuǎn)化為數(shù)量多、寬度深度較小的裂縫，從而達到控制裂縫發(fā)展的目的。

3)實踐證明，建筑角部配筋采用雙層雙向配筋，可以有效減少45°斜裂縫的出現(xiàn)和轉(zhuǎn)移。

4)建筑設計應盡量避免不規(guī)則形式，若不可避免時應在突變處增加拉梁等構(gòu)件，并增加配筋，消除應力集中所造成的不利影響。

5)建筑結(jié)構(gòu)應在追求輕巧美觀的同時加強結(jié)構(gòu)剛度的考慮，采取適當增加板厚、適當提高混凝土強度、減小預埋管線對截面的削弱等措施，抵抗和消除建筑結(jié)構(gòu)剛度不足引起的下?lián)狭芽p。

4.3 施工方面

1)嚴格規(guī)范施工過程，避免混凝土凝固過程中受到擾動。流水施工作業(yè)應采用小流水段進行施工，混凝土現(xiàn)澆板在凝固初期應避免上人和機械設備，砌筑時間節(jié)點應選擇在混凝土強度達到或超過5 N/mm2后。為保證工期，混凝土可采取早強措施，確?；炷敛辉谠缙谑軗p。模板不宜拆除過早，一般應在上一層樓板混凝土澆筑完畢后再拆除下層模板，防止新澆筑的混凝土在振搗過程中，外力和振動過大引起下層結(jié)構(gòu)發(fā)生荷載重分布或局部集中。

2)改善養(yǎng)護工藝，減少混凝土收縮。養(yǎng)護條件的好壞在混凝土凝固初期起到至關重要的作用。施工過程應按照規(guī)范要求，在規(guī)定的養(yǎng)護時間進行養(yǎng)護，現(xiàn)場可設定專人進行管理。具體措施上可采用噴霧器將水均勻噴灑在混凝土現(xiàn)澆板表面，這種做法既不影響下道工序，又可起到良好的養(yǎng)護效果，且水分分布較為均勻?；炷林械乃嘣诔睗癍h(huán)境下可充分水化，提高了混凝土的抗拉極限強度，限制裂縫的產(chǎn)生。

3)重視薄弱環(huán)節(jié)的處理，預防裂縫產(chǎn)生。施工過程中應對施工縫、預埋管線部位和變形縫等薄弱環(huán)節(jié)進行嚴格處理，必要的情況下可以制定專項施工方案，做好現(xiàn)場技術交底，嚴格按照規(guī)程作業(yè)，確保薄弱環(huán)節(jié)不產(chǎn)生影響結(jié)構(gòu)安全性的裂縫。

5 結(jié)語

鋼筋混凝土現(xiàn)澆樓板裂縫是當前工程界較難克服的“頑疾”之一，綜合來說，裂縫產(chǎn)生的原因主要源于材料本身、設計和施工等方面的缺陷。相對于裂縫產(chǎn)生后的后期處理，應該提倡采取“預防為主、防治結(jié)合”的策略，本文從以上三個方面進行了較為系統(tǒng)的梳理和分析，針對不同原因提出了相應的預防措施，對于減少混凝土現(xiàn)澆板裂縫具有一定的實際工程意義。