探討混凝土樓板裂縫的成因及施工控制措施

王亮

（正威科技集團(tuán)有限公司 江蘇泰州 225500）

0 引言

混凝土是由砂石骨料、水泥、水及一些其他材料混合而成的，屬于非均質(zhì)脆性材料，現(xiàn)如今混凝土廣泛應(yīng)用于建筑施工，相關(guān)研究表明，建筑物結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫為必然現(xiàn)象，混凝土裂縫通過影響的抗?jié)B能力，引發(fā)鋼筋的銹蝕和混凝土的碳化等多個(gè)方面，影響建筑物的承載能力，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致安全問題，帶來一系列危害[1]。因此，需要相關(guān)人員切實(shí)分析混凝土裂縫成因，并采取科學(xué)有效的方法處理裂縫問題，在施工階段做好防治措施，出現(xiàn)裂縫問題進(jìn)行及時(shí)有效的處理，共同保障建筑物的安全。

1 混凝土樓板裂縫的成因

1.1 荷載裂縫

當(dāng)載荷施加于混凝土樓板，樓板受力的作用，會(huì)相應(yīng)地產(chǎn)生拉應(yīng)力，因此，承擔(dān)外界載荷的樓板會(huì)產(chǎn)生裂縫，裂縫沿著垂直于主拉應(yīng)力的方向即順應(yīng)樓板寬度的方向橫穿樓板的截面[2]。

此外，軸壓力以及壓應(yīng)力也會(huì)引發(fā)混凝土樓板的裂縫問題，包括在樓板頂部產(chǎn)生的水平裂縫，在與梁連接集中載荷以及支座的端部區(qū)域產(chǎn)生的斜向裂縫，受壓應(yīng)力作用產(chǎn)生裂縫時(shí)，一般是混凝土的應(yīng)變值達(dá)到了單軸受壓峰值，該裂縫危害較嚴(yán)重，需要采取科學(xué)合理的手段進(jìn)行防治。

圖1 荷載裂縫

1.2 干縮裂縫

混凝土的澆筑階段過后一周左右，此時(shí)養(yǎng)護(hù)工作結(jié)束，需要重點(diǎn)防范干縮裂縫，該類裂縫產(chǎn)生的主要原因是，混凝土樓板內(nèi)外部水分蒸發(fā)速率不同，因此樓板的內(nèi)外部會(huì)以不同的形變量發(fā)生變形。對(duì)于混凝土樓板暴露于外界環(huán)境的表面部分，水分蒸發(fā)的速率較快，會(huì)產(chǎn)生比較大的變形，相較于此，混凝土樓板內(nèi)部有著不同的環(huán)境，濕度、變形等各個(gè)方面都以較低速率進(jìn)行，此情況下產(chǎn)生的較大的干縮變形，因?yàn)榕c混凝土樓板內(nèi)部而不能正常進(jìn)行，即受到了束縛，會(huì)相應(yīng)地產(chǎn)生拉應(yīng)力，進(jìn)而形成裂縫。環(huán)境相對(duì)濕度越低，干縮現(xiàn)象越明顯，也就更容易產(chǎn)生干縮裂縫，見圖2。

圖2 干縮裂縫

1.3 溫度裂縫

溫度變化引發(fā)的樓板裂縫分為兩種情況：①表面性裂縫，其形態(tài)走向沒有固定的規(guī)律。②深層性或者貫穿裂縫，其形態(tài)為與與主筋走向一致，且裂縫的寬度大小不一，隨著溫度的變化表現(xiàn)為熱漸窄冷漸寬，主要誘因歸納如下：

水泥的水化熱是相關(guān)研究一直致力解決的問題，也是導(dǎo)致表面裂縫的關(guān)鍵原因，主要受此類裂縫困擾的為大體積混凝土結(jié)構(gòu)。對(duì)于普通混凝土而言，澆筑環(huán)節(jié)水泥產(chǎn)生的水化熱因自身結(jié)構(gòu)優(yōu)勢，較容易從自身的空隙散發(fā)到外界，不會(huì)引發(fā)溫度階梯效應(yīng)，從而使溫度應(yīng)力始終處于正常值范圍，但對(duì)于大體積混凝土而言因?yàn)樗療犭y以揮發(fā)，因此受溫度梯度下產(chǎn)生的溫度應(yīng)力影響較嚴(yán)重，而當(dāng)相應(yīng)數(shù)值超過抗拉強(qiáng)度或拉伸極限時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生裂縫。大部分貫穿裂縫是因在結(jié)構(gòu)受到急劇降溫時(shí)產(chǎn)生的，此情況下結(jié)構(gòu)發(fā)生收縮，但是無法完成即受到束縛，也就是體積脹縮受到限制，從而引發(fā)裂縫問題?；炷两Y(jié)構(gòu)受降雨、冷空氣入侵以及日落等天氣變化影響，內(nèi)部溫度降速顯著低于表面溫度降速，也會(huì)產(chǎn)生溫度梯度達(dá)到變形限度，從而形成裂縫，見圖3。

圖3 溫度裂縫

1.4 施工致裂縫

施工過程中的管理工作存在問題，施工操作存在紕漏，都不利于工程施工的嚴(yán)密性，在樓板處的混凝土澆筑階段以及后續(xù)施工存在不當(dāng)之處，便極容易引發(fā)裂縫問題，主要包括以下幾種情況：

1.4.1 鋼筋移位

在混凝土澆筑階段，對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生較大的沖擊力，再加上部分工作人員操作不規(guī)范，容易出現(xiàn)鋼筋移位的情況，對(duì)于樓板而言難以抵抗外界，容易在板底等位置產(chǎn)生裂縫，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)引發(fā)一系列安全事故。

1.4.2 澆筑振搗不當(dāng)

澆有筑振搗過程的不當(dāng)行為存在多種情況，振搗不足以及過度都是不適當(dāng)?shù)男袨?，而且未將振搗棒拔出脫離混凝土再移動(dòng)而是直接在其中拖動(dòng)，會(huì)不利于混凝土的均勻性與嚴(yán)密性，間接導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生。

1.4.3 塑性沉降

混凝土澆筑初期，混凝土為可塑狀態(tài)，其內(nèi)部固體受鋼筋阻力以及側(cè)模板摩擦阻力影響，沉降出現(xiàn)差別，進(jìn)而會(huì)產(chǎn)生裂縫，此時(shí)產(chǎn)生的裂縫會(huì)對(duì)內(nèi)部鋼筋造成不良影響，例如引發(fā)銹蝕等。其中表面水平向鋼筋上部位置、豎向墻柱結(jié)構(gòu)，尤其是水平向樓板結(jié)構(gòu)更容易產(chǎn)生沉降裂縫，而且較粗的鋼筋以及比較薄的保護(hù)層，會(huì)加劇該類現(xiàn)象。此外，沉降裂縫還受坍落度的影響，其值越大，越容易發(fā)生沉降開裂。

1.4.4 混凝土接茬工序不當(dāng)

施工縫、后澆帶等是接茬時(shí)容易出現(xiàn)差錯(cuò)的位置，如果操作不規(guī)范會(huì)容易導(dǎo)致裂縫。此外，連續(xù)澆筑混凝土?xí)r，若各澆筑期間隔較長的時(shí)間，容易形成冷縫，也會(huì)引發(fā)接茬裂縫。

1.4.5 施工堆載過早或過于集中

當(dāng)施工工期較短時(shí)，單層結(jié)構(gòu)的具體施工時(shí)間受限，在完成對(duì)頂板的混凝土澆筑工序初期，此時(shí)混凝土的強(qiáng)度較低，就立即繼續(xù)進(jìn)行上層施工工作，因此會(huì)導(dǎo)致不均勻沉降，可能引發(fā)后續(xù)的裂縫變形等問題。同時(shí)對(duì)于施工層堆料的安排存在不當(dāng)之處，使其承受較大的集中荷載進(jìn)而引發(fā)變形以及裂縫等問題。

1.5 配合比導(dǎo)致耐久性裂縫

耐久性裂縫給混凝土結(jié)構(gòu)帶來的影響是巨大的，產(chǎn)生的原因主要是含有較大量的堿、氯離子等會(huì)給混凝土帶來危害的物質(zhì)離子。使用高堿水泥或含大量氯離子的外摻劑，會(huì)干擾堿骨料反應(yīng)的正常進(jìn)行，所得產(chǎn)物體積膨脹至脹裂，裂縫繼續(xù)發(fā)展至結(jié)構(gòu)表面，會(huì)產(chǎn)生裂縫。堿骨料反應(yīng)裂縫深入到結(jié)構(gòu)內(nèi)部，并不只是在表層，會(huì)嚴(yán)重影響構(gòu)件的剛度。

圖4 鋼筋銹蝕裂縫

2 混凝土樓板裂縫的控制措施

2.1 控制原材料的使用

減少樓板處混凝土出現(xiàn)裂縫可以從材料著手，選擇材料時(shí)應(yīng)該優(yōu)先選擇抗裂性能優(yōu)良的材料，基于此做進(jìn)一步的配合比優(yōu)化設(shè)計(jì)，進(jìn)而選取合適的材料。具體而言，水化熱較低的水泥如粉煤灰水泥應(yīng)該作為第一選擇，或者向選用的水泥中加入適量的粉煤灰等可以幫助混凝土免收水化熱干擾的物質(zhì)，同時(shí)，為了徹底解決大體積混凝土中的溫差作用帶來的不良反應(yīng)，可以選擇膨脹性能優(yōu)良的水泥，此外，為了控制堿骨料的反應(yīng)，砂石的選擇也需要符合科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)優(yōu)先選取低堿或無堿砂石材料，以保障混凝土樓板的強(qiáng)度[3]。

2.2 混凝土配合比的設(shè)計(jì)

為了減少樓板的裂縫問題，需要控制好混凝土的徐變以及水化熱等方面，因此對(duì)混凝土的配比設(shè)計(jì)工作需要做好科學(xué)合理。具體設(shè)計(jì)時(shí)可以參照以下原則：首先，應(yīng)該嚴(yán)格控制水泥的生產(chǎn)用量，水泥石的空隙率受水灰比影響，較小的水灰比可以有效減少混凝土的收縮變形，從而減少樓板的裂縫問題產(chǎn)生。其次，對(duì)于骨料方面，粗骨料若存在砂粒過小、級(jí)配不良或大空隙等不良情況會(huì)增加拌合用水的用量以及水泥用量，還有可能降低混凝土強(qiáng)度，對(duì)抗凍性、抗?jié)B性能的追求也會(huì)受到影響；細(xì)骨料的砂粒過小會(huì)導(dǎo)致混凝土后期收縮量的大幅增大，而且其中有機(jī)質(zhì)含量過多則會(huì)不利于水泥硬化的進(jìn)程，使得樓板處混凝土的強(qiáng)度尤其是早期強(qiáng)度降低，更易產(chǎn)生樓板裂縫[3]。而且粗骨料的體積比例對(duì)混凝土強(qiáng)度影響較大，該比例越大，對(duì)應(yīng)的混凝土強(qiáng)度就越大，對(duì)于收縮變形的束縛力就越大，因此，進(jìn)行配合比相關(guān)設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)于粗骨料的體積比例需要嚴(yán)格控制。

2.3 控制樓板處混凝土的澆筑

樓板處大體積混凝土具體施工的澆筑環(huán)節(jié)非常重要，對(duì)澆筑的種類、順序和方式有著嚴(yán)格的硬性規(guī)定，需要施工企業(yè)加以遵守，保障澆筑工序的質(zhì)量?；炷翗前宓臐仓?yīng)該保證2h以內(nèi)的間隔時(shí)間。為了保障振搗的嚴(yán)密性，在振搗時(shí)若需要移動(dòng)振搗棒，其半徑不能超過400mm，并且其需要插入50mm以上的深度。對(duì)于分層混凝土完成二次振搗后，再繼續(xù)下一層的澆筑，以確保閉合性，而且兩層之間的交界部位必須振搗到位。

2.4 加強(qiáng)混凝土的養(yǎng)護(hù)

對(duì)于樓板處混凝土養(yǎng)護(hù)工作是否到位，以及后續(xù)投入應(yīng)用的具體溫度與濕度，混凝土的徐變、收縮等各方面變形程度有著重要影響。為了減少內(nèi)外溫差帶來的不利影響，提高混凝土抗力強(qiáng)度，需要加快樓板處混凝土內(nèi)部水化作用。因此，需要提升養(yǎng)護(hù)溫度，加大樓板處混凝土所處環(huán)境的濕度，降低徐變與收縮變形。為了做好相關(guān)保溫保濕工作，在澆筑階段，應(yīng)防范混凝土表面因脫水而引發(fā)的裂縫問題。

3 結(jié)論

樓板裂縫問題普遍存在于在現(xiàn)如今建筑工程中，一旦處理不及時(shí)或者處理不當(dāng)，會(huì)直接建筑物使用功能，影響工程質(zhì)量，甚至?xí)?duì)人類的生產(chǎn)生活帶來不良后果，混凝土樓板出現(xiàn)裂縫來源于很多方面，因此需要相關(guān)人員做到科學(xué)分析其形成原因，在樓板建設(shè)過程中做好相關(guān)防護(hù)措施，結(jié)合科學(xué)有效的樓板裂縫加固處理技術(shù)，及時(shí)做好修護(hù)工作，延緩樓板使用壽命，將裂縫問題及引發(fā)的相關(guān)損失降低到最小。