現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板裂縫分析與防治措施

丁東升

(鄭州鐵路局鄭州建筑段，河南 鄭州 450052)

混凝土在工程建設(shè)中被廣泛應(yīng)用，然而混凝土的裂縫較為普遍，在各種結(jié)構(gòu)工程中裂縫幾乎無(wú)所不在，盡管我們采取各種措施，但裂縫依然時(shí)有出現(xiàn)。由于各種收縮引起的混凝土開(kāi)裂縫問(wèn)題一直是混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制的重點(diǎn)和難點(diǎn)。對(duì)于絕大多數(shù)的收縮裂縫可以通過(guò)施工作業(yè)得到有效防治，下面對(duì)現(xiàn)澆混凝土樓板收縮開(kāi)裂進(jìn)行說(shuō)明，并提出有關(guān)的防治措施。

一、住宅現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板裂縫產(chǎn)生的原因

混凝土的收縮變形是混凝土的固有特性，是由于混凝土中所含水分變化、化學(xué)反應(yīng)以及溫度變化等因素引起的體積縮小，常見(jiàn)的有自收縮、沉降收縮、塑性收縮、干燥收縮、溫度收縮、化學(xué)收縮、碳化收縮等類(lèi)型。影響混凝土收縮的因素主要有水泥品種、骨料品種和含泥量、混凝土配合比、外加劑種類(lèi)及摻量、介質(zhì)濕度和養(yǎng)護(hù)條件等?；炷恋南鄬?duì)收縮量主要取決于水泥品種、水泥用量和水灰比，絕對(duì)收縮量除與這些因素有關(guān)外，還與構(gòu)件施工時(shí)最大連續(xù)邊長(zhǎng)成正比。當(dāng)現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板收縮受到其支承結(jié)構(gòu)的約束，板內(nèi)拉應(yīng)力超過(guò)混凝土的極限抗拉強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生裂縫。

(一)澆筑初期的凝縮變形

凝縮變形產(chǎn)生的裂縫發(fā)生在混凝土結(jié)硬前最初幾小時(shí)內(nèi)。這種裂縫有兩類(lèi):一類(lèi)是由于塑性混凝土下沉產(chǎn)生的裂縫，在梁、板中都有可能產(chǎn)生;另一類(lèi)是塑性收縮裂縫，常出現(xiàn)在板中，裂縫呈不規(guī)則的細(xì)微裂縫。

混凝土澆筑后，相對(duì)密度不一的原材料在重力或其他外力(振動(dòng))作用下，骨料下沉水泥漿上升，特別是水泥漿中比重較輕的摻合料等上升，并擠出部分水分和空氣，這種沉降直至混凝土硬化后才停止;當(dāng)沉降收縮產(chǎn)生的拉應(yīng)力大于沉降部分混凝土的張拉應(yīng)力時(shí)，混凝土就產(chǎn)生裂縫。

塑性收縮裂縫并不受混凝土中鋼筋的影響，影響塑性收縮裂縫的主要因素是混凝土表面的干燥速度，當(dāng)水分蒸發(fā)速度超過(guò)了泌水速度時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生這種裂縫。在高風(fēng)速、低濕度、高氣溫和高混凝土溫度等情況下，水份蒸發(fā)更快，表面更容易產(chǎn)生塑性收縮。塑性收縮裂縫持續(xù)時(shí)間較短，分布不規(guī)則，易出現(xiàn)龜裂狀;塑性收縮裂縫的表面寬度有的可達(dá)1～2mm。這種裂縫在自由支承板的四角處則很少出現(xiàn)，因?yàn)榻遣康母煽s不受約束;相反，如板的邊緣受到約束，則將出現(xiàn)與板邊呈45°的一系列平行裂縫。

(二)硬化過(guò)程中的干縮和水化作用引起的自身收縮

自身收縮與干縮一樣，它是由于水的遷移而引起的。干縮主要是由于混凝土終凝后內(nèi)部水泥石的孔隙(氣孔、毛細(xì)孔、凝膠孔)水分蒸發(fā)而產(chǎn)生;干縮量隨齡期逐漸增長(zhǎng)。

混凝土在硬化初期，水泥水化所產(chǎn)生的大量水化熱使混凝土中心溫度急劇增溫，而混凝土表面和邊界受外界氣溫影響溫度較低，這種較大的內(nèi)外溫差，使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力，面層產(chǎn)生拉應(yīng)力;當(dāng)該拉應(yīng)力超過(guò)混凝土抗拉極限強(qiáng)度時(shí)，混凝土表面產(chǎn)生裂縫。

由于混凝土中水泥水化物與空氣中的水、二氧化碳發(fā)生化學(xué)反應(yīng)稱為碳化，由此產(chǎn)生的收縮稱為碳化收縮;在混凝土澆筑硬化初期，混凝土的碳化收縮很小;而在后期，混凝土的碳化收縮明顯增大。

由水泥水化反應(yīng)過(guò)程引起的混凝土體積變小稱為化學(xué)收縮;水泥水化反應(yīng)所產(chǎn)生的水化凝膠物體積小于水泥與水的體積之和。

(三)現(xiàn)澆板強(qiáng)度不足施加荷載引起的裂縫

《混凝土結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》規(guī)定，混凝土強(qiáng)度達(dá)到1.2兆帕前，不得在其上踩踏或安裝模板及支架。但有的工程為了搶時(shí)間，趕進(jìn)度，在剛澆筑完的現(xiàn)澆板上或混凝土尚處在初凝階段，就隨意踩踏，搬運(yùn)材料，集中堆放磚塊、砂漿、模板等荷載，震動(dòng)荷載的作用而引起不規(guī)則的受力裂縫，造成了現(xiàn)澆板裂縫。

二、防治措施

(一)設(shè)計(jì)方面

現(xiàn)階段混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)出發(fā)點(diǎn)，大多數(shù)是從結(jié)構(gòu)承載力方面來(lái)考慮;作為結(jié)構(gòu)實(shí)體的混凝土因其自身特性的局限，往往在滿足承載力的情況下發(fā)生開(kāi)裂現(xiàn)象。因此，作為設(shè)計(jì)方，在考慮結(jié)構(gòu)承載力的同時(shí)，也應(yīng)從混凝土自身特性方面考慮結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)工作。現(xiàn)澆板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中除考慮強(qiáng)度要求外，還應(yīng)進(jìn)行撓度及裂縫驗(yàn)算，考慮施工不均勻性及混凝土本身的收縮因素，適當(dāng)增加板厚，增強(qiáng)板的剛度。

宜采用較小直徑密度分布的方式進(jìn)行布筋，為防止溫度及收縮引起的應(yīng)力影響，應(yīng)適當(dāng)提高配筋率，這樣可提高混凝土體的極限拉伸應(yīng)變及混凝土抵抗干縮變形的能力，防止因混凝土自身收縮出現(xiàn)大量的應(yīng)力集中點(diǎn)，使局部出現(xiàn)塑性變形產(chǎn)生裂縫。另外混凝土標(biāo)號(hào)設(shè)計(jì)強(qiáng)度不宜太高。

樓板因四周嵌固于墻體內(nèi)，應(yīng)在四角部位按要求配置雙向鋼筋，伸出長(zhǎng)度應(yīng)小于1/3L(L為短向邊長(zhǎng))，且不小于1.2m為宜。

(二)施工方面

采用合格原材料、滿足施工性能要求的配合比所生產(chǎn)的流塑性混凝土，其強(qiáng)度建立的前提條件是保障混凝土的密實(shí)性與水化過(guò)程中溫度、濕度的充足性;而這種密實(shí)性與溫度、濕度的保障，都是須依靠施工方的作業(yè)來(lái)達(dá)到?，F(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板，只有加強(qiáng)混凝土的密實(shí)振搗與搓壓收面，才能增強(qiáng)混凝土的密實(shí)性，減少混凝土內(nèi)部空隙率，減少或預(yù)防沉降、塑性裂縫出現(xiàn)的幾率，以及終凝前對(duì)裂縫的修補(bǔ)彌合工作;只有加強(qiáng)硬化所需充足溫度、濕度的養(yǎng)護(hù)工作，才能加快混凝土強(qiáng)度的增長(zhǎng)，提高混凝土對(duì)干燥、溫度、碳化等收縮應(yīng)力及外界不良因素的抵抗力。

重點(diǎn)加強(qiáng)樓面上層鋼筋網(wǎng)的有效保護(hù)措施。鋼筋在樓面砼板中抗拉受力，起著抵抗外荷載所產(chǎn)生的彎矩以及防止混凝土收縮和溫差裂縫發(fā)生的雙重作用，而這一雙重作用均需鋼筋處在上下合理的保護(hù)層前提下才確保有效。在實(shí)際施工中，樓面下層的鋼筋網(wǎng)在受到砼墊塊及模板的依托下，保護(hù)層比較容易正確控制。但當(dāng)墊塊間距放大到1.5米時(shí)，鋼筋網(wǎng)的合理保護(hù)層厚度就無(wú)法保障，所以縱、橫向的墊塊間距限制在1米左右。

當(dāng)樓板有多根預(yù)埋管線時(shí)，混凝土截面尺寸減少，從而引起應(yīng)力集中，是容易導(dǎo)致裂縫發(fā)生的薄弱部位。當(dāng)預(yù)埋管線的直徑較小，并且房屋開(kāi)間寬度也較小，同時(shí)管線的敷設(shè)走向垂直于砼的收縮和受拉方向時(shí)，一般不會(huì)發(fā)生樓面裂縫。反之，當(dāng)預(yù)埋管線的直徑較大，開(kāi)間寬度也較大，并且管線的敷設(shè)走向不垂直于砼的收縮和受拉方向時(shí)，就很容易發(fā)生樓面裂縫。因此對(duì)于較粗的管線或多根管線的集散處，要求增設(shè)垂直于管線的短鋼筋網(wǎng)加強(qiáng)。

一般主體結(jié)構(gòu)的樓層施工速度平均為5～7天左右一層，最快時(shí)甚至不足5天一層。因此當(dāng)樓層混凝土澆筑完畢后不足24小時(shí)的養(yǎng)護(hù)時(shí)間，就忙著進(jìn)行鋼筋綁扎、材料吊運(yùn)等施工活動(dòng)，這就給大開(kāi)間部位的房間雪上加霜，容易在強(qiáng)度不足的情況下，受材料吊卸沖擊震動(dòng)荷載的作用而引起不規(guī)則的受力裂縫，并且這些裂縫一旦形成，就難于閉合，形成永久性裂縫，這種情況在高層住宅主體快速施工時(shí)較常見(jiàn)?，F(xiàn)澆板上不要過(guò)早上人、堆料和施加荷載，因混凝土澆筑后要有一個(gè)硬化過(guò)程，才會(huì)有強(qiáng)度;在這個(gè)過(guò)程中，應(yīng)對(duì)混凝土加以保養(yǎng)，不能對(duì)混凝土施加任何外力。必須做到在混凝土強(qiáng)度達(dá)到1.2兆帕后，才允許在其上踩踏或安裝模板及支架。

現(xiàn)澆混凝土樓板必須采用平板振動(dòng)器振搗，水平和垂直方向各一遍，每次振搗相互重疊1/3的振搗寬度，不留施工縫。在初凝后和終凝前應(yīng)用木抹子趕平壓實(shí)及用鐵抹子趕壓三遍，減少收縮裂縫的出現(xiàn)。

加強(qiáng)對(duì)樓面混凝土的養(yǎng)護(hù)。混凝土的保濕養(yǎng)護(hù)對(duì)其強(qiáng)度增長(zhǎng)和各類(lèi)性能的提高十分重要，特別是早期的合理養(yǎng)護(hù)可以避免表面脫水并大量減少砼初期伸縮裂縫發(fā)生。但在實(shí)際施工中，由于搶趕工期和澆水將影響彈線及施工人員作業(yè)，因此樓面混凝土往往缺乏較充分和較足夠的養(yǎng)護(hù)延續(xù)時(shí)間。為此，加強(qiáng)對(duì)混凝土的養(yǎng)護(hù)，特別是早期階段的養(yǎng)護(hù)，必須及時(shí)用塑料薄膜進(jìn)行覆蓋。終凝后，及時(shí)澆水保養(yǎng)，保濕養(yǎng)護(hù)7天至14天。

［1］建筑施工手冊(cè)(第四版)［M］.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版，2003.

［2］李懷宇.現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板裂縫分析與防治［J］.廣東科技，2007.

［3］陳太新.淺談住宅現(xiàn)澆板裂縫產(chǎn)生的原因與防治［J］.科技資訊，2007.