現(xiàn)澆混凝土樓板裂縫成因及技術(shù)措施

　　混凝土現(xiàn)澆樓板容易出現(xiàn)裂縫，對(duì)建筑物的使用是有一定安全隱患的，本文主要探討混凝土現(xiàn)澆樓板產(chǎn)生裂縫的原因,并提出了相應(yīng)的預(yù)防控制措施。

　　《工程管理學(xué)報(bào)》是國家住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部主管的綜合類國家科技期刊，由哈爾濱工業(yè)大學(xué)、中國建筑業(yè)協(xié)會(huì)管理現(xiàn)代化專業(yè)委員會(huì)主辦。期刊原名是創(chuàng)建于1985年，1987年國內(nèi)外公開發(fā)行的《建筑管理現(xiàn)代化》。2009年底，經(jīng)國家新聞出版總署研究同意，更名為《工程管理學(xué)報(bào)》，現(xiàn)為雙月刊，刊號(hào)：ISSN1674-8859/CN23-1564/TU;國內(nèi)外公開發(fā)行代號(hào)：14—173。

　　1 前言

　　近年來,本人在從事工程監(jiān)督和檢測(cè)中發(fā)現(xiàn),住宅建筑現(xiàn)澆樓板因變形作用(如溫度變形、收縮變形、基礎(chǔ)不均勻沉降變形等) 引起的裂縫幾乎占全部裂縫的85%以上。因荷載效應(yīng)引起的裂縫不足15%。而在這些變形裂縫中,以收縮變形作用為主引起的裂縫占絕大多數(shù),并且逐年呈上升趨勢(shì)。

　　因此,不能像過去一樣,一旦發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)裂縫就首先懷疑混凝土未達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度,也不能把造成裂縫的責(zé)任全推給施工單位,而應(yīng)該從混凝土材料、設(shè)計(jì)和施工等多方面查找原因,以期更好地控制結(jié)構(gòu)裂縫的出現(xiàn)和發(fā)展。下面,從這三方面對(duì)當(dāng)前現(xiàn)澆混凝土樓蓋產(chǎn)生裂縫的原因進(jìn)行分析,并提出一些控制措施。

　　2 　混凝土材料

　　近年來,隨著水泥工業(yè)的發(fā)展,水泥生產(chǎn)商由于采用新工藝、新方法,可以生產(chǎn)出更多的滿足當(dāng)前工程建設(shè)需要的優(yōu)質(zhì)、高強(qiáng)早強(qiáng)新型水泥。這些新型水泥的顯著特征就是，硅酸三鈣、鋁酸三鈣的含量比過去有較大幅度的提高,粉磨細(xì)度增大(比表面積加大) 。另一方面,隨著混凝土技術(shù)進(jìn)步,在工程中采用的混凝土強(qiáng)度等級(jí)日趨提高,而當(dāng)前大量使用的混凝土已提高到C30～C40 。

　　對(duì)混凝土而言,采用大比表面積以及硅酸三鈣和鋁酸三鈣含量大的水泥,將會(huì)使水泥水化熱升高和混凝土的收縮變形加大。同時(shí),混凝土中單方水泥用量增加,也將造成混凝土收縮變形增大以及內(nèi)部溫升增大。

　　由于流動(dòng)性的要求,泵送商品混凝土的坍落度增加,水泥標(biāo)號(hào)提高,骨料粒徑減小、水泥用量、用水量、砂率等都比以往現(xiàn)場(chǎng)拌制混凝土有顯著的增大,以及各種外加劑的應(yīng)用,從而導(dǎo)致混凝土收縮及水化熱都比以往現(xiàn)場(chǎng)拌制混凝土有較大幅度的增加,且收縮時(shí)間延長。

　　建筑工程使用的石子應(yīng)為連續(xù)級(jí)配,最小粒徑為5 mm。實(shí)際工程中,石子空隙率越來越大,已成為不爭(zhēng)的事實(shí),許多工程根本無法做到連續(xù)級(jí)配,況且人們由于只重視混凝土強(qiáng)度,而對(duì)石子的要求僅限于強(qiáng)度的要求和最大粒徑的控制,對(duì)粗細(xì)骨料的級(jí)配往往忽視。這也是當(dāng)前混凝土收縮越來越大、造成混凝土結(jié)構(gòu)開裂日趨嚴(yán)重的一個(gè)原因。

　　由于原材料的種種因素造成混凝土收縮越來越大,對(duì)表面系數(shù)不大的梁柱結(jié)構(gòu)來說,開裂風(fēng)險(xiǎn)似乎并不大,但對(duì)表面系數(shù)較大的樓板卻非常敏感。

　　3 施工因素

　　樓板實(shí)際厚度達(dá)不到設(shè)計(jì)厚度,使得樓板剛度減弱,樓板過大變形而產(chǎn)生裂縫;保護(hù)層過厚,導(dǎo)致樓板有效高度h 0 減小,鋼筋應(yīng)力得不到發(fā)揮而使樓板產(chǎn)生裂縫;踩踏樓板負(fù)筋使其下移,使得樓板支座處邊沿板頂產(chǎn)生裂縫;樓板混凝土實(shí)際強(qiáng)度等級(jí)低于設(shè)計(jì)強(qiáng)度,從而導(dǎo)致混凝土受壓不足開裂;施工單位為了趕進(jìn)度,加快模板周轉(zhuǎn),樓板拆模過早,或在板上過早、過重地堆放材料,即混凝土早期受力而導(dǎo)致樓板開裂。上述裂縫均會(huì)影響到結(jié)構(gòu)構(gòu)件的安全,一旦出現(xiàn),往往需加固處理。

　　找平層過厚,因找平層素混凝土抗裂性差,在溫度和收縮變形作用下,樓板易產(chǎn)生表面裂縫。當(dāng)前,在現(xiàn)澆樓板中大多采用PVC管作為預(yù)埋穿線管,這種材料表面光滑,彈性較大,直徑較大,與混凝土結(jié)合差,在樓板中形成薄弱層。混凝土澆搗時(shí),容易引起PVC 管上移或下沉,使得板頂或板底保護(hù)層變薄,從而使樓板出現(xiàn)沿穿線管走向的裂縫。

　　另外,板底鋼筋保護(hù)層墊塊設(shè)置不當(dāng)或過稀時(shí),也易使板底出現(xiàn)裂縫。在混凝土澆搗過程中或施工荷載作用下,若模板支撐的變形較大,使得樓板在混凝土硬化前,產(chǎn)生初始塑性裂縫。這種裂縫在拆模后會(huì)受到干縮、溫度變化等因素的影響而逐漸開展。本人在檢測(cè)中發(fā)現(xiàn),2 層樓板裂縫往往比上部各層嚴(yán)重,且裂縫形態(tài)很不規(guī)則,即與此因素有關(guān)。

　　泵送混凝土具有較大的粘聚性和流動(dòng)性,現(xiàn)澆樓板的塑性裂縫問題較普通混凝土顯得更為突出。施工過程中,若混凝土澆搗不密實(shí)、不均勻、漏振、過振,會(huì)引起沿鋼筋走向或與構(gòu)件形狀有關(guān)的塑性沉降裂縫。這種裂縫多發(fā)生在混凝土澆筑后0.5～3h之間。混凝土澆筑后3～4h左右,如不及時(shí)覆蓋養(yǎng)護(hù),特別是在炎熱、大風(fēng)季節(jié),水分蒸發(fā)過快,混凝土劇烈收縮,極易造成樓板表面呈龜裂狀的塑性收縮裂縫。

　　應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行國標(biāo)《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》GB50204 — 2002 規(guī)范規(guī)定的混凝土養(yǎng)護(hù)制度。這樣,大多數(shù)樓板裂縫是可以得到控制的。試驗(yàn)表明,養(yǎng)護(hù)14 d 的混凝土比養(yǎng)護(hù)3 d 的混凝土收縮降低約20 % ,因?yàn)樵诃h(huán)境潮濕條件下,混凝土收縮值很小,甚至不收縮,如水中養(yǎng)護(hù)。但是,許多施工單位對(duì)此不夠重視,往往不能嚴(yán)格執(zhí)行規(guī)范規(guī)定,養(yǎng)護(hù)時(shí)間不足,養(yǎng)護(hù)措施不當(dāng)。

　　4 　設(shè)　計(jì)

　　由于設(shè)計(jì)因素造成樓板開裂的主要原因有:受力分析錯(cuò)誤,結(jié)構(gòu)計(jì)算或者疏忽而導(dǎo)致樓板偏薄,梁截面偏小,梁、板配筋偏少,或?qū)前搴奢d,特別是裝修荷載估計(jì)不足而導(dǎo)致樓板實(shí)際承載力偏小等。

　　上述原因造成的梁板裂縫往往是致命性的,危及結(jié)構(gòu)安全,需要加固處理。另外,恰好相反,出于安全性的考慮,不少結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員由于擔(dān)心施工單位偷工減料或施工質(zhì)量不能保證,往往在施工圖中高出實(shí)際計(jì)算一級(jí)標(biāo)注混凝土強(qiáng)度等級(jí)。還有設(shè)計(jì)人員為了遷就施工方,便將現(xiàn)澆樓蓋的混凝土強(qiáng)度等級(jí)與梁柱取為一致。這樣做似乎樓板比較\"安全\"了,實(shí)際上,過高的混凝土強(qiáng)度等級(jí)帶來的負(fù)面影響就是混凝土的收縮和水化熱增大,從而增大了導(dǎo)致樓板非結(jié)構(gòu)性開裂的傾向。

　　目前,因設(shè)計(jì)因素為主造成樓板的裂縫,主要是非結(jié)構(gòu)性裂縫。如:設(shè)計(jì)中對(duì)屋面溫度應(yīng)力重視不夠,保溫、隔熱層設(shè)置不當(dāng)或不足,屋面板很容易受溫度影響而開裂。或者伸縮縫設(shè)置不合理,也容易造成樓板因收縮應(yīng)力和溫度應(yīng)力疊加作用下而開裂。

　　樓板邊界約束加強(qiáng),但未采取有效的阻裂措施,使得樓板在溫度應(yīng)力、收縮約束應(yīng)力的作用下,在樓板中部(板面往往沒有鋼筋) 出現(xiàn)垂直于長約束邊的裂縫,或者在樓板邊角出現(xiàn)45°斜裂縫。這兩類裂縫多屬貫穿性裂縫,在工程中比較常見。有些設(shè)計(jì)人員在磚混結(jié)構(gòu)中采用現(xiàn)澆樓板,出于建筑構(gòu)造(如圈梁兼過梁) 及抗震考慮,有時(shí)圈梁較大(如370 ×240) ,墻邊支座按簡(jiǎn)支假定計(jì)算,支座配筋往往采用構(gòu)造配筋,而施工時(shí)樓板與圈梁常整體澆筑,致使樓板實(shí)際受力與配筋計(jì)算不一致。

　　當(dāng)樓板跨度較大時(shí),在板頂支座邊產(chǎn)生裂縫,有時(shí)還會(huì)在板中央和邊角同時(shí)出現(xiàn)約束收縮裂縫。另外,設(shè)計(jì)上,對(duì)房屋邊角柱或構(gòu)造柱對(duì)樓板受力配筋以及邊界約束的影響考慮不周,因而未采取必要的配筋構(gòu)造措施,致使該處切角斜裂縫往往較大。對(duì)比較懸殊的不等跨連續(xù)板,有些設(shè)計(jì)人員圖省事,不按實(shí)際受力分析計(jì)算,僅按經(jīng)驗(yàn)配筋,往往造成中間小跨板面負(fù)筋長度不足,而產(chǎn)生小跨板面裂縫。

　　某開發(fā)小區(qū)數(shù)幢8 層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)住宅樓,房屋建成1年后,普遍出現(xiàn)小臥室現(xiàn)澆樓板開裂,裂縫的位置、寬度、長度、形狀基本相同,大開間客廳未出現(xiàn)這類裂縫。對(duì)出現(xiàn)裂縫小臥室樓板配筋進(jìn)行驗(yàn)算,采用冷軋扭鋼筋等強(qiáng)度代換Ⅰ級(jí)鋼筋,造成樓板縱向受拉配筋率降低。居室(3.6 m 跨板) 原設(shè)計(jì)為Ф10 @200 ,配筋率為0.393 % ,代換為Ф8 @200 ,配筋率為0.227 %;居室(3.0 m 跨板) 原設(shè)計(jì)為Ф8 @200 ,配筋率為0.252 % ,代換為Ф6.5 @200 ,配筋率為0.148 % ,小于國標(biāo)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50010 — 2002 規(guī)定的最小配筋率0.20 % ,配筋率降低較多,加上鋼筋間距較大,施工操作稍有不當(dāng),樓板受周邊圈梁約束,產(chǎn)生較大拉應(yīng)力,易使樓板產(chǎn)生開裂。設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)表明,現(xiàn)澆樓板受力主筋不宜小于Ф8 。

　　5 　現(xiàn)澆樓板裂縫抑制措施

　　為了避免現(xiàn)澆樓板產(chǎn)生有害裂縫,應(yīng)從混凝土材料、設(shè)計(jì)、施工三個(gè)方面進(jìn)行預(yù)防。

　　5. 1 　混凝土材料方面

　　5.1.1 根據(jù)工程特點(diǎn),選用合適的、質(zhì)量可靠的水泥品種。宜選用收縮較小的普通硅酸鹽水泥。

　　5.1.2 在保證混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度的前提下,盡可能減少單方水泥用量。

　　5.1.3 粗細(xì)骨料應(yīng)選擇級(jí)配良好且最大粒徑盡可能大的骨料。

　　5.1.4 嚴(yán)格控制水灰比,盡量減少混凝土的單位用水量。

　　5.1.5 選擇適宜的外加劑,有條件時(shí)應(yīng)做外加劑混凝土和普通混凝土的收縮對(duì)比試驗(yàn),盡量避免采用早強(qiáng)型外加劑。除非有特別需要和專業(yè)人員指導(dǎo),不應(yīng)濫用膨脹劑來減少混凝土收縮。

　　5. 2 　施工方面

　　5.2.1 確保樓板厚度、混凝土強(qiáng)度、鋼筋直徑、上下層鋼筋之間的有效高度、鋼筋的錨固長度以及下層鋼筋的保護(hù)層厚度符合設(shè)計(jì)要求。樓板找平層厚度也應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求,不宜過厚。

　　5.2.2 預(yù)埋線管鋪設(shè)應(yīng)有可靠合理的固定措施,使之從板件中部穿越,避免在同一位置布置多條管線。

　　5.2.3 保證模板具有足夠的剛度和支撐的可靠性,特別是對(duì)底層模板支撐點(diǎn)地基要夯實(shí)。

　　5.2.4 混凝土澆筑時(shí),布料、振搗要均勻,不得漏振或過振，對(duì)泵送混凝土而言，宜在混凝土初凝之后終凝之前用原漿二次壓光，建議采用磨盤機(jī)磨平，防止混凝土表面早期收縮開裂。

　　5.2.5 加強(qiáng)樓板濕養(yǎng)護(hù)。混凝土澆筑成型后,適時(shí)覆蓋澆水養(yǎng)護(hù),防止曝曬和大風(fēng)襲擊,確保濕養(yǎng)護(hù)時(shí)間滿足規(guī)范要求。一般濕養(yǎng)時(shí)間不得少于7 d ,對(duì)泵送混凝土則不得少于14 d。

　　5.2.6 樓板上不得過早上人、堆放材料,應(yīng)依據(jù)混凝土齡期及規(guī)范要求拆模。

　　5. 3 　設(shè)計(jì)方面

　　5.3.1 除提高設(shè)計(jì)人員的安全、質(zhì)量意識(shí),采用合理的結(jié)構(gòu)形式,嚴(yán)格遵照規(guī)范設(shè)計(jì),加強(qiáng)圖紙復(fù)審制度外,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員對(duì)混凝土樓蓋產(chǎn)生非結(jié)構(gòu)裂縫應(yīng)給予足夠的重視,改變過去對(duì)產(chǎn)生這種裂縫與設(shè)計(jì)無關(guān)的錯(cuò)誤觀念。

　　5.3.2 不要單純?yōu)榻档凸こ淘靸r(jià),選用厚度較薄的樓板。綜合考慮鋪設(shè)管線等因素,建議不宜采用厚度低于100 mm 的樓板。

　　5.3.3 不宜采用過高的混凝土強(qiáng)度等級(jí)。

　　5.3.4 增強(qiáng)樓板周邊約束的同時(shí),注意加強(qiáng)構(gòu)造配筋,防止因約束應(yīng)力的加大而導(dǎo)致樓板裂縫的開展。如在樓板外邊角上下層設(shè)置放射狀的鋼筋,可有效防止樓板邊角產(chǎn)生超出規(guī)定寬度的45°斜裂縫。

　　5.3.5 合理設(shè)置屋面保溫、隔熱層,注意選用適宜的材料和厚度,合理設(shè)置溫度縫。

　　6 　結(jié)　論

　　混凝土產(chǎn)生裂縫不是不可避免的,其有害程度是可以控制的。住宅建筑混凝土現(xiàn)澆樓板的開裂是多種因素共同作用的結(jié)果。調(diào)查分析表明,混凝土的收縮過大,是當(dāng)前樓板開裂較多的主要因素。因此,重點(diǎn)是從現(xiàn)澆樓板整個(gè)生產(chǎn)過程———材料、設(shè)計(jì)、施工多方面入手,進(jìn)行預(yù)防和控制因溫度和收縮變形造成的非結(jié)構(gòu)性裂縫。實(shí)踐證明,住宅建筑現(xiàn)澆樓板有害裂縫的產(chǎn)生,是可以有效控制的。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1].混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50010 - 2002)[S] 北京：中國建筑工業(yè)出版社.2002