現澆混凝土樓板裂縫成因及技術措施

　　混凝土現澆樓板容易出現裂縫，對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澆樓板產生裂縫的原因,并提出了相應的預防控制措施。

　　《工程管理學報》是國家住房和城鄉建設部主管的綜合類國家科技期刊，由哈爾濱工業大學、中國建筑業協會管理現代化專業委員會主辦。期刊原名是創建于1985年，1987年國內外公開發行的《建筑管理現代化》。2009年底，經國家新聞出版總署研究同意，更名為《工程管理學報》，現為雙月刊，刊號：ISSN1674-8859/CN23-1564/TU;國內外公開發行代號：14—173。

　　1 前言

　　近年來,本人在從事工程監督和檢測中發現,住宅建筑現澆樓板因變形作用(如溫度變形、收縮變形、基礎不均勻沉降變形等) 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,并且逐年呈上升趨勢。

　　因此,不能像過去一樣,一旦發現結構裂縫就首先懷疑混凝土未達到設計強度,也不能把造成裂縫的責任全推給施工單位,而應該從混凝土材料、設計和施工等多方面查找原因,以期更好地控制結構裂縫的出現和發展。下面,從這三方面對當前現澆混凝土樓蓋產生裂縫的原因進行分析,并提出一些控制措施。

　　2 　混凝土材料

　　近年來,隨著水泥工業的發展,水泥生產商由于采用新工藝、新方法,可以生產出更多的滿足當前工程建設需要的優質、高強早強新型水泥。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,粉磨細度增大(比表面積加大) 。另一方面,隨著混凝土技術進步,在工程中采用的混凝土強度等級日趨提高,而當前大量使用的混凝土已提高到C30～C40 。

　　對混凝土而言,采用大比表面積以及硅酸三鈣和鋁酸三鈣含量大的水泥,將會使水泥水化熱升高和混凝土的收縮變形加大。同時,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部溫升增大。

　　由于流動性的要求,泵送商品混凝土的坍落度增加,水泥標號提高,骨料粒徑減小、水泥用量、用水量、砂率等都比以往現場拌制混凝土有顯著的增大,以及各種外加劑的應用,從而導致混凝土收縮及水化熱都比以往現場拌制混凝土有較大幅度的增加,且收縮時間延長。

　　建筑工程使用的石子應為連續級配,最小粒徑為5 mm。實際工程中,石子空隙率越來越大,已成為不爭的事實,許多工程根本無法做到連續級配,況且人們由于只重視混凝土強度,而對石子的要求僅限于強度的要求和最大粒徑的控制,對粗細骨料的級配往往忽視。這也是當前混凝土收縮越來越大、造成混凝土結構開裂日趨嚴重的一個原因。

　　由于原材料的種種因素造成混凝土收縮越來越大,對表面系數不大的梁柱結構來說,開裂風險似乎并不大,但對表面系數較大的樓板卻非常敏感。

　　3 施工因素

　　樓板實際厚度達不到設計厚度,使得樓板剛度減弱,樓板過大變形而產生裂縫;保護層過厚,導致樓板有效高度h 0 減小,鋼筋應力得不到發揮而使樓板產生裂縫;踩踏樓板負筋使其下移,使得樓板支座處邊沿板頂產生裂縫;樓板混凝土實際強度等級低于設計強度,從而導致混凝土受壓不足開裂;施工單位為了趕進度,加快模板周轉,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致樓板開裂。上述裂縫均會影響到結構構件的安全,一旦出現,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,樓板易產生表面裂縫。當前,在現澆樓板中大多采用PVC管作為預埋穿線管,這種材料表面光滑,彈性較大,直徑較大,與混凝土結合差,在樓板中形成薄弱層。混凝土澆搗時,容易引起PVC 管上移或下沉,使得板頂或板底保護層變薄,從而使樓板出現沿穿線管走向的裂縫。

　　另外,板底鋼筋保護層墊塊設置不當或過稀時,也易使板底出現裂縫。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,產生初始塑性裂縫。這種裂縫在拆模后會受到干縮、溫度變化等因素的影響而逐漸開展。本人在檢測中發現,2 層樓板裂縫往往比上部各層嚴重,且裂縫形態很不規則,即與此因素有關。

　　泵送混凝土具有較大的粘聚性和流動性,現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、不均勻、漏振、過振,會引起沿鋼筋走向或與構件形狀有關的塑性沉降裂縫。這種裂縫多發生在混凝土澆筑后0.5～3h之間。混凝土澆筑后3～4h左右,如不及時覆蓋養護,特別是在炎熱、大風季節,水分蒸發過快,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。

　　應嚴格執行國標《混凝土結構工程施工質量驗收規范》GB50204 — 2002 規范規定的混凝土養護制度。這樣,大多數樓板裂縫是可以得到控制的。試驗表明,養護14 d 的混凝土比養護3 d 的混凝土收縮降低約20 % ,因為在環境潮濕條件下,混凝土收縮值很小,甚至不收縮,如水中養護。但是,許多施工單位對此不夠重視,往往不能嚴格執行規范規定,養護時間不足,養護措施不當。

　　4 　設　計

　　由于設計因素造成樓板開裂的主要原因有:受力分析錯誤,結構計算或者疏忽而導致樓板偏薄,梁截面偏小,梁、板配筋偏少,或對樓板荷載,特別是裝修荷載估計不足而導致樓板實際承載力偏小等。

　　上述原因造成的梁板裂縫往往是致命性的,危及結構安全,需要加固處理。另外,恰好相反,出于安全性的考慮,不少結構設計人員由于擔心施工單位偷工減料或施工質量不能保證,往往在施工圖中高出實際計算一級標注混凝土強度等級。還有設計人員為了遷就施工方,便將現澆樓蓋的混凝土強度等級與梁柱取為一致。這樣做似乎樓板比較\"安全\"了,實際上,過高的混凝土強度等級帶來的負面影響就是混凝土的收縮和水化熱增大,從而增大了導致樓板非結構性開裂的傾向。

　　目前,因設計因素為主造成樓板的裂縫,主要是非結構性裂縫。如:設計中對屋面溫度應力重視不夠,保溫、隔熱層設置不當或不足,屋面板很容易受溫度影響而開裂。或者伸縮縫設置不合理,也容易造成樓板因收縮應力和溫度應力疊加作用下而開裂。

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

　　當樓板跨度較大時,在板頂支座邊產生裂縫,有時還會在板中央和邊角同時出現約束收縮裂縫。另外,設計上,對房屋邊角柱或構造柱對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造措施,致使該處切角斜裂縫往往較大。對比較懸殊的不等跨連續板,有些設計人員圖省事,不按實際受力分析計算,僅按經驗配筋,往往造成中間小跨板面負筋長度不足,而產生小跨板面裂縫。

　　某開發小區數幢8 層鋼筋混凝土結構住宅樓,房屋建成1年后,普遍出現小臥室現澆樓板開裂,裂縫的位置、寬度、長度、形狀基本相同,大開間客廳未出現這類裂縫。對出現裂縫小臥室樓板配筋進行驗算,采用冷軋扭鋼筋等強度代換Ⅰ級鋼筋,造成樓板縱向受拉配筋率降低。居室(3.6 m 跨板) 原設計為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) 原設計為Ф8 @200 ,配筋率為0.252 % ,代換為Ф6.5 @200 ,配筋率為0.148 % ,小于國標《混凝土結構設計規范》GB50010 — 2002 規定的最小配筋率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,樓板受周邊圈梁約束,產生較大拉應力,易使樓板產生開裂。設計經驗表明,現澆樓板受力主筋不宜小于Ф8 。

　　5 　現澆樓板裂縫抑制措施

　　為了避免現澆樓板產生有害裂縫,應從混凝土材料、設計、施工三個方面進行預防。

　　5. 1 　混凝土材料方面

　　5.1.1 根據工程特點,選用合適的、質量可靠的水泥品種。宜選用收縮較小的普通硅酸鹽水泥。

　　5.1.2 在保證混凝土設計強度的前提下,盡可能減少單方水泥用量。

　　5.1.3 粗細骨料應選擇級配良好且最大粒徑盡可能大的骨料。

　　5.1.4 嚴格控制水灰比,盡量減少混凝土的單位用水量。

　　5.1.5 選擇適宜的外加劑,有條件時應做外加劑混凝土和普通混凝土的收縮對比試驗,盡量避免采用早強型外加劑。除非有特別需要和專業人員指導,不應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層厚度符合設計要求。樓板找平層厚度也應符合設計要求,不宜過厚。

　　5.2.2 預埋線管鋪設應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,特別是對底層模板支撐點地基要夯實。

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

　　5.2.5 加強樓板濕養護。混凝土澆筑成型后,適時覆蓋澆水養護,防止曝曬和大風襲擊,確保濕養護時間滿足規范要求。一般濕養時間不得少于7 d ,對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,應依據混凝土齡期及規范要求拆模。

　　5. 3 　設計方面

　　5.3.1 除提高設計人員的安全、質量意識,采用合理的結構形式,嚴格遵照規范設計,加強圖紙復審制度外,結構設計人員對混凝土樓蓋產生非結構裂縫應給予足夠的重視,改變過去對產生這種裂縫與設計無關的錯誤觀念。

　　5.3.2 不要單純為降低工程造價,選用厚度較薄的樓板。綜合考慮鋪設管線等因素,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度等級。

　　5.3.4 增強樓板周邊約束的同時,注意加強構造配筋,防止因約束應力的加大而導致樓板裂縫的開展。如在樓板外邊角上下層設置放射狀的鋼筋,可有效防止樓板邊角產生超出規定寬度的45°斜裂縫。

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

　　6 　結　論

　　混凝土產生裂縫不是不可避免的,其有害程度是可以控制的。住宅建筑混凝土現澆樓板的開裂是多種因素共同作用的結果。調查分析表明,混凝土的收縮過大,是當前樓板開裂較多的主要因素。因此,重點是從現澆樓板整個生產過程———材料、設計、施工多方面入手,進行預防和控制因溫度和收縮變形造成的非結構性裂縫。實踐證明,住宅建筑現澆樓板有害裂縫的產生,是可以有效控制的。

　　參考文獻

　　[1].混凝土結構設計規范(GB50010 - 2002)[S] 北京：中國建筑工業出版社.2002