现浇混凝土楼板裂缝的成因及预防措施

2014-08-15吴志强

景德镇学院学报 2014年3期

胡华吴志强

(江西广播电视大学，江西南昌 330025)

目前，现浇钢筋混凝土楼板已经成为房屋建筑结构的主要形式之一。长期以来，由于对混凝土裂缝问题认识上的偏差，或重视程度不够，混凝土楼板开裂现象十分普遍，直接影响到房屋建筑的正常使用以及结构安全性，这已经成为房屋建筑工程施工迫切需要解决的质量通病。因此分析现浇混凝土楼板裂缝成因并提出预防处理措施，对于完善混凝土设计施工技术具有重要的意义。

1 混凝土楼板裂缝产生的原因

1.1 混凝土收缩的影响

混凝土作为由砂石集料、水泥以及水拌和而成的脆性材料，在施工完后随着水分的大量蒸发，混凝土体积势必随之收缩产生变形。但是由于现浇混凝土楼板受到梁、柱、墙等周边支座的约束力，并不能自由收缩变形。当约束应力超过混凝土的极限承受能力时，就会造成现浇混凝土楼板的开裂。引起混凝土收缩主要有以下几个因素:

1.1.1 水泥性能对混凝土收缩的影响

大量实验研究表明，水泥抗裂性能的降低导致混凝土收缩增大;由于追求高强度及早强，水泥的含碱量越来越高，水泥细度越来越细，C3S含量越来越高，这使水泥抗裂性能大幅度降低。

1.1.2 外加剂对混凝土收缩的影响

混凝土高效减水剂是泵送混凝土不可缺少的组成材料，而高效减水剂的性能直接影响到混凝土的收缩性能。一般高效减水剂的收缩率在115% ～135%之间，使得加入了更多的高效减水剂泵送混凝土比非泵送混凝土、现场搅拌混凝土容易产生裂缝的原因。早强剂使混凝土水灰比减少，导致混凝土自收缩增大，早期收缩大大增加，混凝土早期抗拉强度增加不大，收缩与拉应力也增大，而收缩与拉应力成正比，混凝土又是脆性材料，结果混凝土被拉裂。

1.1.3 混凝土硬化前的收缩

根据试验研究硬化前收缩率比硬化的收缩率大10～30倍。浇筑楼板混凝土时，表面温度高，水蒸发量大很快变干硬化，而内部混凝土未硬化。在表面至内部未硬化混凝土之间，存在三角化梯度层，这层制约了内部混凝土继续变形。由于未硬化混凝土变形快，在变形到一定程度，表层硬化就被拉裂。

1.2 建筑设计的影响

⑴现在混凝土设计强度等级高，施工单位和建设单位又特别强调加快工程进度，要求提高早期强度，特别喜欢用R型水泥和早强型外加剂，从而使混凝土早期水化快，水化热发展快，凝结硬化也较快，1－3天的早期强度高，于是温度的影响就凸现出来，裂缝也就越容易产生。

⑵现代建筑功能复杂，各种管线很多，为了建筑的美观和功能使用的需要，几乎绝大部分的管线都预埋在混凝土结构中。预埋管线使结构截面受到削弱，并且预埋管线四周的混凝土也不易振捣密实，混凝土容易产生缺陷，从而引起应力集中，导致裂缝发生。特别当预埋管线的直径较大、楼板跨度也较大、并且管线敷设走向垂直于混凝土收缩和受拉方向时，就更容易发生楼面裂缝。

⑶现行设计理论偏重承载能力方面的计算，忽略混凝土收缩和温差作用所引起的变形。房屋四周阳角由于受纵、横两个方向的楼面梁约束，限制了楼板混凝土的自由变形，因此在温差和混凝土收缩作用下，楼板在薄弱处首先开裂，产生45度左右的斜裂缝。

1.3 建筑施工的影响

⑴从施工方面看，振捣时间过长，导致浆体上浮，混凝土骨料下沉，使混凝土失水干燥后，毛细孔收缩引起裂缝;由于振捣时赶料的方式不对，造成的区域大量沉积浆体外流，出现了骨料富集区，而在浆体富集区则易产生混凝土收缩裂缝;浇注时间选择不当，在夏季和大风季节施工更易开裂;养护一直是施工单位最容易忽视的问题，不良的养护制度极易使混凝土表面因温度梯度过大而产生拉应力开裂。

⑵楼板上层钢筋网未得到有效保护，各工种交叉作业，施工人员多，行走十分频繁，楼板的上层钢筋受到人工踩踏后易弯曲、变形、下坠、偏位。导致上层钢筋的混凝土保护层过大，甚至根本缺失楼板的上层钢筋。

⑶材料吊卸部位容易产生裂缝。目前在主体结构的施工过程中，普遍存在着质量要求与工期要求之间的矛盾。一般主体结构的楼层施工速度平均为5～7d左右一层。最快时候甚至不足5d一层，当楼层混凝土浇注完毕后不足24h，就忙着进行柱钢筋绑扎、材料吊运等施工活动，楼板在强度不足的情况下受材料吊卸的冲击震动荷载和集中荷载的作用会引起裂缝，当房屋开间较大时此现象更为明显。

⑷模板安装质量差及模板拆除时间过早也易产生裂缝。部分楼层，特别是层数较高的楼层，由于模板翻转过多，再加上目前建筑市场上的模板质量普遍较差，造成模板破损严重。施工方考虑到成本因素，仍将这些破损的模板安装上去，以及部分工人工艺水平不够，造成安装完成后的模板拼缝较大，刚度不足，如此模板质量浇捣后的混凝土缺陷较多。此外，拆模时间过早混凝土强度未达到设计和规范的要求，也易产生楼板裂缝。

⑸部分楼板面在浇捣混凝土时，平整度控制较差，再加上找平层施工时一次粉刷过厚，也容易产生裂缝。

1.4 地基沉陷、变形等原因

地基不均匀沉降也是造成楼板开裂的一个原因。裂缝的大小、形状、方向取决于地基变形的情况。地基变形造成的应力较大，裂缝一般都是贯穿性的。特别是工期短、人工处理的地基更容易变形、沉陷。

1.5 外界温度的影响

混凝土的温度膨胀系数为1×10－5/℃，一般情况下随气温变化产生的胀缩量，由于配置钢筋增加了混凝土构件的抵抗力，问题不大。但对于狭长的钢筋混凝土楼板，由于外界温度骤变，会引起体积胀缩。这种胀缩受到内部钢筋的约束，就可能使混凝土楼板发生裂缝。特别是大进深房屋，为了获得较好的采光效果，建筑师经常采用凹口处理，削弱了混凝土楼板刚度，形成混凝土楼板瓶颈部位，在外界温度作用下常常发生裂缝。同样，楼梯间或卫生间与楼板相接部位也会产生类似裂缝。

2 裂缝控制的技术措施

2.1 改善混凝土性能，加强对混凝土楼面的养护

首先应控制原材料质量，选用高效优质混凝土外掺剂、掺合料，改善混凝土的性能，减少混凝土的收缩。楼板混凝土宜采用旋窑厂生产的质量合格的硅酸盐或普通硅酸盐水泥拌制，并控制掺合料的总掺量，粉煤灰或粉掺量不得大于水泥用量的15%，两种合掺时不得大于水泥用量的20%。粉煤灰等级应不低于Ⅱ级。施工现场应建立健全质量控制体系，严格按配合比计量施工，严格控制商品混凝土的坍落度，以保证混凝土半成品质量。

骨料的选择也很关键，增大粗骨料的比例并保证粗骨料有良好的级配，减少骨料的孔隙率，增加骨料的密实度，可以减少胶结材料的数量、减少用水量，能降低水化热和减少收缩，保证板面混凝土的整体性。实践表明碎石骨料在搅拌混凝土前浇水湿润，可减少预拌混凝土在运输过程中因碎石吸水而使混凝土坍落度损失。砂的粗细程度对于混凝土的强度有明显影响，研究表明当混凝土胶结材料总量、水灰比和掺合料品种数量一致时，砂细度模数越大，混凝土强度就越高，约可提高10%。根据混凝土强度选择合理的砂率，在保证混凝土流动性基础上可减少用水量和水泥用量，降低水化热提高混凝土的抗裂性能。

混凝土早期保湿养护是预防裂缝产生的重要措施，对其强度增长和性能的保证也十分重要。早期的妥善养护，可以避免混凝土表面脱水，混凝土表面水分散发过快，导致收缩迅速;而混凝土内部水分散失过慢，收缩也慢，此时混凝土强度低，不能承受较大的干缩应力作用，如养护不及时会在混凝土硬化早期发生较大的干缩裂缝。待混凝土表面干缩后，对混凝土进行二次抹平，消除混凝土表面的微小收缩，防止混凝土收缩出现裂痕，养护时用砂、麻袋覆盖，效果较好。

2.2 设计方面的预防措施

由于结构在约束状态下，首先要有变形的余地。如结构没有条件满足此要求，则必然产生约束应力，当应力超过混凝土的抗拉强度时，就导致开裂。因此在工程设计中，应根据结构所处的具体时空条件对预防混凝土开裂的方法加以灵活的应用，如从结构形式的选择方面(微动、设缝措施等)及材料性能方面(提高抗拉强度、变形能力和韧性等)采取综合措施，即遵循“抗与放”的设计准则，来防止裂缝的产生。具体设计中，设计人员应考虑建筑物长度因素，如建筑物长度较长，但又在规范规定不需要设置变形缝的范围内，可考虑留置后浇带;尽量采取规则的结构形状和平面布局，避免结构突变产生应力集中;对某些可能出现温度和收缩应力集中的尽量采用小直径、密间距分布钢筋(直径8～14mm、间距100～150mm较为适宜);加强构造配筋，板顶部的受压区连续配筋，板的阳角、阴角配置放射筋。

2.3 施工过程中的控制措施

⑴现浇混凝土楼板浇筑前应将基层和模板浇水湿透，但不得有明水存在。其次是振捣问题，使用插入式振动器要求做到快插慢拔，插点要均匀排列，逐点移动，按顺序进行，不得遗漏，做到均匀振实。楼板浇筑的虚铺厚度应略大于板厚，用平板振动器垂直浇筑方向来进行振捣。水平和垂直方向各一遍，每次振捣相互重叠1/3的振捣宽度，尽量不留施工缝。在初凝后和终凝前应用木抹子赶平压实及用铁抹子赶压三遍，在表面泌水完全排除掉时进行，抹面时应用力抹压，以闭合已产生的微裂纹和泌水孔，减少收缩裂缝的出现。商品混凝土中严禁私自加水，以免影响和易性。加强对楼面混凝土的养护工作，及时对混凝土进行浇水养护，防止水分蒸发;不要只重视进度而忽视质量，在混凝土强度达到1.2N/mm2前，不得上去踩踏或进行施工。保证规定的养护时间，一般情况下不少于7d，对掺有外加剂或抗渗混凝土养护不少于14d，提高混凝土自身拉伸应变能力，防止干缩变形出现裂缝。混凝土的早期保湿养护是非常重要的一个环节，可以避免表面脱水并大量减少混凝土初期伸缩裂缝发生。

⑵楼板钢筋位置的保护措施:钢筋在混凝土板中承担抵抗外荷载所产生的弯矩，防止混凝土收缩和温差裂缝发生。在实际施工中，楼板下层的钢筋网在混凝土垫块(纵横向的垫块间距应限制在1m左右)及模板的依托下，保护层比较容易正确控制。楼板上层钢筋网的有效保护一直是施工中的难题，在施工中应做到:楼层上层钢筋必须设置马凳筋，其纵横向的间距不大于600mm，支撑马凳筋不小于直径10，同一方向上的支撑不少于2道，且距板筋末端不大于150mm;施工过程中尽可能合理安排好各个工种交叉作业时间，在板底钢筋绑扎完毕后，线管预埋和模板封镶收头应及时穿插作业，并争取全面完成，做到不留或少留尾巴，以有效减少钢筋绑扎后作业人员行走对其造成的破坏;加强施工作业人员的教育和施工管理，使全体操作人员充分认识到保护偻板钢筋的重要性;行走时，应自觉沿钢筋马凳筋支撑点通行，不得随意踩踏中间架空部位钢筋。安排足够数量的钢筋工，在混凝土浇筑前及浇筑过程中及时进行整修，特别是支座端部受力最大处及楼面裂缝最容易发生处应重点整修，同时混凝土工浇筑前在施工通道铺设临时活动跳板，扩大接触面，分散应力，尽力避免上层钢筋因受到踩踏变形。

⑶对于材料吊卸区处楼板，应合理安排楼层施工作业计划，在混凝土强度达到1.2N/mm2前及楼板混凝土浇筑完毕后的一定时间内(气温低于15℃、48h内;气温高于15℃、24h内)可限量做测量、定位、弹线等准备工作，不允许吊卸大宗材料，避免冲击震动。之后第二天，可分批安排吊运少量小批量的柱和剪力墙钢筋，做到轻卸、轻放并且分散以控制和减少冲击震动力。之后第三天方可吊装钢管等大宗材料以及进行楼层柱、剪力墙正常支模施工，在模板安装时，吊运上来的材料应作到尽量分散就位，减少楼面震动和荷载。材料吊卸堆放区(一般约50m2左右)的模板在搭设前，预先考虑采取加密立杆(立杆的纵横向间距均不大于800mm)和隔栅。加强模板支撑强度和刚度，减少变形，提高该区域的抗冲击震动能力，防止裂缝的发生。

⑷模板要进行强度计算，选择有足够刚度的模板支撑体系，不得随意改变施工方案，避免模板变形、支撑下沉，模板接缝应严密，严禁模板漏浆。施工中要严格执行拆模申请制度，只有在同条件养护试块合格的情况下才允许拆模。

⑸在浇捣混凝土时，应控制好结构标高和平整度，在找平层粉刷时不能一次性粉刷过厚，应进行分层施工，并做好基层的清理工作。同时在较厚的找平层中增设钢筋加强网或采用抗裂砂浆等措施进行防止裂缝。

2.4 地基不均匀沉降引起的楼板裂缝的预防措施

在房屋选址时，应尽量选择地基土均匀的场地，同时尽量使建筑平面和体型规则对同栋建筑应采用同一类型标准，局部高强度地基采用换土或褥垫处理，按规范要求进行地基变形验算。当上述措施无法满足地基变形要求时，在建筑的下列部位，宜设置沉降缝，进行楼板裂缝的预控:建筑物平面的转折处;高度差异或荷载差异较大处;长高比过大的钢筋混凝土框架结构的适当部位;地基土的压缩性有显著差异处;建筑物或基础类型不同处;分期建造的房屋的分界部位。

2.5 外界温度产生楼板裂缝的预防措施

在薄弱部位应加强布筋，设置温度钢筋或设置后浇带。在南方地区，现浇钢筋混凝土屋面板容易出现裂缝，主要的解决方法是提高防水等级，增加保温隔热措施，设置钢筋及伸缩缝。

3 对楼板裂缝的弥补处理措施

如果楼板已经由于各种原因而产生了裂缝，那么就需要做好妥善处理工作。一般来说，住宅楼地面上部的找平层较厚，可以通过在找平层中增设钢丝网、钢板网或抗裂短钢筋进行加强。但是由于板底装饰层较薄，通常无吊顶遮盖，裂缝容易暴露，影响美观，所以板底应该妥善处理，可以采用委托具有资质的专业加固单位采用压力灌浆等方法对裂缝作处理。混凝土楼板裂缝，若在混凝土仍然是潮湿状态时，可采取的处理措施有:如产生的裂缝宽度很小时，可以采取扫入水泥和膨胀剂的混合物填充到裂缝中;如裂缝宽度稍大一些时，可以沿产生的裂缝注入具有膨胀性能的水泥浆;如产生的裂缝宽度再大一些时，可以直接浇筑具有微膨胀的与原混凝土采用的水灰比相同水泥砂浆。若混凝土已经到了硬化状态，可考虑采用环氧树脂水泥砂浆或聚合物水泥砂浆灌缝。而对于那些对强度要求不高的混凝土构件，还可以采用柔性材料如各种防水密封胶等进行密封，以防止渗水和钢筋锈蚀。