防治現(xiàn)澆樓裂縫研究論文

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[摘要]全現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓屋面板的裂縫，是目前較難克服的質(zhì)量通病之一。文章分析了現(xiàn)澆樓板裂縫產(chǎn)生的原因，探討了樓板裂縫產(chǎn)生的危害，并提出對(duì)現(xiàn)澆樓板裂縫的控制措施。

[關(guān)鍵詞]混凝土；現(xiàn)澆樓板；裂縫原因；危害；彌補(bǔ)處理；預(yù)防措施

當(dāng)前，不論是框架結(jié)構(gòu)的工業(yè)建筑還是民用住宅樓中，現(xiàn)澆混凝土樓板的工程也是越來越多。長期以來，由于對(duì)混凝土裂縫問題認(rèn)識(shí)上的偏差，或重視程度不夠，混凝土產(chǎn)生裂縫現(xiàn)象十分普遍。混凝土的裂縫問題乃是嚴(yán)重困擾著混凝土樓板施工質(zhì)量的首要問題。

一、樓面裂縫的種類及其特征

（一）樓面裂縫的種類

1．結(jié)構(gòu)裂縫。雖然現(xiàn)澆樓板承載力能滿足設(shè)計(jì)要求，但由于預(yù)制多孔板改為現(xiàn)澆板后，墻體剛度相對(duì)增大，樓板剛度相對(duì)減弱。因此在一些薄弱部位和截面突變處，往往容易產(chǎn)生一些結(jié)構(gòu)性裂縫。例如：墻角應(yīng)力集中處的45°斜裂縫，板端負(fù)彎矩較大處的板面裂縫等。

2．溫差裂縫。由于溫度變化，混凝土熱脹冷縮而形成的裂縫，此類裂縫一般集中在東西單元的房間以及屋面層和上部樓層的樓板。

3．收縮裂縫。混凝土在塑性收縮、硬化收縮、碳化收縮、失水收縮過程中易形成各種收縮裂縫。

（二）樓面裂縫的特征

裂縫的位置取決于兩個(gè)因素，一是約束，二是抗拉能力。對(duì)樓板來說，約束最大的位置在四個(gè)轉(zhuǎn)角處，因?yàn)檗D(zhuǎn)角處梁或墻的剛度最大，它對(duì)樓板形成的約束也最大。同時(shí)沿外墻轉(zhuǎn)角處因受外界氣溫影響，樓板成為收縮變形最大的部位。一般來說，樓板內(nèi)配筋都按平行于樓板的兩條相鄰邊而設(shè)置，也就是說，轉(zhuǎn)角處夾角平分線方向的抗拉能力最為薄弱。故大多數(shù)板上裂縫都出現(xiàn)在沿外墻轉(zhuǎn)角處，而且呈45°斜向放射狀。

二、現(xiàn)澆樓板裂縫產(chǎn)生的原因

現(xiàn)澆混凝土樓板裂縫產(chǎn)生的原因是多方面的，概括起來主要有以下幾點(diǎn)：

（一）材料選用方面的因素

1．水泥品種。水泥的選擇是關(guān)系到收縮問題的關(guān)鍵。不同品種水泥的收縮值取決于C3A、SO3、石膏的含量及水泥細(xì)度等。而且，隨著高強(qiáng)混凝土的應(yīng)用，水泥的標(biāo)號(hào)等級(jí)要求也就相應(yīng)提高，水泥用量也就會(huì)增加，產(chǎn)生的水化熱就越高，混凝土的收縮變形也越大。

2．外加劑應(yīng)用不當(dāng)也會(huì)引起的裂縫。由于施工工期的需要，一般都會(huì)使用化學(xué)外加劑的，但外加劑應(yīng)用不當(dāng)會(huì)直接引起混凝土多種質(zhì)量問題，并且外加劑的使用也會(huì)增大混凝土收縮的變化率，如摻減水劑用于改變混凝土和易性。高效減水劑的減水作用隨時(shí)間延長而降低，這是坍落度損失的主要原因，由于高效減水劑吸附在水泥顆粒表面或早期水化物上，它或是被水化物包圍，或是與水化物反應(yīng)而被消耗掉，變得不能發(fā)揮分散能力，水泥顆粒間斥力減小，造成水泥顆粒凝聚，使混凝土坍落度減小，造成混凝土拌和物坍落度損失過大或短期內(nèi)完全喪失流動(dòng)性，這類問題在混凝土生產(chǎn)行業(yè)中會(huì)經(jīng)常遇到，程度輕的會(huì)引起混凝土施工困難，混凝土表面會(huì)出現(xiàn)收縮裂縫。

3．混凝土配合比。在原料一定的條件下，水灰比對(duì)混凝土收縮有很大的影響。混凝土收縮主要取決于單位用水量和水泥用量，而用水量的影響比水泥用量大；在用水量一定內(nèi)條件下，混凝土收縮隨水泥用量的增大而加大，反之增大的幅度較小；在水灰比一定條件下，混凝土收縮率隨水灰比的增加而明顯增大；在水灰比相同條件下，混凝土干縮隨砂率增大而加大，但增大的幅度較小。影響砼的收縮而產(chǎn)生裂縫原因包括單位用水量、單位水泥用量、水灰比、砂率等控制參數(shù)。

（二）施工方面的因素

1．配筋、樓板厚度、施工工藝不合標(biāo)準(zhǔn)。部分施工單位在施工中，為了節(jié)省施工的材料成本和節(jié)省人工費(fèi)，在施工過程中往往是沒能按照設(shè)計(jì)要求及有關(guān)規(guī)范進(jìn)行施工，鋼筋安放位置不正確、鋼筋間距偏大、樓板澆筑時(shí)厚度控制不符合設(shè)計(jì)要求、澆筑震搗不密實(shí)等原因也容易導(dǎo)致樓板產(chǎn)生裂縫。

2．施工時(shí)模板的處理。模板施工因素對(duì)產(chǎn)生的影響主要是由于以下幾方面產(chǎn)生的：（1）由于樓板模板支撐剛度不夠，梁板支撐剛度差異或模板撓度過大，造成模板支撐下沉變形過大；（2）如果模板支撐的穩(wěn)定性不夠，在施工期間過度震動(dòng)使支撐剛度變異部位出現(xiàn)多次瞬間相對(duì)位移，這樣也會(huì)引起樓板的裂縫；（3）拆模過早，在混凝土沒有完全硬化的時(shí)候就進(jìn)行拆模板，混凝土硬化前過早承載或受到振動(dòng)，很容易產(chǎn)生裂縫。

3．鋼筋保護(hù)層偏大。施工澆注混凝土?xí)r為鋪設(shè)架板，施工人員在鋼筋上踩踏，致使板面負(fù)筋下沉混凝土保護(hù)層厚度偏大，引起板面開裂。特別是負(fù)彎矩鋼筋沒有通長配置時(shí)，裂縫往往會(huì)出現(xiàn)在負(fù)彎矩鋼筋的端部，沿板邊緣近似成直線發(fā)展。

4．保護(hù)措施不到位。混凝土澆注后，沒有按規(guī)定的要求進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，導(dǎo)致樓板收縮開裂。（1）養(yǎng)護(hù)不及時(shí)，使混凝土養(yǎng)護(hù)初期過早脫水，使混凝土出現(xiàn)干縮。（2）混凝土養(yǎng)護(hù)初期受凍。（3）樓板施工完成后，混凝土終凝初期，施工機(jī)具和材料集中，或過早進(jìn)人下道工序施工，造成較大施工荷載和震動(dòng)，使其產(chǎn)生裂縫。

（三）氣溫、空氣等環(huán)境因素導(dǎo)致樓板裂縫

現(xiàn)在樓板在周圍氣溫、空氣等環(huán)境因素的影響下，也會(huì)產(chǎn)生裂縫的。（1）空氣的相對(duì)濕度越低，混凝土收縮越大。（2）空氣溫度升高，混凝土的收縮隨之增大。（3）長期風(fēng)吹、日曬也會(huì)使混凝土收縮增大。

三、樓板裂縫產(chǎn)生的危害

混凝土是多組分復(fù)合材料，在溫度和濕度變化的條件下，硬化并產(chǎn)生體積變形。由于各種材料變形不一致，互相約束而產(chǎn)生初始應(yīng)力，造成骨料與水泥粘結(jié)面或水泥本身之間出現(xiàn)肉眼看不見的微細(xì)裂縫，我們一般稱微裂。這種微細(xì)裂縫的分布是不規(guī)則的，互不連貫，但在荷載作用下或進(jìn)一步產(chǎn)生溫度變化，養(yǎng)護(hù)不到位失水干縮的情況下，裂縫開始擴(kuò)展，并逐漸互相連通，從而出現(xiàn)較大的肉眼可見裂縫，成為宏觀裂縫，嚴(yán)重的形成樓板上下貫通縫，這就成為有害裂縫。這樣的裂縫將對(duì)結(jié)構(gòu)的承載力，防火性、抗?jié)B性、抗鋼筋銹蝕性、抗化學(xué)侵蝕性等耐久性能產(chǎn)生嚴(yán)重的危害。

（一）影響結(jié)構(gòu)承載力和使用安全性

對(duì)于受彎構(gòu)件的樓板，盡管受彎區(qū)允許有寬度在一定范圍內(nèi)的裂縫存在，但是裂縫對(duì)結(jié)構(gòu)承載力的影響是不可忽視的，尤其是一些使用者在裝修時(shí)又給地面增加了很多設(shè)計(jì)者沒有考慮的荷載時(shí)。

（二）影響結(jié)構(gòu)的防水性

樓板產(chǎn)生裂縫，除了影響結(jié)構(gòu)安全性外，對(duì)使用者所帶來的最直接的問題是滲漏水的危害，尤其是在沒有做防水的房間表現(xiàn)突出。

（三）嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)的耐久性和使用壽命

化學(xué)侵蝕、凍融循環(huán)、碳化、鋼筋銹蝕、堿集料反應(yīng)等，都會(huì)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)體產(chǎn)生破壞作用。這些破壞作用的發(fā)生或進(jìn)行的快慢，除了受混凝土自身材料性質(zhì)的影響外，裂縫就是一個(gè)重要的影響因素。一般從結(jié)構(gòu)拆模到裝修完成，要經(jīng)過2—3個(gè)月的時(shí)間，有的大型工程還要跨年施工。這時(shí)空氣中的CO2、SO2氣體及雨水等就會(huì)順著裂縫進(jìn)入混凝土內(nèi)部，促成鋼筋銹蝕的加快；堿集料反應(yīng)及碳化速度的加快進(jìn)行；從而引起耐久性的下降和縮短建筑物的使用壽命。

四、施工中應(yīng)采取的主要技術(shù)措施

樓面裂縫的發(fā)生除以陽角45度斜角裂縫為主外，其他還有較常見的兩類:一類是預(yù)理線管及線管集散處，另一類為施工中周轉(zhuǎn)材料臨時(shí)較集中和較頻繁的吊裝卸料堆放區(qū)域。現(xiàn)從施工角度進(jìn)行綜合分析，并分類采取以下幾項(xiàng)主要技術(shù)措施：

（一）重點(diǎn)加強(qiáng)樓面上層鋼筋網(wǎng)的有效保護(hù)措施

鋼筋在樓面砼板中的抗拉受力，起著抵抗外荷載所產(chǎn)生的彎矩和防止砼收縮和溫差裂縫發(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)層前提下才能確保有效。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1．5m時(shí)，鋼筋網(wǎng)的合理保護(hù)層厚度就無法保障，所以縱橫向的墊塊間距限制在lm左右。與此相反，樓面上層鋼筋網(wǎng)的有效保護(hù)，一直是施工中的較難解決的問題。其原因?yàn)椋海?）板的上層鋼筋一般較細(xì)較軟，受到人員踩踏后就立即彎曲、變形、下墜；（2）鋼筋離樓層模板的高度較大，無法受到模板的依托保護(hù)；（3）各工種交叉作業(yè)，造成施工人員眾多、行走十分頻繁，無處落腳后難免被大量踩踏；（4）上層鋼筋網(wǎng)的鋼筋小撐馬設(shè)置間距過大，甚至不設(shè)(僅依靠樓面梁上部鋼筋擱置和離式配筋的拐腳支撐)。上述四種原因中，后二種原因在施工中必須大大加以改進(jìn)，對(duì)于最后一個(gè)原因，根據(jù)大量的施工實(shí)踐，建議樓面雙層雙向鋼筋(包括分離式配置的負(fù)彎矩短筋)必須設(shè)置鋼筋小撐馬，其縱橫向間距不應(yīng)大于700mm(即每平方米不得少于2只)，特別是對(duì)于Ф8一類細(xì)小鋼筋，小撐馬的間距應(yīng)控制在600mm以內(nèi)(即每平方米不得少于3只)，才能取得較好的效果。對(duì)于第3條原因，可采取下列綜合措施加以解決：

1．盡可能合理和科學(xué)地安排好各工種交叉作業(yè)時(shí)間，在板底鋼筋綁扎后，線管予埋和模板封鑲收頭應(yīng)及時(shí)穿插并爭取全面完成，做到不留或少留尾巴，以有效減少板面鋼筋綁扎后的作業(yè)人員數(shù)量；在樓梯、通道等頻繁和必須的通行處應(yīng)搭設(shè)(或鋪設(shè))臨時(shí)的簡易通道，以供必要的施工人員通行；

2．加強(qiáng)教育和管理，使全體操作人員充分重視保護(hù)板面上層負(fù)筋的正確位置，必須行走時(shí)，應(yīng)自覺沿鋼筋小馬撐支撐點(diǎn)通行，不得隨意踩踏中間架空部位鋼筋；

3．安排足夠數(shù)量的鋼筋工(一般應(yīng)不少于3～4人或以上)在砼澆筑前及澆筑中跟蹤及時(shí)進(jìn)行整修，特別是支座端部受力最大處以及樓面裂縫最容易發(fā)生處(四周陽角處、預(yù)埋線管處以及大跨度房間處)應(yīng)重點(diǎn)整修；

4．砼工在澆筑時(shí)對(duì)裂縫的易發(fā)生部位和負(fù)彎矩筋受力最大區(qū)域，應(yīng)鋪設(shè)臨時(shí)性活動(dòng)挑板，擴(kuò)大接觸面，分散應(yīng)力，盡力避免上層鋼筋受到重新踩踏變形。

（二）預(yù)埋線管處的裂縫防治

預(yù)埋線管，特別是多根線管的集散處是截面砼受到較多削弱，從而引起應(yīng)力集中，容易導(dǎo)致裂縫發(fā)生的薄弱部位。當(dāng)預(yù)理線管的直徑較小，并且房屋的開間寬度也較小，同時(shí)線管的敷設(shè)走向又不重于(即垂直于)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)埋線管的直徑較大，開間寬度也較大，并且線管的敷設(shè)走向又重合于(即垂直于)砼的收縮和受拉力向時(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線管的集散處，應(yīng)按技術(shù)導(dǎo)則3的第4條要求增設(shè)垂直于線管的短鋼筋網(wǎng)加強(qiáng)。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，增設(shè)的抗裂短鋼筋采用Ф6—Ф8，間距≤150，兩端的錨固長度應(yīng)不小于300mm。線管在敷設(shè)時(shí)應(yīng)盡量避免立體交叉穿越，交叉布線處可按技術(shù)導(dǎo)則3的第4條采用線盒，同時(shí)在多根線管的集散處宜采用放射形分布，盡量避免緊密平行排列，以確保線管底部的砼灌筑順利和振搗密實(shí)。并且當(dāng)線管數(shù)量眾多，使集散口的砼截面大量削弱時(shí)，宜按予留孔洞構(gòu)造要求在四周增設(shè)上下各2Ф12的井字形抗裂構(gòu)造鋼筋。

（三）材料吊卸區(qū)域的樓面裂縫防治

目前在主體結(jié)構(gòu)的施工過程中，普遍存在著質(zhì)量與工期之間的較大矛盾。一般主體結(jié)構(gòu)的樓層施工速度平均為5—7d左右一層，最快時(shí)甚至不足5d一層。因此當(dāng)樓層砼澆筑完畢后不足24h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)，這就給大開間部位的房間雪上加霜。除了大開間的砼總收縮值較小開間要大的不利因素外，更容易在強(qiáng)度不足的情況下受材料吊卸沖擊振動(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，形成水久性裂縫，這種情況在高層住宅主體快速施工時(shí)較常見。對(duì)這類裂縫的綜合防治措施如下：

1．主體結(jié)構(gòu)的施工速度不能強(qiáng)求過快，樓層砼澆筑完后的必要養(yǎng)護(hù)(一般不宜≤24h)必須獲得保證。主體結(jié)構(gòu)階段的樓層施工速度宜控制在6—7d一層為宜，以確保樓面砼獲得最起碼的養(yǎng)護(hù)時(shí)間；

2．科學(xué)安排樓層施工作業(yè)計(jì)劃，在樓層砼澆筑完畢的24h以前，可限于做測量、定位、彈線等準(zhǔn)備工作，最多只允許暗柱鋼筋焊接工作，不允許吊卸大宗材料，避免沖擊振動(dòng)。24h以后，可先分批安排吊運(yùn)少量小批量的暗柱和剪力墻鋼筋進(jìn)行綁扎活動(dòng)，做到輕卸、輕放，以控制和減小沖擊振動(dòng)力。第3d方可開始吊卸鋼管等大宗材料以及從事樓層墻板和樓面的模板正常支模施工。在模板安裝時(shí)，吊運(yùn)(或傳遞)上來的材料應(yīng)做到盡量分散就位，不得過多地集中堆放，以減少樓面荷重和振動(dòng)。

3．對(duì)計(jì)劃中的臨時(shí)大開間面積材料吊卸堆放區(qū)域部位(一般約40m2左右)的模板支撐架在搭設(shè)前，就預(yù)先考慮采用加密立桿(立桿的縱、橫向間距均不宜大于800mm)和擱柵增加模板支撐架剛度的加強(qiáng)措施，以增強(qiáng)剛度，減少變形來加強(qiáng)該區(qū)域的抗沖擊振動(dòng)荷載，并應(yīng)在該區(qū)域的新筑砼表面上鋪設(shè)舊木模加以保護(hù)和擴(kuò)散應(yīng)力，進(jìn)一步防止裂縫的發(fā)生。

4．加強(qiáng)對(duì)樓面砼的養(yǎng)護(hù)。砼的保濕養(yǎng)護(hù)對(duì)其強(qiáng)度增長和各類性能的提高十分重要，特別是早期的妥善養(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)，因此樓面砼往往缺乏較充分和較足夠的澆水養(yǎng)護(hù)延續(xù)時(shí)間。為此，施工中必須堅(jiān)持覆蓋麻袋或草包進(jìn)行一周左右的妥善保濕養(yǎng)護(hù)，并建議采用噴養(yǎng)護(hù)液進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，達(dá)到降低成本和提高工效，并可避免或減少對(duì)施工的影響。

五、對(duì)裂縫的彌補(bǔ)處理

在采取了上述綜合性防治措施后，由于各種原因仍可能有少量的樓面裂縫發(fā)生。當(dāng)這些樓面裂縫發(fā)生后，應(yīng)在樓地面和天棚粉刷之前預(yù)先作好妥善的裂縫處理工作，然后再進(jìn)行裝修。根據(jù)筆者的施工經(jīng)驗(yàn)，住宅樓地面上部的粉刷找平層較厚，可以通過在找平層中增設(shè)鋼絲網(wǎng)、鋼板網(wǎng)或抗裂短鋼筋進(jìn)行加強(qiáng)，并且上部常被木地板等裝飾層所遮蓋，問題相對(duì)較小。但板底則粉刷層較薄，并且通常無吊頂遮蓋，更易暴露裂縫，影響美觀并引起投訴，所以板底更應(yīng)妥善處理。板底襲縫宜委托專業(yè)加固單位采用復(fù)合增強(qiáng)纖維等材料對(duì)裂縫作粘貼加強(qiáng)處理。復(fù)合增強(qiáng)纖維的粘貼寬度以350—400mm為宜，既能起到良好的抗拉裂補(bǔ)強(qiáng)作用，又不影響粉刷和裝飾效果，是目前較理想的裂縫彌補(bǔ)措施。

以上幾種方法由于受到不同條件的限制，故應(yīng)以提高樓板含鋼率為主，并可以有針對(duì)性地在外墻轉(zhuǎn)角樓板處增配放射性配筋，提高部分外墻的保溫隔熱標(biāo)準(zhǔn)。特別是對(duì)外墻轉(zhuǎn)角處的里墻面，要采用加貼保溫隔熱材料的辦法，使溫差對(duì)樓板變形帶來的影響，減少到最低限度。

另外，在施工過程中，還要適當(dāng)?shù)厥┕に俣龋瑖?yán)格施工操作程序，不盲目趕工。杜絕過早上傳、上荷載和過早拆模。做到科學(xué)施工，堅(jiān)決摒棄違反科學(xué)的蠻干的做法。只有這樣，才能使當(dāng)前民用建筑樓板結(jié)構(gòu)裂縫的這一質(zhì)量頑癥得到有效遏制。