鋼筋混凝土板的裂縫分析與防治

董 軍，貢文獻(xiàn)

（1. 南京軍區(qū)空軍后勤部，江蘇 南京 210008；2. 空軍第五空防工程處，江蘇 南京 211100）

1 裂縫原因分析

鋼筋混凝土板裂縫是一個(gè)帶有普遍性的質(zhì)量通病，采取科學(xué)的預(yù)防措施對(duì)保證工程質(zhì)量，提高結(jié)構(gòu)物的耐久性具有重要意義。根據(jù)板的設(shè)計(jì)斷面及支承情況，板的裂縫也各有特征。一般表面可見裂縫有：縱向裂縫、橫向裂縫及斜裂縫等。它們的出現(xiàn)不但影響建筑的使用功能，如外觀、保溫、隔音及防水等，而且影響建筑物的安全與壽命。因此在實(shí)際工程中，采取措施減少或控制裂縫是工程技術(shù)人員著重解決的問題。現(xiàn)就鋼筋混凝土板常見裂縫的特征和原因分析如下：

1.1 板面干縮裂縫

混凝土由固體（水泥、砂子、石子等）、液體（水）和氣體（施工過程中殘存的空氣等）三相體組成，但各種材料的膨脹系數(shù)和干縮性質(zhì)不相同，如水泥石的膨脹系數(shù)大于石子的膨脹系數(shù)，混凝土在硬化過程中，水泥石的干縮較大，而骨料幾乎不變形。因此在周圍氣溫變化下，混凝土中水分蒸發(fā)，水泥石中的凝膠體逐漸干縮而產(chǎn)生初始應(yīng)力，從而引起混凝土的干縮裂縫。又由于板內(nèi)主筋及分布鋼筋對(duì)混凝土干縮變形的約束，所以它多呈規(guī)則形狀，短而較細(xì)，位于鋼筋之間并與鋼筋平行，一般位于表層。

1.2 板面不規(guī)則裂縫

在鋼筋混凝土板面上局部有時(shí)也出現(xiàn)不規(guī)則裂縫，多由于混凝土原材料質(zhì)量不合要求所致。如因水泥凝結(jié)或膨脹不正常，則產(chǎn)生既短又不規(guī)則的裂縫。這種裂縫多發(fā)生在混凝土硬化的早期。骨料中如泥土含量過多，隨著混凝土的干燥則產(chǎn)生不規(guī)則的網(wǎng)狀裂縫。也有堿—骨料反應(yīng)引起的裂縫，但多發(fā)生于潮濕場(chǎng)所并呈爆裂狀。

1.3 空心板橫向裂縫

鋼筋混凝土空心板堆放時(shí)，如墊木位置不當(dāng)，支點(diǎn)上下錯(cuò)開，造成板的懸臂過長(zhǎng)或跨中集中荷載過大，一般沿空心板的上表面出現(xiàn)橫向斷裂。采用翻轉(zhuǎn)模板工藝生產(chǎn)空心板時(shí)，常因翻身不注意或堆放不當(dāng)，造成橫向裂縫。另外在運(yùn)輸空心板時(shí)，因道路不平、車速過快、車身顛簸等引起空心板的橫向裂縫。裂縫特征是橫向明顯較規(guī)則。

1.4 預(yù)應(yīng)力空心板反拱裂縫

采用長(zhǎng)線法生產(chǎn)的預(yù)應(yīng)力空心板，如在混凝土強(qiáng)度還沒有達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)定的數(shù)值時(shí)就放松鋼絲，鋼絲回縮使空心板下部產(chǎn)生較大的變形，致使板向上拱起，空心板上表面的混凝土處于受拉狀態(tài)而出現(xiàn)明顯的橫向裂縫。

1.5 現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板裂縫

現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板除有上述兩種裂縫發(fā)生外，對(duì)于剛澆筑的混凝土板，因模板支撐不穩(wěn)下沉，或施工臨時(shí)集中堆放較多的材料使樓板隨之變形，撓度加大，拆模后出現(xiàn)裂縫。另外，配筋不足，板厚不夠，也會(huì)造成板的撓度過大，從而在板的底面產(chǎn)生裂縫。這種裂縫的特征是，位置多在板受彎抗拉處，裂縫的大小與長(zhǎng)短視荷載的大小而變化，多呈單條而較規(guī)則。

1.6 鋼筋混凝土雨棚挑檐陽(yáng)臺(tái)裂縫

雨棚挑檐和陽(yáng)臺(tái)均系懸臂受力，它們出現(xiàn)裂縫的原因有：混凝土強(qiáng)度不足，支撐拆除過早，承受負(fù)彎矩鋼筋不夠等；但最常見的原因是工人在澆筑混凝土?xí)r，將負(fù)彎矩鋼筋踩倒，使其不能承受負(fù)彎矩，由此而產(chǎn)生裂縫。其特征是裂縫位置在板支點(diǎn)的頂面，靠近外墻根處，呈橫向，且與受力鋼筋相垂直，數(shù)量少，但影響使用。

1.7 預(yù)應(yīng)力屋面板橫向裂縫

屋面板橫向裂縫的主要原因有兩個(gè)：①板面與縱肋的收縮不一致，在溫度及太陽(yáng)輻射作用下，因板面較薄而收縮大，肋的斷面大而收縮小，板面就出現(xiàn)拉應(yīng)力，造成板面裂縫；②肋受預(yù)壓時(shí)，形成反拱，板面出現(xiàn)預(yù)拉應(yīng)力，由于肋的剛度不足，控制力偏高，養(yǎng)護(hù)不良等原因，使板面預(yù)拉應(yīng)力超過理論值，上述應(yīng)力疊加，則引起板面較為普遍的橫向裂縫。

2 裂縫預(yù)防措施

2.1 設(shè)計(jì)措施

設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意對(duì)房屋四周的陽(yáng)角處樓面板配筋進(jìn)行加強(qiáng)，大量工程實(shí)踐證明，應(yīng)將負(fù)筋沿房間全長(zhǎng)配置，并且適當(dāng)加密加粗，同時(shí)也可取消作用較小的屋面陽(yáng)角處的放射形鋼筋，加強(qiáng)雙向通常負(fù)筋，能較好地解決斜角裂縫——樓板裂縫中數(shù)量最多的一種裂縫。

2.2 材料控制

目前現(xiàn)澆板已普遍采用泵送商品混凝土進(jìn)行澆筑，而泵送混凝土為滿足坍落度大、流動(dòng)性好的泵送要求，易產(chǎn)生水灰比大、局部粗骨料少、砂漿多的現(xiàn)象，使混凝土收縮量大。這就要求合理確定混凝土的配合比和坍落度。在混凝土配合比設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)全盤考慮，多用骨料、少用粉料，以減少裂縫發(fā)生，坍落度應(yīng)適當(dāng)控制，不宜過大，以減少混凝土的收縮值。宜選用合格的、水化熱低、收縮小、耐久性好的復(fù)合水泥，外加劑的選用一定要慎重，混凝土摻合料的摻量比例應(yīng)合理。

2.3 施工措施

預(yù)埋線管處裂縫、施工荷載較大處裂縫以及板周邊處負(fù)彎矩裂縫主要是由于施工不當(dāng)產(chǎn)生的。因此，施工中應(yīng)注重模板工程、鋼筋工程、混凝土工程以及現(xiàn)場(chǎng)施工管理等措施。必須在施工中抓好混凝土強(qiáng)度質(zhì)量控制工作，事先要做好混凝土配合比設(shè)計(jì)，施工時(shí)，水泥、砂、石、水、外加劑等材料要按照配合比通知單的要求配合，并做好搗固和養(yǎng)護(hù)工作；設(shè)計(jì)圖紙中要求使用的鋼筋型號(hào)、規(guī)格、數(shù)量要認(rèn)真核對(duì)、檢查，防止用錯(cuò)；所有預(yù)制板都要在板側(cè)寫上該板的型號(hào)和生產(chǎn)日期，以防吊裝時(shí)弄錯(cuò)。對(duì)于現(xiàn)澆混凝土板，模板支撐要牢固，保證受力鋼筋位置準(zhǔn)確；板的厚度要按設(shè)計(jì)要求嚴(yán)格控制，不宜過薄或超厚，造成板的受力不均。對(duì)于預(yù)應(yīng)力混凝土空心板，當(dāng)采用長(zhǎng)線生產(chǎn)工藝時(shí)，要根據(jù)混凝土的實(shí)測(cè)強(qiáng)度，按規(guī)定嚴(yán)格控制預(yù)應(yīng)力鋼筋的控制應(yīng)力和放張時(shí)間。

3 裂縫處理方法

3.1 橫向張拉施加預(yù)應(yīng)力加固法

這種方法主要是為增強(qiáng)大型屋面板構(gòu)件的承載能力。預(yù)應(yīng)力鋼筋可采用2φ12，放置在相鄰兩條主肋的底部，在距主肋的兩端各1.5 m處固定，并設(shè)置螺栓支架，通過絞緊螺栓使鋼筋橫向受力，在肋底及肋端各產(chǎn)生一外力，使受彎構(gòu)件變?yōu)槠氖軓潣?gòu)件，以抵消部分正彎矩值，從而增加肋的承載能力。同時(shí)由于構(gòu)件剛度的增加，使原有裂縫不再繼續(xù)發(fā)展。

此法比較簡(jiǎn)單，不需破壞屋面防水層，不需養(yǎng)護(hù)期，對(duì)增強(qiáng)梁式構(gòu)件的抗彎及抗剪能力很有效，并能阻止裂縫繼續(xù)發(fā)展。但不宜用于溫度較高的地方，否則在加固部位需作絕熱防護(hù)措施。

3.2 槽鋼托肋加固法

這種方法適宜加固處于高度輻射熱附近的大型屋面板構(gòu)件。具體方法是：在屋面板兩個(gè)主肋內(nèi)側(cè)面各加設(shè)一根14號(hào)槽鋼，使各小肋緊擱其上，直接承受屋面?zhèn)鱽淼暮奢d，以代替原主肋的作用。為了固定14號(hào)槽鋼的位置，在兩根槽鋼之間加設(shè)8號(hào)槽鋼作為水平連系桿。加固時(shí)，先將14號(hào)槽鋼放在屋面板主肋的內(nèi)側(cè)，兩端擱置在屋架上，在支承處用墊板榫緊，當(dāng)槽鋼頂面與小肋底緊貼后，用電焊焊死。兩根14號(hào)槽鋼位置固定后，再焊裝8號(hào)槽鋼水平連系桿，該法施工方便迅速，不停產(chǎn)，且保證質(zhì)量，適用于輪修工程。因耗鋼量大，應(yīng)作好經(jīng)濟(jì)分析。

3.3 半構(gòu)架加固法

此法適用于加固大型屋面板板肋端斜裂縫寬度較大，已影響支承強(qiáng)度的情況。即用兩根12號(hào)槽鋼擱置在相鄰兩條主肋端部?jī)?nèi)側(cè)，其長(zhǎng)度為125 cm左右，12號(hào)槽鋼底橫向加焊角鋼，形成一個(gè)井字形構(gòu)架，角鋼與肋的主筋交叉處用鋼板間接相焊，使構(gòu)架與四條主肋端部聯(lián)成整體，緊擱在屋架上，以增加肋的擱置長(zhǎng)度，改善支座處的傳力作用。

施工前，先鑿去屋面梁翼緣外板肋底部混凝土保護(hù)層，使其露出鋼筋，同時(shí)在12號(hào)槽鋼的端部各焊上兩根角鋼，做成一對(duì)半構(gòu)架，架設(shè)在主肋內(nèi)側(cè)面。構(gòu)架與屋面梁之間的縫隙用鐵板填塞，使角鋼面與肋底緊貼，然后焊接兩個(gè)半構(gòu)架，并在角鋼與相鄰二肋主筋間加焊鐵板，使構(gòu)架主肋連成一個(gè)整體，最后在封端小肋與槽鋼面之間用斜鐵板榫緊焊牢。如屬天溝邊板的加固，除按上述要求加固外，還需用C20混凝土灌實(shí)天溝與屋面板之間的空隙。

3.4 預(yù)應(yīng)力斜桿加固法

此法適用于處理大型屋面板主肋出現(xiàn)寬度大于或等于0.15 mm的裂縫。采用兩根φ16的Ⅱ級(jí)鋼筋，用人工建立預(yù)應(yīng)力的方法進(jìn)行加固。加固前，加固筋（包括加固筋的端桿，采用M20）不必進(jìn)行冷拉。加固時(shí)，鋼筋的預(yù)應(yīng)力控制在50 MPa，兩端進(jìn)行張拉。加固后，外露鐵件均需防腐處理，先在鋼筋上刷冷底子油1遍，411號(hào)漆3遍，再用浸透411號(hào)瀝青漆的麻布條緊纏鋼筋（麻布條纏繞時(shí)要有搭接頭，保證每處斷面應(yīng)有2層），麻布條外面涂刷411號(hào)瀝青漆兩遍。節(jié)點(diǎn)的防腐處理也用此法。對(duì)于伸出屋面部分的鐵件，可用C20細(xì)石混凝土包裹。

3.5 井字支架加固法

該法采用型鋼和混凝土小梁制成井字型支架，中段擱置在屋角的上弦，并用夾具緊固在翼緣的兩側(cè)面，使其不能移動(dòng)，支架兩端托住相鄰四根主肋盡端的底部，以輔助大型屋面板支撐長(zhǎng)度的不足。

3.6 板縫配筋加固法

鋼筋混凝土空心板如出現(xiàn)橫向裂縫，在保證受力的條件下，可采用板縫配筋加固法來進(jìn)行處理。此法是將橫向斷裂的空心板用支撐托平，在板與板間留出10 cm左右寬的縫隙，下面支上模板，縫中配φ12～16的鋼筋一根，然后澆筑C25號(hào)混凝土。

3.7 加托梁法

對(duì)于現(xiàn)澆鋼筋混凝土板，如果板下面出現(xiàn)了裂縫，必須加固才能滿足使用要求時(shí)，可采用加托梁法加以處理。其法是根據(jù)板的受力情況，在混凝土樓板下加設(shè)托梁，托梁可用槽鋼、工字鋼或鋼筋混凝土。

槽鋼、工字鋼托梁加固。先按加固方向在墻上鑿孔，加混凝土墊，放上槽鋼后，在支撐處加楔型鐵墊塊楔緊，并使槽鋼緊貼混凝土樓板，然后將鋼托梁支點(diǎn)澆注混凝土即可。這種加固方法比較簡(jiǎn)單易行，但影響室內(nèi)美觀。

混凝土托梁加固。一般是先在托梁設(shè)置方向的墻上鑿出梁的支承孔，并在混凝土板上面沿托梁的縱向位置，每隔一定距離鑿出直徑約10 cm的混凝土澆注孔，然后綁鋼筋支模板，從澆筑孔中灌筑混凝土，并振搗密實(shí)至由孔中冒出漿來為止。

3.8 鋼筋混凝土附加層法

如果由于設(shè)計(jì)用途變更，板上的荷載增加，可采用鋼筋混凝土附加層法進(jìn)行加固處理。其方法是在原有的鋼筋混凝土板上再綁一層鋼筋網(wǎng)片，澆筑厚40～80 mm的混凝土。至于鋼筋規(guī)格、間距、混凝土厚度等，應(yīng)視所需加固部位的開間、進(jìn)深、荷載增大數(shù)量等因素確定。

4 結(jié)束語(yǔ)

鋼筋混凝土板裂縫是常見的工程癥害，在設(shè)計(jì)或施工階段若處理得當(dāng)，是可以防止的。如果出現(xiàn)裂縫，則可根據(jù)癥害原因，綜合分析并采取相應(yīng)防治措施。上述處理方法是目前建筑工程中常用而有效的方法。

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