混凝土結構裂縫的原因

于海成

摘 要：現澆鋼筋混凝土樓板出現裂縫是長期困擾建筑施工的一個難題,文章分析了現澆鋼筋混凝土樓板產生裂縫的原因。 關鍵詞：現澆鋼混樓板裂縫產生原因現澆鋼筋混凝土出現裂縫是十分普遍的現象,是工程常見的質量通病,也是長期困擾建筑施工的一個難題。其特點是:第一、具有廣泛的普遍性；無論是磚混結構、框架結構還是剪力墻結構,由于近年來住宅結構施工周期縮短,勞務作業人員的技術素質下降,混凝土結構裂縫成為多發性的質量問題。第二、較大的危害性；混凝土裂縫不僅對結構安全構成威脅,也降低了建筑物的使用壽命。第三、處理的難度性。一旦出現混凝土裂縫,單純從技術角度無法處理達到正常水平。因此,分析現澆鋼筋混凝土裂縫的原因具有極強的現實意義。

下面就以鋼筋混凝土樓板為例，分析現澆鋼筋混凝土裂縫的原因：

一、混凝土的收縮變形使樓板產生裂縫1、澆筑初期(終凝前)的凝縮變形 凝縮變形產生的裂縫發生在混凝土結硬前最初幾小時內,通常澆后24h即可觀察到。這種裂縫有兩類:一類是由于塑性混凝土下沉產生的裂縫,在梁、板中都有可能產生；另一類是塑性收縮裂縫,常出現在板中,裂縫逞不規則的雞爪狀或地圖狀。凝縮變形產生的裂縫多與混凝土的泌水現象有關。 新澆筑的混凝土經壓實后,由于重力作用,重的固體顆粒向下沉,迫使輕的水向上移,即所謂“泌水”。當固體顆粒彼此支撐不再下沉,或水泥結硬阻礙了它的下沉,泌水即停止。如混凝土中固體顆粒能不受阻礙地自由下沉,則僅使結硬后混凝土的體積減少,并不會產生裂縫。 塑性收縮裂縫并不受混凝土中鋼筋的影響,影響塑性收縮裂縫的主要因素是混凝土表面的干燥速度,當水分蒸發速度超過了泌水速度時,就會產生這種裂縫。因此凡是能加速蒸發速度的因素(如氣溫高、相對濕度低、風速大以及混凝土中溫度高于周圍空氣溫度)都會促使塑性收縮裂縫的發生。塑性收縮裂縫的表面寬度有的可達1～2mm。這種裂縫在自由支承板的四角處則很少出現,因為角部的干縮不受約束；相反,如板的邊緣受到約束(磚墻等),則將出現與板邊呈45°的一系列平行裂縫。 2、硬化過程中的干縮和水化作用引起的自身收縮 自身收縮與干縮一樣,在澆筑后相當長的時間 約1～2 a才會出現,它是由于水的遷移而引起的。但它不是由于水向外蒸發散失,而是因為水泥水化時消耗水分造成凝膠孔的液面下降,形成彎月面,產生所謂自干燥作用,使混凝土體的相對濕度降低和體積減少；水灰比的變化對干燥收縮和自身收縮的影響正相反,即當混凝土的水灰比降低時干燥收縮減少,而自身收縮增大。在硬化混凝土收縮受約束的條件下,收縮應變將導致彈性拉應力,拉應力可被近似看作彈性模量與應變的乘積；當拉應力超過混凝土的抗拉強度時,材料出現開裂。但是由于混凝土的粘彈性(徐變),部分應力釋放,徐變產生的應力松馳后的殘余應力才是決定混凝土是否開裂的關鍵。

二、材料選用及質量問題使樓板產生裂縫 1、當前水泥供應和使用上存在的問題 (1)水泥品種上的混亂:大量打著普硅水泥的水泥在混合材料的使用上 存在諸多問題,前幾年水泥行業在價格上的惡性競爭,使得摻雜使假、 違規生產盛行；用戶方面包括建設、設計、施工單位對于水泥產品不熟悉,致使水泥品種單一,促成水泥廠造假； (2)近年水泥供不應求,暴利使得不少資金流入,對水泥生產的不熟悉造成已投產的新型干法生產線質量管理問題成堆,出廠水泥質量難以保證； (3)政策配套上的不足,如廢渣綜合利用政策,有不少企業為受這一政策盲目提高混合材的摻量； (4)用戶對不同水泥的特性不了解,主要表現在任何工程、任何部位、任何施工氣候條件千篇一律的使用普硅水泥,無論對于確保工程質量還是降低造價都沒有好處。

2、商品砼自身特點 目前已普遍采用泵送商品砼進行澆筑,但受劇烈的市場競爭,導致各商品砼廠商以采用大粉煤灰摻量,低價位、低性能的砼處摻劑,以及細度模數低、含泥量較高的中細砂作為降低價格和成本的主要競爭手段。而采用含泥量大的砂配制的混凝土收縮大,抗拉強度低,容易因塑性收縮而產生裂縫。

三、施工方法不當使樓板產生裂縫 1、施工荷載過于集中 在樓板混凝土剛剛失去塑性但強度還沒有達到一定程度時,最容易受到損害,造成無法修復的缺陷,需要很好的保護。2、上人操作時間過早 有時為了搶工期,施工人員往往在樓板混凝土強度尚未達到規范要求的1.2MPa時,即開始在上面施工作業,這時樓板受到動荷載的作用,必然在混凝土內部產生微裂縫。 3、模板與支撐有間隙 近年來建筑樓板施工多采用竹膠板做模板,竹膠板鋪設后應使用釘子與下面的木方支撐肋釘牢固,否則竹膠板與木方之間會產生空隙,當受到上部壓力時,竹膠板會下陷變形(俗稱“喘氣”)。混凝土澆注過程中因荷載較小,有時模板不變形,當樓板再承受施工活荷載時,就會產生變形,從而導致樓板混凝土裂縫。 4、拆除墻角模板方法不當 當上層墻體拆除角部鋼模板時,施工人員往往圖方便,將拆下的角模板直接推倒砸在樓板上,巨大的沖擊力經常導致樓板角部出現環狀的密集微裂縫。

5、板內埋管集中 現代樓房設計中多采用將各類強電、弱電管線在樓板內暗敷的方式,經常出現樓板內電氣埋管集中的現象,集中的塑料埋管占據了較大的樓板截面,形成局部薄弱帶,在混凝土終凝前往往在塑料管彈性力作用下產生與管線走向一致的樓板裂縫。 6、重物沖擊 在使用塔吊向新澆注的樓板上吊運鋼筋、電焊機、料箱(斗)等重量較大的物體時,經常由于指揮控制不當以及下部未墊方木等原因,物體下落速度較快,導致重物直接沖擊樓板,產生樓板裂縫。

四、結構設計方面使樓板產生裂縫

1、設計中對多跨連續板邊跨的板邊往往簡化處理為簡支,由此而產生的誤差在構造上予以配置構造鋼筋補強,但所配置的構造鋼筋有往往存在直徑過細,間距過大。 2、樓板配筋設計中,僅在樓板軸線承重梁處配置了負彎筋,這些鋼筋在樓板撓度應變產生負彎矩時起抗力作用,剛性較大；而在樓板中間的配筋設計僅計算支撐平板的正壓力負荷,數量較少,所以就顯得相對薄弱,容易出現裂縫。 3、對樓板來說,約束最大的位置在四個轉角處,因為轉角處梁或墻的剛度最大,它對樓板形成的約束也最大,同時沿外墻轉角處因受外界氣溫影響,也是樓板收縮變形最大的部位。

4、樓板內設計的水電管線有不少采用PVC塑料管,PVC塑料管與混凝土的線膨脹系數不一致,在未采取任何措施的情況下,很容易沿水電管線方向出現裂縫。 綜上,現澆鋼筋混凝土樓板裂縫是工程常見的質量通病,在設計和施工過程中要充分考慮到上述原因,有針對性的加以注意和解決,采用合理的技術措施,裂縫是可以得到控制和預防的。

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