現(xiàn)澆混凝土樓板裂縫成因與防治措施

【摘要】闡述了樓板裂縫的成因，從材料、形成機理、施工技術(shù)、施工管理等方面進行了科學(xué)論述，提出了比較切實可行的解決方法，達到了減少樓板裂縫發(fā)生幾率的效果。

【關(guān)鍵詞】裂縫；水化；收縮；板筋；措施

前言：

在混凝土結(jié)構(gòu)中，樓板裂縫時有發(fā)生，裂縫一般垂直于房間轉(zhuǎn)角的角平分線，呈45°斜向，部分裂縫沿電線管埋敷方向，個別工程的樓板裂縫垂直于板跨方向或呈不規(guī)則狀分布，一般都在結(jié)構(gòu)封頂3 個～ 6 個月后陸續(xù)出現(xiàn)，在1 ～ 2 年時間內(nèi)，裂縫仍會繼續(xù)發(fā)展。對一般裂縫成因分析的文章也不少，但分析不夠深入，現(xiàn)在我結(jié)合自己的經(jīng)歷和認(rèn)識，談?wù)剬Υ说目捶āＲ私饣炷翗前辶芽p的成因，那我們要先了解混凝土材料特性，了解混凝土形成機理和微觀結(jié)構(gòu)。

1、混凝土樓板構(gòu)成裂縫的因素

混凝土不是單質(zhì)，材料特性不同于單質(zhì)。普通混凝土主要是由水泥、石子、砂子三種材料和水按一定比列拌合經(jīng)過水化硬化而成。成型后的混凝土是由各粗骨料、包圍在粗骨料表面水泥凝膠晶體骨架和未水化完的水泥顆粒、水和凝膠孔、很細(xì)小的空隙組成，其物理力學(xué)特性取決于水化產(chǎn)物和這些產(chǎn)物結(jié)構(gòu)。

混凝土內(nèi)部空隙是由以下原因造成:

1) 混凝土硬化過程中游離水的作用形成的毛細(xì)孔;

2) 混凝土拌合物中夾帶的空氣形成的氣孔;

3) 水泥石凝膠固相之間的凝膠孔。毛細(xì)孔、凝膠孔可以被水或空氣填充。這些孔( 孔連通就是微裂縫) 是混凝土先天缺陷，即使水泥100%水化還會有33%毛細(xì)孔。

混凝土還可能存在水泥顆粒，其存在是由以下原因造成: 由于早期水泥水化形成的凝膠抑制另外一部分水泥的水化反應(yīng)，因此在凝結(jié)后還有大量未完全水化的水泥顆粒。這些水泥顆粒后期水化反應(yīng)有兩種截然相反的作用，由于水化反應(yīng)的進行，混凝土不斷生成結(jié)晶體填充原有混凝土內(nèi)的空隙，這有利于抑制裂縫產(chǎn)生; 同時，水化反應(yīng)不斷消耗原混凝土體內(nèi)水分而加大混凝土空隙率并影響混凝土的收縮，這有利于裂縫產(chǎn)生。所以對混凝土而言，水既是空隙產(chǎn)生的原因又是水化反應(yīng)的必備條件。水化反應(yīng)是個持續(xù)的過程。

理解了上述內(nèi)容，我們就比較好理解下面的內(nèi)容。混凝土樓板裂縫成因主要分為收縮裂縫、溫度裂縫、超載裂縫。當(dāng)然還有其他原因，如堿骨料反應(yīng)、混凝土碳化、鋼筋銹蝕、不均勻沉降等。混凝土的收縮開裂主要是由水泥漿的收縮開裂造成，這是樓板無害裂縫的主因。混凝土澆搗成型前后收縮包括塑性收縮、沉降收縮、自收縮、干燥收縮。

2、混凝土的收縮原理

塑性收縮是混凝土初期處于可塑狀態(tài)時，由于混凝土的泌水，水分從混凝土的下部迅速上升，混凝土表面水分大量迅速蒸發(fā)，在混凝土表面發(fā)生干燥收縮體積減少，從而使表面產(chǎn)生開裂，細(xì)小裂縫密布于混凝土表面。混凝土成型后5h ～ 6h，如果外界溫度不小于35 ℃，自然通風(fēng)條件下，混凝土很容易開裂。

沉降收縮就是混凝土成型初期沉降引起，混凝土成型后，混凝土比重大的部分下沉，導(dǎo)致淺層相對漿料較多，沿著鋼筋方向發(fā)生裂縫。承臺、大板澆筑時此現(xiàn)象較為明顯，如果不二次振搗會看到類似“肋骨”樣的現(xiàn)象。為減少沉降收縮，混凝土施工要求先澆柱、墻，再澆梁，后澆板。單方混凝土水量大，流動性大容易產(chǎn)生沉降開裂。

自收縮是混凝土澆筑成型后，與外界沒有水分交換條件下，由于水泥后期水化引起的混凝土收縮。水泥的水化反應(yīng)會導(dǎo)致混凝土整體體積減少( 水化產(chǎn)物的體積約為參與反應(yīng)的水泥和水的總體積的90%) 。另外，水化反應(yīng)會消耗混凝土毛細(xì)管空隙中的水分，使毛細(xì)管產(chǎn)生自真空，體內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓從而發(fā)生收縮。骨料含量越多、骨料彈性模量越高，自收縮越小。另外，初凝后用水噴灑混凝土表面或保濕保養(yǎng)有助于減少自收縮。

干燥收縮是由于混凝土的水分蒸發(fā)，水分向外散溢，混凝土毛細(xì)管空隙內(nèi)產(chǎn)生的內(nèi)管張力，由于負(fù)壓而使混凝土收縮。減少干燥收縮的辦法有:

1) 降低單方用水量。

2) 選用優(yōu)質(zhì)干濕變形小的粗骨料。

3)選用合適水泥。礦渣水泥混凝土的干燥收縮大，粉煤灰水泥混凝土的干縮率較低。

4) 添加膨脹劑、減縮劑。

5) 覆蓋濕養(yǎng)護。

干燥收縮與自收縮同時存在，但是有區(qū)別。自收縮是由于混凝土中水泥繼續(xù)水化，消耗了毛細(xì)管空隙中水分，有新物質(zhì)生成。干燥收縮過程中，混凝土內(nèi)水分向外溢散，混凝土毛細(xì)孔中凝膠水的散失而造成，沒有新物質(zhì)生成。沉降與塑性收縮也是同時進行的，剛澆筑的混凝土由于泌水而產(chǎn)生沉降，上浮于表面的水分蒸發(fā)而產(chǎn)生塑性收縮。沉降與塑性收縮過程中，收縮受到硬骨料的限制，可能在混凝土內(nèi)部不同材料( 預(yù)埋線管) 結(jié)合界面薄弱處發(fā)生結(jié)合破壞，形成許多隨機分布的微裂縫。避免或減少塑性收縮、自收縮簡單有效的方法就是加強混凝土保養(yǎng)和二次振搗

此外，還有溫差原因產(chǎn)生的收縮裂縫。溫度裂縫一般發(fā)生在混凝土水化熱溫度上升結(jié)束后，混凝土開始降溫時( 這過程還有季節(jié)因素) 類似熱脹冷縮的道理。減低水泥用量，控制水化熱釋放量，控制混凝土早期溫度，均可以控制溫度裂縫發(fā)展程度。溫度應(yīng)力會在房屋的長度方向和高度方向產(chǎn)生重大影響，如果樓板變形受到豎向剛度大的構(gòu)件約束( 如剪力墻、大柱、大梁等) ，就有拉應(yīng)力產(chǎn)生，嚴(yán)重的會導(dǎo)致樓板出現(xiàn)裂縫。這種溫度應(yīng)力在建筑的底部和頂部數(shù)層尤其明顯，基礎(chǔ)埋在地下，溫度影響小，底部數(shù)層建筑溫度變形就會受到基礎(chǔ)的約束，樓板內(nèi)產(chǎn)生拉應(yīng)力導(dǎo)致出現(xiàn)裂縫，在頂部由于太陽直接照射，溫度變化劇烈，屋頂受到下面樓層約束而產(chǎn)生拉應(yīng)力導(dǎo)致樓板出現(xiàn)裂縫。

我們再看看板筋對混凝土收縮的影響。根據(jù)胡克定律:

N = ( ΔL /L) × EA。

即在彈性范圍，變形小抵抗力就小，變形大抵抗力就大。由于混凝土對鋼筋的握裹作用、機械咬合，在混凝土拉裂前，鋼筋和混凝土變形一致( 即兩者ΔL /L 一樣) ，鋼筋的彈性模量E 是混凝土的10 倍左右，鋼筋截面積A 只占混凝土截面積的1% ～ 2% ( 板的配筋率小于1%～ 2%) ，通過簡單計算可以得出，在抵抗混凝土樓板收縮過程中，鋼筋做出的貢獻不超過20%，鋼筋并沒有充分發(fā)揮受拉特性，抵抗混凝土收縮應(yīng)力，主要靠混凝土自身抵抗混凝土收縮。

3、樓板裂縫控制措施

1) 加強混凝土振搗工藝控制，以混凝土翻漿、不冒氣泡、不下沉為準(zhǔn)，特別是做好混凝土二次振搗，板用平板振動器振動，初凝前對表面反復(fù)抹壓，避免夏季高溫午時澆搗混凝土。

2) 計算好模板支撐體系承載力，嚴(yán)格按方案操作。根據(jù)混凝土齡期、強度安排承重體系、模板拆除時間，減少由于模板變形而導(dǎo)致混凝土硬化前后的變形而產(chǎn)生裂縫。

3) 施工中嚴(yán)格控制鋼筋的空間位置，保護層厚度，避免踩踏導(dǎo)致鋼筋變形、截面有效高度ha值減少而削弱板的承載力，導(dǎo)致

發(fā)生裂縫。

4) 房屋在空置期間，適當(dāng)開窗( 但不能形成穿堂風(fēng)) 保持室內(nèi)空氣一定濕度，這也有利于減少樓板裂縫的發(fā)生發(fā)展。

5) 避免施工荷載集中堆放，避免對混凝土樓板形成沖擊荷載。

6) 注意混凝土早期養(yǎng)護，不能凍傷，不能暴曬，被風(fēng)干，保持濕潤———特別是混凝土早期。

7) 可以在結(jié)構(gòu)設(shè)計上采取些措施，比如設(shè)置預(yù)應(yīng)力鋼筋，給混凝土提前施加壓應(yīng)力，設(shè)計中控制混凝土樓板的剛度減少現(xiàn)澆板擾度( 即控制允許變形值) ，設(shè)置暗分割縫，控制裂縫發(fā)生的位置。

8) 板面板筋未連通且有樓板管線預(yù)埋處，沿管線增加800mm ～1 000mm 寬鋼筋網(wǎng)片，可以阻斷細(xì)裂縫的發(fā)展延伸。

9) 人的因素是最大的因素。由于房產(chǎn)及其他基建項目大面積的建設(shè)，導(dǎo)致建筑工人資源緊張，并且從業(yè)人員對待工作的態(tài)度沒有他們的前輩認(rèn)真敬業(yè)，客觀上給施工管理增加了難度。混凝土施工看上去基本沒有什么高科技，但是混凝土施工存在很多工藝要求、施工技巧，控制不好往往就會產(chǎn)生施工問題或質(zhì)量缺陷。

4、結(jié)語：

板裂縫最終發(fā)生是多種誘因共同作用的結(jié)果，既有混凝土材料本身特性的原因又有施工技術(shù)原因，作為工程管理人員，要重視施工誘因，特別是對施工班組的控制，控制好各個施工質(zhì)量環(huán)節(jié)，盡最大努力減少樓板裂縫發(fā)生的幾率。