三角形鋼筋網片抗裂技術的研究與應用

王小東

上海建工房產有限公司 上海 200080

1 現澆混凝土樓板裂縫的成因

從對現澆鋼筋混凝土樓地面出現裂縫的各種起因進行分析可知，引起樓地面開裂的因素主要有主觀和客觀兩方面。

1.1 主觀因素

1）模板系統：支撐體系中立桿間距過大，掃地桿、斜桿缺失，致使模板支撐剛度不夠；未到混凝土齡期強度過早拆模，易造成鋼筋混凝土樓地面的開裂。

2）管線預埋：一般毛坯交付的住宅樓，其強弱電管線需在樓板中預埋，管線設置的密集、重疊布置，易造成鋼筋混凝土樓地面的開裂。

3）混凝土：混凝土強度等級大于C30、水灰比過大、緩凝劑過量、砂石含泥量超標、級配不合理等因素，也會造成鋼筋混凝土樓地面板的開裂。

4）施工管理：預拌混凝土加水不當、布料不連續、振搗不實、終凝不及時收光和混凝土不養護及施工材料的過量集中堆放等，都會造成鋼筋混凝土樓地面板的開裂。

1.2 客觀因素

上海位于長江入海口東南前緣，屬三角洲沖積平原。其地基土質特征屬軟土地基，一般表現為地下水位高、土質濕度較飽和、壓縮性較高，容易造成上海地區客觀存在房屋自然沉降的通病問題。而房屋的不均勻沉降致使房屋發生傾斜，更容易造成現澆鋼筋混凝土樓地面的開裂；如若沉降值與傾斜率過大則將造成房屋嚴重開裂甚至破壞的后果[1,2]。

2 外墻陽角現澆混凝土樓地面裂縫的防治

無約束外墻陽角處的現澆鋼筋混凝土樓地面，在房屋施工及竣工后的使用過程中，由于房屋的不均勻沉降，致使板面產生局部應力集中，最終造成板面相對強度較薄弱的無約束部位混凝土出現開裂的現象。針對這一現象，傳統的技術措施是在無約束（外墻陽角）處的現澆鋼筋混凝土板面上增加放射狀鋼筋，以增強板面的抗拉強度，防止板面裂縫的產生，詳見圖1。

圖1 放射狀鋼筋構造

三角形抗裂鋼筋網片專利技術（圖2，實用新型專利號ZL2014205680524）是針對放射鋼筋傳統技術進行改良后推出的一種新產品，它可以解決傳統放射狀鋼筋設計強度較低、可塑性較大、不能很好防止現澆混凝土樓板陽角開裂等不足之處，提高混凝土樓地面的抗應變能力，有效防治混凝土樓地面的開裂問題。該專利技術采用冷拔鋼絲焊接網片，平面形狀為等腰三角形，抗裂鋼筋網片的直角邊長a與所對應混凝土樓板板跨L之間的關系一般為1/4L＜a＜1/2L。鋼絲焊接網片可置放在樓板面上排鋼筋處，并與樓板面上排鋼筋綁扎固定。

圖2 三角形抗裂鋼筋網片構造

3 三角形抗裂鋼筋網片的技術分析

3.1 鋼筋的強度與變形

放射狀鋼筋通常采用普通熱軋Ⅰ級鋼筋。而三角形抗裂鋼筋網片采用的是冷拔鋼絲。Ⅰ級鋼筋的伸長率較大，強度較低，可塑性較大。冷拔鋼絲是對熱軋鋼筋進行冷加工制成，其鋼筋強度得到提升的同時，伸長率減少，塑性應變也隨之減少。正由于這種鋼筋的強度提高、變形值減少，可以更有效地提高鋼筋混凝土樓板面的抗裂性能[3]。

3.2 鋼筋的受力形態分析

放射狀鋼筋呈現的是單根鋼筋獨立受力特性，分布鋼筋相互之間沒有關聯性。而三角形抗裂鋼筋網片是由冷拔鋼絲通過點焊制作而成，呈現的是鋼筋網片的整體受力工況，與放射狀鋼筋相比，大大提高了鋼筋混凝土樓地面的抗裂性能。

3.3 鋼筋與混凝土的黏結力分析

Ⅰ級鋼筋和冷拔鋼絲的外表面都是光圓面，放射狀鋼筋與混凝土的黏結力，取決于鋼筋的握裹力。而三角形抗裂鋼筋網片中鋼絲與混凝土的黏結力，除了鋼絲的握裹力，還取決于焊接鋼絲網與混凝土的剪切力，這就更有效地提高了鋼筋混凝土樓板面的抗裂能力。

4 應用實例

上海市大型居住社區新選址航頭基地27-01、26-02、21-05三個地塊項目，總建筑面積265 000 m2，其中住宅建筑面積239 000 m2，共有29棟（18～27層）高層住宅樓組成。3地塊住宅結構類型均采用鋼筋混凝土-剪力墻結構體系，地下均為1層地下停車庫，民防工程為核六級、常六級。樁基為PHC管樁，樁基安全等級設計為二級，厚400 mm鋼筋混凝土帶梁筏板基礎。項目于2011年9月開工建設，現已陸續竣工交付使用。

為了防止混凝土樓地面開裂等結構質量通病問題的發生，針對樓板挑檐板轉角、外墻陽角、大跨度板的外角等最容易產生應力集中，造成混凝土開裂的位置，航頭基地3個地塊項目管理團隊在施工前對原設計在無約束外墻陽角處現澆鋼筋混凝土樓板面增設的φ8 mm@100 mm放射鋼筋進行了修改，設計修改均采用三角形抗裂鋼筋網片專利技術，現場實際施工中根據各房型開間的尺寸，選用φ4 mm@75 mm的冷拔鋼絲鋼筋焊接成的三角形網片（1 500 mm×1 500 mm）取代原設計的放射狀鋼筋。

由現場統計看，航頭基地3個地塊共計使用三角形抗裂鋼筋網片6 158片。根據抗裂鋼筋網片的直角邊長a與混凝土樓板板跨L之間的關系要求，在上述3個地塊中三角形鋼筋網片的a取值均為1 500 mm，三角形鋼筋網片在工廠集中加工、按量定制，成品運輸至工地現場使用。由于成型的三角形網片整塊施工，工期相應縮短，這種節省成本、便捷安裝、收效可靠的技術改進型施工工藝，受到業主和施工單位的認可和歡迎[4,5]。

從經濟成本核算看，經造價部門測算，φ4 mm@75 mm的1 500 mm×1 500 mm三角形抗裂鋼筋焊接網片的質量為2.90 kg/片，原設計要求φ8 mm@100 mm放射狀鋼筋的質量為4.20 kg/片，從數據對比可見，三角形抗裂鋼筋焊接網片比原設計放射狀鋼筋用鋼量降低30%，工程造價相應降低5%～15%。

再從施工質量控制方面看，針對用三角形抗裂鋼筋網片代替原設計放射狀鋼筋做法，在房屋施工過程中和竣工交付使用后，分別對房屋的沉降值進行系統的觀測，各棟樓的沉降值雖有一定差異，但各樓層的樓地面均未發現由于應力集中或溫度變化等原因造成混凝土表面的開裂現象。房屋交付至今保持零投訴的良好紀錄。

5 結語

三角形鋼筋焊接網片專利技術是一項適用性較廣的技術改進專利。從鋼筋的材性、網片的形狀和網片焊接的整體性為提高現澆鋼筋混凝土樓地面的抗拉性能提供了技術支撐，能有效防治住宅建筑、特別是高層住宅現澆鋼筋混凝土樓地面的開裂問題。相信三角形鋼筋焊接網片專利技術會在上海乃至全國的住宅開發建設中得到更為廣泛的推廣和應用。