住宅建筑現澆鋼筋砼樓板出現裂縫成因分析及防治對策

身份證號碼：450102197502240527

摘要：裂縫是混凝土結構中普遍存在的一種現象，它的出現不僅會降低建筑物的抗滲能力，影響建筑物的使用功能，而且會引起鋼筋的銹蝕，混凝土的碳化，降低材料的耐久性，影響建筑物的承載能力。本文針對住宅建筑現澆鋼筋砼樓板出現裂縫的工程對象，結構類型，裂縫出現的時間，以及裂縫所在部位及其特征。通過砼裂縫形成機理，影響因素分析、綜合分析了住宅建筑現澆鋼筋砼樓板出現裂縫的成因，提出控制的對策和處理方法。

關鍵詞：住宅；現澆鋼筋砼；樓板；裂縫

近年來，廣西地區住宅建筑現澆鋼筋砼樓板頻繁出現裂縫，使建設單位和用戶們普遍感到不安，引起了社會和工程界的廣泛關注。從有關部門對廣西區近年來投入使用或在建的住宅小區或單位自建住宅的調查數據中，可以看出當前住宅現澆鋼筋砼樓板裂縫出現的普遍性及其嚴重程度。但是，從近代科學關于砼工作的研究及大量的砼工程實踐證明，砼結構裂縫是不可避免的，裂縫是人們可以接受的一種材料特性，只是如何使有害程度控制在某一有效范圍之內。因為使用的砼是多種材料組合的一種混合體，且又是一種脆性材料，在受到溫度、壓力和外力的作用下，都有出現裂縫的可能性。而對出現裂縫后，就要分析哪些裂縫是有害裂縫，哪些是無害裂縫，經分析后，對有害裂縫的形成原因和如何處理，這是本文所提出的關鍵所在。

1.住宅建筑現澆鋼筋砼樓板出現裂縫的工程對象和結構類型

1.1多層磚混結構。

1.2多層現澆鋼筋砼框架結構。

1.3小高層現澆鋼筋砼短肢剪力墻結構。

1.4高層現澆鋼筋砼剪力墻結構。

出現澆鋼筋砼樓板裂縫的工程，以住宅樓較為多見，商辦樓、公建用房相對少些，若按層次分布情況，大多數裂縫分布與層次無關，只有極個別工程，其裂縫在層次上從上到下有遞減趨勢。

2.結構樓板裂縫出現的時間

一般都在結構封頂3-6個月后陸續出現，也有個別工程在進行屋面結構施工時就有發現，如不及時采取補強措施，在1-2年時間內，裂縫仍會繼續發展。

3.裂縫所在部位及其特征

3.1 現澆鋼筋砼樓板裂縫多分布在靠近建筑物外墻或面積較小的房間四角上表面，裂縫一般垂直于房間轉角的角平分線，呈45°斜向，有時一個角同時出現兩條裂縫。

3.2 部分樓板沿電線管埋敷方向開裂。

3.3 個別工程的樓板裂縫垂直于板跨方向或呈不規則狀分布。

裂縫的形成與發展有一定的規律性，裂縫形狀多為中段寬兩頭窄，裂縫的寬度一般為0.2-0.3mm，大部分貫穿，有滲水特征。這些裂縫較細且尚未貫通時，通常不會影響房屋的正常使用和承載能力；若裂縫已經貫通則可能影響房屋的正常使用和耐久性；當裂縫較寬較長或位于中部時，可能會影響樓板的承載能力、剛度和抗震能力。

4.裂縫形成機理分析

從目前的情況看，設計規范上對砼裂縫要求有一定范圍。從我國的《混凝土結構設計規范》（GB50010-2002）規定看，其裂縫寬度在不同的環境下，不同的砼結構物，其裂縫的寬度也有所不同的控制標準，允許裂縫寬度為0.2-0.3mm。所以說，對砼構筑物的裂縫我國規范規定在設計上有一定的允許寬度。國際上也都根據本國的特點，對砼的裂縫都有明確的規定，說明砼結構的裂縫在一定范圍內是允許的，要想控制砼構筑物不裂是很難的，關鍵是裂縫的寬度應該控制在什么范圍內。凡現澆鋼筋砼樓板產生裂縫的工程，絕大多數樓板內配筋均采用下皮雙向配筋，上皮僅配支座處負彎矩鋼筋。同時，經核查了解相關工程的沉降實測資料，均未發現有明顯不均勻沉降現象，樓板裂縫處外墻也無裂縫，可基本排除由于不均勻沉降導致開裂的可能性。

從裂縫形成機理上分析，砼的裂縫大致可以分為以下幾種：

4.1 砼拌合物凝結前的沉縮裂縫

這種裂縫的發生，往往是采用大流動性泵送砼時發生的裂縫。大家知道，大流動性砼初凝前，砼中粗骨料始終處于一種自由狀態，雖經振動器械進行了振動，內部的孔隙已基本排除，但在砼內部的粗骨料本身在自身質量的作用下緩慢下沉。若是素砼，內部的下沉是均勻的，在砼硬化過程中，表面的裂縫一般均為施工人員在操作過程中，所留下的腳窩因用素漿找平后而形成的。因為這些裂縫是素漿在硬化時產生的收縮（干裂）裂縫，只要在砼初凝時予以壓光即可解決。若是鋼筋砼，在砼未達到初凝前，其內部粗骨料繼續處于下沉狀態，而砼沿著鋼筋的下方繼續下沉，由于鋼筋的作用下，鋼筋上面的砼被鋼筋的支護，在鋼筋表面沿著鋼筋的走向產生裂縫，這種裂縫的深度一般只達到鋼筋表面為止。

4.2 早期砼干縮裂縫

這種裂縫一般出現在砼較薄的結構，如現澆樓板砼，地坪砼等。在結構斷面≤300mm，砼坍落度>100mm時，最容易發生此種裂縫。這種裂縫產生的原因是砼在澆搗完畢后，砼拌合物中的水分一部分被水泥水化作用，稱之為“化合水”。由于水泥水化生成物的體積，比反應前物質的總體積小，而使砼收縮，這種收縮稱為化學收縮。其收縮量是隨砼硬化齡期的延長而增加的，大致與時間的對數（lgt）成正比，一般在砼成型后40天內增長最快，以后就漸趨穩定。化學收縮是不能恢復的。另一部分則分泌出流失和被蒸發，稱之為“自由水”。砼“干縮”的原因是由于砼內部吸附水分蒸發，而引起凝膠體失水產生收縮，以及毛細管水分蒸發而使砼系統內的顆粒受到毛細管壓力作用而產生的體積收縮。尤其是在干熱、風較大的季節以及在較高樓層的樓板砼更容易出現失水干縮而發生裂縫。這種裂縫出現的時間較早，一般砼在初凝前就已經發生，若不加以處理和養護，局部裂縫將會貫穿整個砼結構，部分裂縫也將達到結構1/3～1/2的深度。這種收縮是可以恢復的，即重新吸水又產生膨脹，當砼在水中硬化時，體積不變，甚至輕微膨脹，這是由于凝肢體中膠體粒子的吸附水膜增厚，膠體粒子間的距離增大所致。這樣的裂縫若在砼還沒達到初凝前，對其表面用木抹子進行再次拍壓抹平，并立即在表面覆蓋養護，即可消除該種裂縫的再發生。這種裂縫在實際的施工過程中會經常遇到，但只要引起注意，砼早期出現初凝前的裂縫完全可以避免。

4.3 砼溫度應力裂縫

砼與其它材料一樣，也具有熱脹冷縮的性質。砼的溫度膨脹系數約為10×10-6，即溫度升高1℃每m膨脹0.01mm 。而在一般工程設計中，通常采用砼的線收縮值為150—200×10-6，即每m收縮0.15—0.20mm。在一般條件下砼的極限收縮值為500—900×10-6左右。溫度變形對大體積及大面積砼工程極為不利。

在砼硬化初期，水泥水化放出較多的熱量，砼又是熱的不良導體，散熱較慢，因此在大體積砼內部的溫度較外部高，有時可達50～70℃。這將使內部砼的體積產生較大的膨脹，而外部砼中卻隨氣溫降低而收縮。內部膨脹和外部收縮互相制約，在外表砼中將產生很大拉應力，當砼內部溫度應力大于砼的拉應力時，砼結構將會出現裂縫，故在《混凝土結構工程施工質量驗收規范》（GB50204-2002）中第7.4.7條明確規定：“對大體積砼的養護，應根據氣候條件按施工技術方案采取控溫措施”。在砼出現溫度應力裂縫的情況時，一般往往發生在砼結構物的變截面和砼斷面較小的部位。因此，對大體積砼工程，必須盡量設法減少砼發熱量。如采用低熱水泥，減少水泥用量，采取人工降溫或采用塑料布覆蓋，蒸氣養護等措施；對面積較大的鋼筋砼結構物，應采取設置伸縮縫或設置溫度鋼筋等措施。

4.4 砼自應力裂縫

在砼硬化后，即使在砼上方設有任何荷重的作用，也因其自身的收縮而產生裂縫。尤其是在夏季的砼施工，更容易發生該方面的裂縫。原因是砼在水泥水化達到一定程度的時候，砼的膨脹應力開始消失而此時的砼開始收縮。砼在內、外約束應力作用的情況下，砼構件的自約束力是由于非線性的不均勻變形引起，它產生了局部裂縫，而砼構件在外部的約束應力由于結構與結構的相互約束，這種約束變形可能使砼構件產生貫穿性斷裂和局部裂縫。

4.5 荷載變形裂縫

這種裂縫一般可分為兩種情況造成：一是在砼樓板還未達到設計要求的強度時，就迫不及待地上人操作和堆重載，造成變形裂縫；二是即使砼已經達到了設計強度，而樓板遭受撞擊或超荷載堆放而造成的裂縫。后者出現的裂縫一般較為明顯，屬于貫穿性的裂縫。

5.裂縫影響因素分析

根據文獻資料報道，按泵送砼特點與工程實際應用要求設定所做的砼收縮測試試驗，從試驗結果看，砼的收縮值，自澆搗成型后3d到18d齡期內是隨齡期遞增的，收縮高峰期的延續時間在45～150天齡期之間，因溫度變化、強度等級、坍落度、單位立方砼中水泥用量、外摻料等因素延緩或提早，這與實際工程中各類構件裂縫出現有類似的現象。

5.1 不同砼強度等級對砼收縮值的影響

砼收縮測試數據結果統計如下（單位：10-6m/m）

砼強度等級28d60d180d

C40131～219143～269119～204

C50186～220120～21586～124

C60222～385177～599227～660

砼不同強度等級對收縮值的影響測試數據反映，C60與C40相比，28d齡期收縮值高25～75%，60d齡期高70～140%，180d齡期高100～300%。因為砼強度等級越高，水泥用量一般也較高，收縮值大是必然的，故在同一層次中，能選低等級替代高等級的，或在大體積砼中利用后期強度的，應在審圖時與設計人員商討，盲目認為強度愈高愈好的觀念是不全面的。

5.2 不同坍落度對砼收縮值的影響

砼收縮測試統計如下（單位：10-6m/m）

坍落度3d7d28d180d

120mm87.42161.13221.74253.16

160mm104.87142.07228.42239.63

200mm104.24182.11247.87339.33

不同坍落度對砼收縮值的影響數據證明，砼中水的用量和坍落度對砼的收縮值是有一定影響的。坍落度對收縮值的影響幅度以120mm為基準，坍落度為160mm，約大5.4%，坍落度為200mm，約大25%。這表明在施工中，應重視隨意加水的危害性，以有利于改善工程結構干縮裂縫的開裂問題。

5.3 不同水泥用量對砼收縮值的影響

不同水泥用量對收縮值遞增率比較表

水泥用量（kg/m3）水泥增量（kg）收縮值增幅（%）收縮遞增率/10kg水泥

409.0———

476.067.062.006.75

518.0109.081.007.43

550.0141.0110.407.83

單位立方砼中水泥用量對收縮值的影響是十分顯著的，每10kg水泥增量的收縮率呈現一定的規律性，收縮值增幅在5～9%之間，波動幅度平穩，為我們預估收縮值提供了一個有價值的參考數據。商品泵送砼的水泥用量高，化學收縮值遠比中低強度等級砼要高，這對早期收縮極為不利，因高強度砼的抗拉性能無法抵消收縮應力作用，導致砼構件出現早期收縮裂縫。上述內容也提示工程技術人員，減少水泥或膠凝材料用量，對鋼筋砼結構減少收縮變形及收縮應力具有重要作用。

5.4 摻粉煤灰、礦渣粉及泵送緩凝減水劑對收縮值的影響

采用“等量取代法”按一定的取代率，摻入等體積的粉煤灰或礦渣粉取代水泥配制粉煤灰砼或礦渣砼，或是采用“超量取代法”按一定的取代率，一部分粉煤灰、礦渣粉取代等體積水泥，超量部分則取代等體積砂子配制粉煤灰砼或礦渣砼。不但可以節約水泥10～15%，而且在一系列性能方面都可獲得改善，由于水泥用量大幅度減少，再配合緩凝減水劑，降低了用水量，推遲了凝結硬化時間，化學反應的自縮值明顯減少，在高強度砼中，效果更為明顯，實踐證明，摻此類外摻料是減少收縮的重要途徑之一。

6.住宅建筑現澆鋼筋砼樓板裂縫的成因綜合分析

針對住宅建筑現澆鋼筋砼樓板裂縫，經過對各種影響因素的對比分析，認為：

6.1 現澆鋼筋砼樓板裂縫主要由砼溫度變形和收縮變形引起的。鋼筋砼梁、柱、墻、板等構件共同處在同一個大氣環境中，當環境的溫度和濕度變化時，這些構件的砼相應都會產生溫度變形和收縮變形。由于體型上的差異，板的體積與表面積的比值較小，砼的收縮變形較大，具體地說，在水平方向上樓板的收縮變形一般均超前于（或大于）梁、柱、墻，使板內出現拉應力，梁內呈壓應力。

另一方面是外縱墻與山墻在外界氣溫的影響下，經歷熱脹和冷縮的反復作用。它們的溫差合力對房間沿外墻角部樓板將產生較大的主拉應力。

以上兩個作用力的疊加，對板形成最不利狀態的時候，當板內拉應力超過了砼的抗拉強度，并且樓板變形大于配筋后砼的極限拉伸的時候，樓板內就會產生裂縫。

裂縫的位置取決于兩個因素，一是約束，二是抗拉能力。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，樓板屬收縮變形最大的部位。一般情況下板內配筋都按平行于板的兩條相鄰邊而設置，也就是說轉角處夾角平分線方向的抗拉能力最薄弱。故大多數板上裂縫都出現在沿外墻轉角處，而呈45°斜向。

6.2 當前工程施工中現澆鋼筋砼樓板的砼普遍采用泵送砼，其水泥用量、水灰比、坍落度等都比較大，石子半徑又比較小，砼的收縮值比過去現場拌制的砼要大，為了抵抗樓板內受不均勻溫差和收縮的影響而出現局部的應力集中，若外墻轉角處樓板只按常規配筋，已經不能適應這種變化了的條件的實況。

6.3 樓板內埋設電線套管，特別是近年來普遍推廣使用PVC管代替金屬管以后，使板內有效截面受到不同程度的削弱，以板厚100mm為例，若埋設Φ20mmPVC電線套管，當該管垂直于板跨方向鋪設時，則該處砼受拉截面減少1/5，又因該管與砼的線脹系數不一致，粘結效果差，這時沿電線套管埋設方向就有可能因為應力集中而出現裂縫。

6.4 由于施工安排不當，樓板近支座處的負彎矩鋼筋常常被操作人員踩踏下沉，又沒有得到及時糾正，使其不能有效發揮抵抗彎矩的作用。更有甚者，個別施工單位為了迎合發展商不合理的工期要求，片面地追求施工進度，樓板砼還沒有達到足夠的強度，就迫不及待地上人操作和堆重載，使其產生過大的變形，導致裂縫產生等等。怎樣控制這些裂縫的開展是工程界近年來遇到的新問題，各有關單位應建立起控制鋼筋砼樓板裂縫的觀念，認真領會有關規范中控制裂縫開展條文的內涵，主動采取技術措施和管理措施，共同把這些裂縫控制在規范允許最大寬度內，保證房屋的正常使用和安全性。

7.結束語

以上對混凝土裂縫的形成原因、限制以及修補措施進行了理論和實踐上的初步探討。具體事故中要我們多觀察、多比較，出現問題應多分析多總結，結合多種預防措施，采用合理的方法進行處理，混凝土的裂縫是完全可以避免的。隨著當今我們對混凝土耐久性研究的不斷深入，材料科學的不斷發展和建筑水平的不斷提高，相信混凝土裂縫問題會逐漸得以圓滿的解決。根據本人多年來的施工經驗，應從設計和施工兩方面采取相應對策：

7.1 設計方面的對策

7.1.1 嚴格遵守《砌體結構設計規范》（GB50003-2001）和《混凝土結構設計規范》（GB50010-2002）中伸縮縫最大間距的條文。

7.1.2 對于房屋四大角處位于轉角處房間的現澆鋼筋砼樓板，設計上應采取一些比常規更高的技術措施。例如：適當增加板厚，提高板的配筋，增配角部放射鋼筋或對角通長加強筋的方式，采用“細筋密筋”的配筋方式或采用冷軌帶肋鋼筋，提高板的抗裂形。

7.1.3 設計上考慮樓板內PVC電線套管只允許平行于樓板受力方向（或雙向板的短邊方向）埋設；埋在樓板內的PVC電線套管上下部位應加鋪寬度不小于400㎜的鋼絲網片作為補強措施。

7.1.4 引入高性能砼中的高耐久性的觀念：例如：應用“雙摻技術”盡量減少砼配合比中的水泥用量；采用鋼纖維砼，以提高砼抗拉強度；研究開發泵送條件下的低收縮率的干硬性砼，專門用在現澆鋼筋砼樓板工程上。

7.1.5 在施工圖結構設計說明中應提出要求施工單位采取控制裂縫的具體措施。

7.2 施工方面的對策

7.2.1 應優先選用普遍硅酸鹽水泥；應使用級配良好，含泥量符合標準的砂石料；應選擇適當的用水量、砂率和坍落度；應控制砼強度不過于偏高并有較小的標準差。

參考文獻：

[1]《混凝土結構工程施工質量驗收規范》GB50204-2002

[2]徐榮年、徐欣磊編著.《工程結構裂縫控制》——“王鐵夢法”應用實例集 中國建筑工業出版社2005.6

[3]楊南方、尹輝主編.《建筑施工技術措施》 中國建筑工業出版社2005