某高層建筑樓板裂縫成因及質(zhì)量控制措施分析

任亞莉 張文麗 陜艷娟

（1.山西一建集團(tuán)有限公司第一工程公司，山西 臨汾 041000；2.山西一建集團(tuán)有限公司，山西 太原 030000）

鋼筋混凝土樓板的開裂原因多種多樣，包括材料選取、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工技術(shù)、溫差及荷載等多方面因素。裂縫初期發(fā)展階段如果未對其進(jìn)行有效的預(yù)防及控制，將會隨著時(shí)間的延續(xù)，逐漸演變?yōu)榫W(wǎng)狀等有害裂縫，會降低混凝土結(jié)構(gòu)的承載能力，從而對建筑結(jié)構(gòu)性能及安全造成嚴(yán)重影響[1]。高層建筑鋼筋混凝土樓板裂縫的出現(xiàn)，不僅會影響建筑物外觀，使人產(chǎn)生恐懼心理，而且極易發(fā)生滲漏現(xiàn)象，造成混凝土保護(hù)層脫落，危害內(nèi)部主體結(jié)構(gòu)，降低建筑物耐久性。基于此，本文對高層建筑鋼筋混凝土樓板裂縫成因及防治措施進(jìn)行研究，將裂縫控制在許可范圍內(nèi)，降低其安全隱患。

1 混凝土裂縫形成機(jī)理

建筑混凝土裂縫是指表面結(jié)構(gòu)出現(xiàn)開裂，其主要是由于內(nèi)部或外部微小裂縫在受到內(nèi)、外作用下發(fā)展形成的，內(nèi)部作用包括溫差、干縮等因素，外部作用包括荷載、變形等直接因素。因此，造成混凝土開裂的內(nèi)因主要包括以下幾點(diǎn)：①內(nèi)部結(jié)構(gòu)。混凝土材料由固體、液體、氣體三種組成屬于非勻質(zhì)多相體混合物，其中固體指骨料、摻和料等，液體指水、外加劑等，氣體指內(nèi)部孔隙等，主要物質(zhì)組成多樣性及成型方式的特殊性極易造成混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫缺陷[2]；②離析、泌水。混凝土澆筑振搗后，出現(xiàn)粗骨料下沉、水泥漿體上浮的離析現(xiàn)象或內(nèi)部游離水溢出至混凝土表面的泌水現(xiàn)象，導(dǎo)致混凝土體積穩(wěn)定性差，并隨著水分的蒸發(fā)，內(nèi)外收縮差異性大，從而造成混凝土內(nèi)部及表面開裂；③收縮、內(nèi)應(yīng)力。混凝土收縮分為膠凝收縮、干燥收縮和碳化收縮三種，發(fā)生收縮時(shí)引起混凝土內(nèi)部出現(xiàn)內(nèi)應(yīng)力，骨料與水泥漿體之間變形受到約束，致使混凝土出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象[3]。此外，混凝土在外力作用下產(chǎn)生裂縫現(xiàn)象主要包括直接作用和間接作用兩方面：直接作用指混凝土受到外力荷載作用時(shí)，其抗壓、抗拉強(qiáng)度已不能滿足承載需求而發(fā)生的斷裂，裂縫主要沿主受力方向延伸，最終形成危害混凝土結(jié)構(gòu)承載能力的貫穿等有害裂縫；間接作用是指未受到外荷載的直接作用，但由于溫度、基礎(chǔ)沉降等因素降低了混凝土的承載能力，使混凝土長期處于負(fù)荷工作，從而使混凝土出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象。

2 工程案例

2.1 工程概況

某項(xiàng)目建筑總面積23258.25m2，地上22 層，地下2層，主體為現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)采用筏板基礎(chǔ)，地上部分剪力墻厚度為200mm，樓板設(shè)計(jì)厚度包含80mm、100mm、120mm、150mm、180mm 等，標(biāo)準(zhǔn)層層高為2.8m，其部分位置結(jié)構(gòu)混凝土相關(guān)參數(shù)見表1。本工程位于城市繁華區(qū)域，業(yè)主對其質(zhì)量要求較高，禁止其出現(xiàn)滲漏等現(xiàn)狀，該地區(qū)晝夜溫差較大，冬季較為寒冷，且建筑細(xì)骨料以河砂為主，其含泥量較大，對漿體與骨料的粘結(jié)性能造成較大影響。本工程對首層樓板進(jìn)行混凝土澆筑后第二天，相關(guān)人員發(fā)現(xiàn)樓板出現(xiàn)較多不規(guī)則裂縫，但未引起施工人員的重視，直至施工至第4層時(shí)，不規(guī)則裂縫仍不斷出現(xiàn)，經(jīng)過對現(xiàn)場實(shí)際情況進(jìn)行勘查檢測，發(fā)現(xiàn)部分裂縫已出現(xiàn)貫通，以及沿鋼筋、PVC 管方向出現(xiàn)龜裂，裂縫長度均在20mm 以上，寬度在0.1mm～0.3mm之間。

表1 部分位置結(jié)構(gòu)混凝土參數(shù)

2.2 樓板裂縫成因

2.2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面

本工程中樓板內(nèi)部均埋設(shè)有PVC 管線，甚至出現(xiàn)多根交錯疊放現(xiàn)象，越是鄰近房間的樓板厚度越小，致使樓板的有效截面高度大幅減小，PVC 管線表面光滑與混凝土粘結(jié)性能差，導(dǎo)致PVC 管線在樓板內(nèi)位置上下不一致，從而使其沿管線敷設(shè)方向產(chǎn)生集中應(yīng)力，引起裂縫現(xiàn)象的出現(xiàn)。本工程樓板裂縫缺陷多數(shù)出現(xiàn)在樓板厚度100mm、跨度3m～3.6m的尺寸上，跨度較大的樓板很少出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象，且裂縫寬度相較較小。因此，通過增加樓板厚度，提高混凝土的抗彎性能，能最大限度減少樓板的撓曲變形，增強(qiáng)樓板的抗裂性能。

2.2.2 建筑材料方面

本工程均采用預(yù)拌泵送混凝土，其坍落度大、水泥用量多及砂率大，導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)的概率相應(yīng)增加，混凝土的強(qiáng)度主要依靠水泥原料，水泥的自身化學(xué)收縮、安定性、用量等性能會對裂縫均產(chǎn)生一定的影響。比如，隨著水泥用量增多，混凝土自身收縮變化隨之明顯，裂縫出現(xiàn)概率隨之增大。混凝土是通過水泥漿體與骨料混合攪拌而成的，水灰比過大，多余的水分蒸發(fā)后必然導(dǎo)致水泥漿體收縮，從而導(dǎo)致了裂縫的產(chǎn)生。混凝土的干縮與砂率的選擇也有較大關(guān)系，骨料的體系穩(wěn)定性較差，也會致使混凝土出現(xiàn)收縮變形的現(xiàn)象。本工程1～4 層采用的商品混凝土坍落度在180mm～200mm，其商品混凝土的配合比見表2，振搗時(shí)極易出現(xiàn)石子下沉，漿體上浮現(xiàn)象，隨著水分的不斷蒸發(fā)，從而出現(xiàn)了大量收縮裂縫。

表2 混凝土配合比

2.2.3 施工技術(shù)方面

本項(xiàng)目在樓板混凝土施工過程中，影響其產(chǎn)生裂縫的因素種類較多，主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行分析：①模板因素。混凝土未終凝時(shí)，模板的移動會導(dǎo)致混凝土開裂，且模板尺寸與設(shè)計(jì)標(biāo)高出現(xiàn)誤差，導(dǎo)致樓板有效截面尺寸不一致，增大了裂縫的發(fā)生率；②混凝土養(yǎng)護(hù)。夏季施工時(shí)，樓板混凝土表面早期未進(jìn)行覆膜或澆水養(yǎng)護(hù)，導(dǎo)致混凝土內(nèi)部水分蒸發(fā)，從而使混凝土產(chǎn)生了急劇收縮；③保護(hù)層過小。PVC管線相互疊放、鋼筋放置位置不精準(zhǔn)和剪力墻與頂板分開澆筑導(dǎo)致負(fù)彎矩鋼筋偏高，造成鋼筋保護(hù)層厚度減小，引發(fā)裂縫的出現(xiàn)；④堆載裂縫。為加快施工進(jìn)度，短時(shí)間養(yǎng)護(hù)后即開始后續(xù)施工，材料吊運(yùn)等施工荷載對樓板進(jìn)行作用而引起不規(guī)則裂縫；⑤溫度裂縫。冬季施工時(shí)，混凝土內(nèi)外溫差較大，造成溫度裂縫；⑥振搗不密實(shí)。混凝土澆筑后，需進(jìn)行適宜的振搗，振搗不密實(shí)、過度振搗使混凝土表面形成砂漿層，產(chǎn)生碳化收縮裂縫。

3 裂縫處理方法

混凝土具有抗壓強(qiáng)度高、抗拉強(qiáng)度低的特性，裂縫通常不會因單一因素而引起，多數(shù)是通過多種因素疊加共同導(dǎo)致的，對于樓板裂縫的處理，應(yīng)先分析其產(chǎn)生原因，并待其發(fā)展為最終狀態(tài)時(shí)，再對其進(jìn)行裂縫修復(fù)處理。裂縫修復(fù)方法包括表面處理法、壓力灌漿法、碳纖維加固法和其他處理措施[4]。表面處理法分為涂膜封閉法和噴涂聚合物水泥砂漿法兩種，該方法多用于寬度小于0.2mm 的裂縫，常見的細(xì)微裂縫多數(shù)為干縮裂縫，且深度和寬度基本不會擴(kuò)張，多數(shù)采用成本低廉、施工簡單的涂膜封閉法，而對于蜂窩、麻面和滲漏現(xiàn)象的多數(shù)采用噴涂聚合物水泥砂漿法，從而增強(qiáng)其防水性和抗裂性；壓力灌漿法對于細(xì)微裂縫和較大裂縫都適用，對于寬度小于0.1mm 的裂縫采用甲凝灌漿方法，對于裂縫寬度超過0.1mm 的裂縫采用環(huán)氧樹脂灌漿方法；碳纖維加固法多數(shù)用于結(jié)構(gòu)配筋較少、樓板厚度不滿足要求和出現(xiàn)結(jié)構(gòu)受力裂縫的情況下，其主要改善結(jié)構(gòu)的抗彎、抗剪承載力，提高結(jié)構(gòu)的剛度，控制裂縫的進(jìn)一步發(fā)展，但其造價(jià)較為昂貴；其他處理措施包括裂縫補(bǔ)強(qiáng)法和錨固法。

本工程裂縫寬度為0.1mm～0.3mm，裂縫處理過程中，主要采用了表面處理法和壓力灌漿法。表面修補(bǔ)法：利用噴涂聚合物水泥砂漿方法，對寬度0.2mm以下的裂縫，采用機(jī)械和手工的方式將修補(bǔ)材料涂抹在裂縫表面，具體施工流程：表面鑿毛—表面清理—自然干燥—表面涂抹快硬水泥砂漿；壓力灌漿法：對寬度大于0.2mm 的裂縫，利用環(huán)氧液注漿補(bǔ)強(qiáng)，表面用環(huán)氧樹膠密封，主要施工流程：裂縫檢測—基層處理—配置補(bǔ)強(qiáng)液—壓力灌漿—恢復(fù)原狀。因此，針對不同裂縫采取相應(yīng)的處理措施，可為混凝土樓板質(zhì)量提供保障。

4 混凝土樓板工程裂縫預(yù)防措施

4.1 設(shè)計(jì)方面

本工程中，裂縫可能出現(xiàn)的位置位于房屋四周陽角處，主要是由材料收縮變形和溫度變形共同作用產(chǎn)生拉應(yīng)力引起，在混凝土樓板板角受到橫、縱方向現(xiàn)澆梁或剪力墻約束時(shí)，距房屋四周陽角1m處為負(fù)彎矩筋和放射筋的末端位置，配筋薄弱且強(qiáng)度較低，極易導(dǎo)致板角出現(xiàn)45°斜向裂縫，該裂縫不會威脅建筑結(jié)構(gòu)安全，但會對結(jié)構(gòu)美觀和舒適性造成一定影響，并極易引起樓板滲漏問等質(zhì)量缺陷。為避免再出現(xiàn)此裂縫現(xiàn)象，可通過以下幾方面對其進(jìn)行防控：①在混凝土樓板四周陽角配筋均采用雙層雙向設(shè)計(jì)方式，設(shè)置縱、橫兩方向的鋼筋網(wǎng)約束斜向裂縫的產(chǎn)生與發(fā)展，樓板轉(zhuǎn)角角部配筋設(shè)置為放射形分布筋；②合理設(shè)置伸縮縫，有效縮小樓板的變形單元，避免伸縮縫過大而導(dǎo)致樓板跨中積聚的應(yīng)力過大；③溫度應(yīng)力設(shè)置。本工程樓板選用Φ8mm 鋼筋，鋼筋間距為180mm，配筋率為0.3%，最大限度地通過改變鋼筋配筋方式，約束混凝土的變形；④增大樓板厚度。考慮到建筑物中水、電管線普遍采用暗埋方式，本工程樓板厚度設(shè)置為120mm，有效增加了樓板的有效截面面積，提高了建筑樓板的強(qiáng)度。此外，本工程樓板采用雙層雙向配筋、加厚樓板等措施，雖會一定程度上提高建筑成本，但較于后期建筑運(yùn)維階段，提前采用裂縫防控措施具有非常重要的意義。

4.2 材料方面

為避免再次由于材料原因引起裂縫現(xiàn)象，本工程做了下面幾點(diǎn)預(yù)防措施：①嚴(yán)格控制砂子、石子的含泥量，砂子的含泥量控制在3%以下，石子的含泥量控制在2%以下；②粗、細(xì)骨料選取顆粒級配良好、表面粗糙的砂子、石子，選取砂率為38%和5mm～20mm的連續(xù)級配石子；③嚴(yán)格控制混凝土坍落度，4層至10層混凝土的坍落度控制在14mm～16mm，10層以上坍落度控制在16mm～18mm，且派遣專業(yè)人員對坍落度進(jìn)行檢驗(yàn)，同時(shí)，混凝土入模溫度不低于5℃。此外，通過控制水泥用量、高效外加劑等方法提高原材料方面的性能，從而避免材料原因?qū)炷亮芽p造成影響。

4.3 施工方面

本工程在混凝土主體結(jié)構(gòu)施工過程中，針對裂縫現(xiàn)狀做出以下幾方面的裂縫防控措施：①科學(xué)規(guī)劃施工進(jìn)度。首先，混凝土主體結(jié)構(gòu)施工進(jìn)度不能過快，各樓層施工進(jìn)度不得低于7d，保證混凝土澆筑后的養(yǎng)護(hù)效果，在樓面混凝土澆筑完成后，僅可由相關(guān)工作人員進(jìn)行放線、測量、定位等準(zhǔn)備工作，最后，已澆筑的混凝土強(qiáng)度未達(dá)到1.2MPa時(shí)，禁止施工人員踩踏、安裝模板等；②局部加強(qiáng)預(yù)埋管線施工效果。預(yù)埋管線的直徑不應(yīng)大于樓板厚度的1/3，對于管線的集中部位，在其上下位置布置寬度為200mm 的鋼絲網(wǎng)片，并在預(yù)埋管線上纏繞鐵絲、涂抹素水泥漿后埋入樓板內(nèi)；③減小溫度應(yīng)力作用。混凝土樓板通過設(shè)置后澆帶，減少大面積混凝土收縮變形和溫度應(yīng)力對裂縫的影響，且后澆帶施工時(shí)，將已硬化的混凝土表面鑿除松動的骨料，之后進(jìn)行鑿毛、清水清洗和潤濕處理，水平施工縫澆筑前鋪設(shè)10mm 厚的水泥砂漿，振搗時(shí)沿施工縫方向推進(jìn)；④保證養(yǎng)護(hù)效果。冬季施工時(shí)，混凝土養(yǎng)護(hù)難度較大，在混凝土澆筑完成后，表面覆蓋薄膜，并定期進(jìn)行潤濕處理，避免在溫度和自然風(fēng)影響下混凝土內(nèi)部水分快速蒸發(fā)，保證其內(nèi)部水泥的水化進(jìn)程。因此，嚴(yán)格控制混凝土樓板工程的各個(gè)施工環(huán)節(jié)，提高各施工環(huán)節(jié)的施工效果，為工程質(zhì)量提供保障，從而避免裂縫缺陷的發(fā)生。

5 結(jié)語

綜上所述，通過對混凝土樓板工程裂縫現(xiàn)象進(jìn)行探討，得出工程中各種裂縫的形成原因，對不同因素引起的裂縫采取相應(yīng)的處理方法，有效減輕裂縫所造成的危害，提高了施工質(zhì)量，并以此缺陷對后續(xù)施工提供相應(yīng)的裂縫防控措施，進(jìn)一步為建筑工程施工質(zhì)量提供保障。