論現(xiàn)澆混凝土樓板裂縫成因與控制措施

摘要:隨著高層、超高層建筑不斷增加，建筑物也不斷向空中發(fā)展，因而對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度也在不斷提高?，F(xiàn)澆混凝土樓(屋)面板是現(xiàn)代建筑的主要結(jié)構(gòu)形式之一，其結(jié)構(gòu)整體性好、安全性能高，可以提高結(jié)構(gòu)抗震能力。但由于設(shè)計(jì)和施工等因素的影響以及混凝土內(nèi)部的變化很容易產(chǎn)生裂縫，這直接影響工程質(zhì)量和使用安全。因此必須采取合理措施，預(yù)防及控制裂縫的產(chǎn)生。

關(guān)鍵詞:現(xiàn)澆混凝土樓板;裂縫成因;控制措施

一、現(xiàn)澆混凝土樓板裂縫產(chǎn)生的主要成因

1.混凝土收縮變形引起的裂縫

混凝土收縮裂縫根據(jù)其形成的時(shí)間分為硬化前、硬化中和硬化后裂縫:初凝和終凝階段是混凝土膠結(jié)硬化的重要過(guò)程，也是裂縫的多發(fā)期，其龜裂就是常見裂縫之一。同時(shí)，混凝土因硬化而體積縮小，樓板四周受支座梁體的約束而不能自由伸展，當(dāng)收縮引起板產(chǎn)生的約束力超過(guò)一定程度時(shí)，早期混凝土強(qiáng)度極低又不足以抵抗，就會(huì)在板應(yīng)力相對(duì)較集中的板角處開裂，其走向與板的對(duì)角線相垂直。引起裂縫的主要原因:混凝土是由水泥、砂、石、水、外加劑和摻合料等材料經(jīng)攪拌后，由于水化作用、膠凝材料將松散的砂石骨料膠合成具有一定強(qiáng)度的各種粒徑的堆積體?；炷翝仓尚秃蟪跄埃捎谥亓ψ饔?，粗細(xì)骨料及水泥顆粒比重大，產(chǎn)生沉降;水分比重小，上浮至混凝土上表面，產(chǎn)生泌水，水泥凈漿浮至混凝土表面產(chǎn)生外分層;水泥凈漿浮至粗料下方，產(chǎn)生內(nèi)分層?；炷撩谒斐伤苄允湛s，使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生微裂和水泥石內(nèi)部的裂縫。高強(qiáng)度試同性能混凝土，由于水灰比低，膠凝材料用量大，澆筑成型后，在凝結(jié)硬化的過(guò)程中，往往自行收縮而產(chǎn)生裂縫?；炷林械拿?xì)管孔隙，在混凝土干燥過(guò)程中逐步失水，毛細(xì)管也逐步變形，產(chǎn)生很大的毛細(xì)管張力，混凝土產(chǎn)生體積收縮，如果混凝土中的用水量增加，水灰比增大，毛細(xì)管孔隙也增多，混凝土體積收縮增大，會(huì)產(chǎn)生干燥收縮裂縫。

2.環(huán)境溫度變化引起的裂縫

混凝土線膨脹系數(shù)為10X10-6/°C，即溫度每升高或降低10°C，混凝土?xí)a(chǎn)生0.01%的線膨脹或收縮，即熱脹冷縮變形，環(huán)境溫度變化影響了樓板及梁的變形與開裂，一般板的厚度遠(yuǎn)小于梁高，板全截面隨氣溫的變化而變化，而當(dāng)梁的截面高則大于板厚，溫差變形則大大滯后于板，特別是急冷急熱后尤為明顯.如氣溫驟降或曝曬后突受雨淋冷卻時(shí)，板收縮量突然變大而梁則大大滯后，使板收縮時(shí)受梁的限制產(chǎn)生拉應(yīng)力而開裂，板長(zhǎng)度越大，越易出現(xiàn)垂直于板長(zhǎng)邊的貫穿裂縫.而當(dāng)氣溫急劇升高時(shí)，板發(fā)生膨脹，而梁變形滯后則限制板的膨脹，使梁受拉，致梁側(cè)產(chǎn)生豎向裂縫，有時(shí)包圍梁腹截面。梁裂縫也可常見于屋面板隔熱差而板下通風(fēng)良好，夏季時(shí)板溫度極高而板下溫度較低這種大溫差情況。

3.不均勻沉降引起的裂縫

由于沉降縫或伸縮縫的設(shè)置，往往給建筑物處理及使用帶來(lái)麻煩，較容易引起滲漏，所以一些建筑物沒有設(shè)置必要的變形縫。當(dāng)基礎(chǔ)沉降不均勻時(shí)，特別是對(duì)沉降相當(dāng)敏感的框架結(jié)構(gòu)，容易在不均勻沉降的相鄰柱位處產(chǎn)生沉降裂縫，同時(shí)墻體也會(huì)在相應(yīng)部位開裂。另外，轉(zhuǎn)角角柱處也是不均勻沉降開裂的多發(fā)區(qū)。

4.應(yīng)力集中引起的裂縫

主要出現(xiàn)在轉(zhuǎn)角處或結(jié)構(gòu)剛度突變的地方。當(dāng)平面布局凹凸較多時(shí)，轉(zhuǎn)角也較多，轉(zhuǎn)角處由于剛度突變形成薄弱部位，當(dāng)受到混凝土收縮、溫度變化或少許沉降差影響時(shí)，易產(chǎn)生集中剪拉應(yīng)力而開裂。切角裂縫一般不會(huì)引起墻體開裂。

5.預(yù)埋管線引起的管線裂縫

一些地區(qū)習(xí)慣于將PVC電線管預(yù)埋于樓板結(jié)構(gòu)中，且線管多層交差重疊，施工時(shí)為方便線管固定，將其綁扎在板底鋼筋上，造成混凝土澆灌后鋼筋與混凝土失去有效的結(jié)合，該處板的有效厚度大大減少，形成樓板的抗拉、抗彎薄弱點(diǎn)。在秋冬季節(jié)氣溫變化大、空氣干燥、濕度低等多種不利因素影響下，混凝土收縮加劇，導(dǎo)致樓板產(chǎn)生較大的內(nèi)拉應(yīng)力，于是在電線管預(yù)埋處的薄弱位置發(fā)生開裂，使內(nèi)拉應(yīng)力得以釋放，通常裂縫位于PVC線管處，縫寬約0.2~1.2mm，且貫通板厚。

6.荷載作用下引起的結(jié)構(gòu)裂縫

主要是結(jié)構(gòu)受外荷載或自重作用下，材料承載力不足或不起作用，板受拉或剪切破壞而產(chǎn)生的裂縫。這種裂縫除結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理外，施工管理不善，支座處負(fù)筋下沉或板厚不足是導(dǎo)致結(jié)構(gòu)裂縫的主要原因。當(dāng)負(fù)鋼筋下陷嚴(yán)重時(shí)，鋼筋無(wú)法發(fā)揮抗拉作用:或是板厚嚴(yán)重不足時(shí)，則會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)抗力下降，結(jié)構(gòu)抗力不足以抵抗拉應(yīng)力或剪切應(yīng)力面開裂，裂縫通常位于梁側(cè)且平行于板長(zhǎng)邊嚴(yán)重時(shí)也可環(huán)繞四周梁側(cè)，此時(shí)板面將出現(xiàn)破壞性裂縫。

二、裂縫的預(yù)防和控制

1.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

平面布置上應(yīng)盡量減少凹凸現(xiàn)象，必要時(shí)設(shè)置變形縫。減少結(jié)構(gòu)在平面內(nèi)和上下層間的剛度突變，避免由此引起板角等薄弱部位的剪拉力集中，造成板剪拉開裂。當(dāng)不可避免時(shí)，應(yīng)局部處理加強(qiáng)，逐漸過(guò)渡。

2.控制變形減少沉降量

工程設(shè)計(jì)中往往重視結(jié)構(gòu)承載力驗(yàn)算，而忽視變形和沉降，由于變形或沉降差，樓板才會(huì)發(fā)生沉降裂縫和切角裂縫。一些地基地質(zhì)條件差，沉降變形大的建筑，產(chǎn)生裂縫的現(xiàn)象比地質(zhì)條件好、沉降量小的多得多。如支承于持力層較好的強(qiáng)風(fēng)化土或變形小的殘積土等土層，或者以端承樁為基礎(chǔ)的建筑，其沉降量很小，裂縫較少出現(xiàn)。而一些持力層較差的地質(zhì)由于基礎(chǔ)沉降量大，而易產(chǎn)生不均勻沉降，時(shí)常有樓板開裂的現(xiàn)象發(fā)生。所以，對(duì)地基地質(zhì)條件較差的建筑物，除應(yīng)滿足結(jié)構(gòu)承載力要求外，控制沉降變形是基礎(chǔ)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的關(guān)鍵因素。

3.設(shè)置后澆帶

后澆帶是施工期問(wèn)保留的臨時(shí)性溫度收縮變形縫，是一種專業(yè)留設(shè)的特殊施工縫。當(dāng)樓板結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度超過(guò)40m～45m而不設(shè)縫，高低層相差大或地基變形大等可能導(dǎo)致沉降差時(shí)，適當(dāng)設(shè)置后澆帶，可以消除早期收縮和沉降差。對(duì)超長(zhǎng)板，后澆帶間距宜控制在25m～30m間，為消除沉降差而設(shè)置的后澆帶，應(yīng)根據(jù)功能性質(zhì)，從首層到天面層逐層設(shè)置，有地下室的也應(yīng)包含地下室剪力墻設(shè)置，并于主體結(jié)構(gòu)(含磚砌體等主要荷載)完成后再澆筑后澆帶。

4.剛體變化較大的地方增加負(fù)筋及板厚

在凹凸變化較大處或框剪結(jié)構(gòu)的剪力墻周圍，特別是剪力墻的樓梯問(wèn)或電梯井周邊，其剛度遠(yuǎn)大于周邊結(jié)構(gòu)，極易因剪拉應(yīng)力集中而使剪力墻周圍板塊產(chǎn)生剪拉開裂。采用周邊板塊加大板厚，加大配筋率、配置雙層雙向鋼筋等技術(shù)措施，可有效抵抗剛度突變產(chǎn)生的剪拉應(yīng)力，避免產(chǎn)生裂縫。增加構(gòu)造鋼筋及合理配置鋼筋，能明顯改善混凝土性能及控制裂縫的產(chǎn)生和擴(kuò)展。并對(duì)一些薄弱部位進(jìn)行加強(qiáng)處理。

5.優(yōu)選混凝七原材料

1)水泥。水泥的品種很多，由于不同水泥品種所含礦物組成不同，它表現(xiàn)的基本特征也不同。所以，根據(jù)現(xiàn)澆構(gòu)件的性質(zhì)和特點(diǎn)、所處環(huán)境條件及施工條件，按所掌握的水泥特性進(jìn)行合理選擇。

2)摻合料。在混凝土中通過(guò)使用摻合料，降低水泥用量，改善混凝土性能，能有效地控制水化熱和收縮。a.采用礦渣微粉和磨細(xì)粉煤灰(或硅灰)的雙摻技術(shù)，降低水泥用量，改善混凝土性能。雙組份摻合料能填充水泥顆粒的空隙，有利于堆積密度的提高，減少孔隙率，使孔隙細(xì)化，且在水化過(guò)程中，兩者能相互作用，相互激發(fā)活性，改善水泥石與骨料的交界面強(qiáng)度。與普通混凝土相比，使用雙摻技術(shù)的新拌混凝土坍落度損失減少、泌水率降低、抗離析性增加、絕熱升溫峰值延遲:硬化后混凝土后期強(qiáng)度增加、收縮降低、抗摻性提高。b ，采用微膨脹劑技術(shù)，通過(guò)摻加微膨脹劑替代部分水泥，以補(bǔ)償混凝土的收縮。根據(jù)工程實(shí)踐，用微膨脹劑，對(duì)混凝土要嚴(yán)格保溫養(yǎng)護(hù)。

3)外加劑。為滿足泵送混凝土要求，混凝土必須具有足夠坍落度，但混凝土坍落度越大收縮越大。所以，應(yīng)選用能減少用水量及水泥用量，降低混凝土水化熱和收縮的外加劑。外加劑的品種及最佳摻量須通過(guò)試驗(yàn)確定。

6 施工技術(shù)措施

為了減少裂縫，施工中還應(yīng)采取一些技術(shù)措施。如澆混凝土?xí)r應(yīng)鋪設(shè)臨時(shí)道路，避免對(duì)面層鋼筋的踩踏:另外，還應(yīng)注意對(duì)樓面混凝土的養(yǎng)護(hù)，可以采用蓄水養(yǎng)護(hù)或覆蓋草袋保濕養(yǎng)護(hù)等措施，以減少混凝土干裂和塑性裂縫。

五、結(jié)束語(yǔ)

使用預(yù)拌混凝土對(duì)混凝土質(zhì)量提供有力的保證。它加快施工速度，提高施工機(jī)械化程度。但由于預(yù)拌混凝土產(chǎn)生的問(wèn)題也要引起我們重視。只要我們認(rèn)識(shí)預(yù)拌混凝土的特性，加強(qiáng)混凝土施工工藝管理，嚴(yán)格按混凝土施工規(guī)程辦事，就能大大減少混凝土樓板裂縫產(chǎn)生的機(jī)會(huì)。