淺談現(xiàn)澆混凝土樓板裂縫產(chǎn)生的主要原因與防治

時(shí)佰雷 翟 健 曹 猛

（中國(guó)水利水電第二工程局有限公司，北京 100011）

1 前言

混凝土在結(jié)構(gòu)構(gòu)件中最主要的缺點(diǎn)是抗拉能力差、脆性大、容易開裂。我國(guó)現(xiàn)行建筑設(shè)計(jì)規(guī)范采用限制構(gòu)件裂縫寬度的辦法來保障混凝土結(jié)構(gòu)的正常使用。混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件出現(xiàn)裂縫，有的破壞結(jié)構(gòu)整體性，降低剛度，使變形增大，不同程度地影響結(jié)構(gòu)承載力、耐久性；有的雖對(duì)承載力無多大影響，但會(huì)引起鋼筋銹蝕，降低鋼筋的耐久性，或發(fā)生滲漏，影響使用及結(jié)構(gòu)美觀；同時(shí)造成使用者對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生不安全感。因此，應(yīng)根據(jù)裂縫發(fā)生原因、性質(zhì)、特征、大小、部位，結(jié)構(gòu)受力情況和使用要求，區(qū)別情況，及時(shí)地進(jìn)行治理。近年來，在工業(yè)與民用建筑項(xiàng)目中，由于現(xiàn)澆混凝土板構(gòu)件裂縫而引起業(yè)主的投訴較多。

現(xiàn)澆混凝土樓板通常都是帶縫工作的，混凝土工程中樓板等構(gòu)件裂縫問題在一定的范圍內(nèi)也是可以接受的，只是要采取有效的措施將其危害程度控制在一定的范圍之內(nèi)。但在施工中應(yīng)盡量采取有效措施控制裂縫產(chǎn)生，使結(jié)構(gòu)盡可能不出現(xiàn)裂縫或盡量減少裂縫的數(shù)量和寬度，尤其要盡量避免有害裂縫的出現(xiàn)，從而確保工程質(zhì)量。通過多年的施工現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于現(xiàn)澆混凝土板類構(gòu)件，結(jié)合一些實(shí)例，總結(jié)了混凝土板開裂的主要原因，本文僅對(duì)混凝樓板類構(gòu)件產(chǎn)生裂縫的部分原因和處理措施進(jìn)行探討。

2 裂縫原因分析

建筑工程施工過程中混凝土板構(gòu)件開裂可以說是建筑施工過程中最常見的質(zhì)量通病，經(jīng)常困擾著工程技術(shù)人員，特別是混凝土樓板開裂。實(shí)際上，如果采取一定的設(shè)計(jì)和施工措施，很多裂縫是可以克服和控制的?；炷亮芽p的成因復(fù)雜而繁多，甚至多種因素相互影響，但每一條裂縫均有其產(chǎn)生的一種或幾種主要原因，但混凝土在工程中會(huì)因?yàn)楦鞣N原因產(chǎn)生不同類型裂縫

2.1 混凝土原材料原因引起的裂縫

在工程施工過程中，混凝土原材料是引起構(gòu)件裂縫主要的原因。例如，混凝土配合比在原料一定的條件下，混凝土配合比對(duì)收縮有很大的影響，包括單位用水量、單位水泥用量、水灰比、砂率及灰漿比等參數(shù)。混凝土收縮主要取決于單位用水量和水泥用量，而用水量的影響比水泥用量大。在用水量一定的條件下，混凝土收縮隨水泥用量的增大而加大，但增大的幅度較??；在水灰比一定的條件下，混凝土收縮隨水灰比的增加而明顯增大；在配合比相同條件下，混凝土干縮隨砂率增大而加大，但增大的幅度較小。砂、石骨料含泥量過大，會(huì)造成混凝土收縮增大。骨料顆粒級(jí)配不良，容易造成混凝土收縮的增大，誘導(dǎo)裂縫的產(chǎn)生。

另外，外加劑的種類和摻量亦是混凝土構(gòu)件開裂的有關(guān)因素。摻用化學(xué)外加劑會(huì)使混凝土收縮有不同程度的增大。摻減水劑用于改善混凝土和易性，增大坍落度。摻減水劑的混凝土收縮值略大于不摻減水劑的混凝土。摻減水劑用于減水，提高強(qiáng)度或節(jié)約水泥，混凝土摻減水劑后收縮接近或小于不摻的收縮值。摻氯化鈣早強(qiáng)劑的混凝土收縮比不摻的明顯增大，隨氯化鈣摻量的增大而成倍增長(zhǎng)。而摻三乙醇胺與氯化鈉復(fù)合劑混凝土收縮比不摻的大，但增大的幅度比摻氯化鈣早強(qiáng)劑的要小。

2.2 混凝土的干縮裂縫

對(duì)于鋼筋混凝土樓板這一類構(gòu)件，板厚通常很小，一般為80mm～120mm，其截面積小，混凝土干縮裂縫通常是板開裂的主要原因。干縮裂縫是混凝土在硬化過程中由于水分蒸發(fā)、體積逐漸縮小而產(chǎn)生收縮裂縫；在施工過程中，有時(shí)因?yàn)榛炷潦┕づ浜媳炔划?dāng)，致使施工水灰比掌握不恰當(dāng)，造成水灰比偏大混凝土過稀，混凝土振搗后局部表面集中了較多水分、砂漿，因遇天晴日曬、現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)速較大等情況，使混凝土表面水分蒸發(fā)較快，內(nèi)部損失慢，因此產(chǎn)生表面收縮大、內(nèi)部收縮小的不均勻收縮，表面收縮變形受到內(nèi)部混凝土的約束，致使表面混凝土承受拉力，當(dāng)表面混凝土承受拉力超過其抗拉強(qiáng)度時(shí)，產(chǎn)生干縮裂縫。另外，在實(shí)際施工過程中，新混凝土表面沒有很好地養(yǎng)護(hù)或養(yǎng)護(hù)時(shí)間欠合適均勻以及養(yǎng)護(hù)不全面，局部失水過多過快也都會(huì)造成干縮裂縫。經(jīng)過試驗(yàn)對(duì)比，在水灰比一定的條件下，混凝土收縮隨水灰比的增加而明顯增大。

在工程實(shí)踐過程中，由于水灰比不當(dāng)引起的干縮裂縫，通常表現(xiàn)為平行于樓板短邊和長(zhǎng)邊的裂縫，這類裂縫常出現(xiàn)在樓板中部，多發(fā)生于樓板整體連續(xù)澆注的工程中。

2.3 混凝土的溫度裂縫

混凝土具有熱脹冷縮性質(zhì)，當(dāng)外部環(huán)境或結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度發(fā)生變化，混凝土將發(fā)生變形，若變形遭到約束，則在結(jié)構(gòu)內(nèi)將產(chǎn)生應(yīng)力，當(dāng)應(yīng)力超過混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)即產(chǎn)生溫度裂縫。在某些大跨徑梁中，溫度應(yīng)力可以達(dá)到甚至超出活載應(yīng)力。溫度裂縫區(qū)別其它裂縫最主要特征是將隨溫度變化而擴(kuò)張或合攏。引起板類構(gòu)件溫度裂縫變化主要原因與大體積混凝土的溫度裂縫有所不同。大體積混凝土通常受到水泥水化放熱，致使內(nèi)部溫度很高，內(nèi)外溫差太大，致使表面出現(xiàn)裂縫?，F(xiàn)澆混凝土樓板等構(gòu)件的溫度裂縫成因主要受到氣溫、養(yǎng)護(hù)溫度等外界因素影響。例如，蒸汽養(yǎng)護(hù)或冬季施工時(shí)施工措施不當(dāng)，混凝土驟冷驟熱，內(nèi)外溫度不均，易出現(xiàn)裂縫。屋面、墻面受太陽曝曬后，溫度明顯高于其它部位，溫度梯度呈非線形分布。由于受到自身約束作用，導(dǎo)致局部拉應(yīng)力較大，出現(xiàn)裂縫。日照和下述驟然降溫是導(dǎo)致結(jié)構(gòu)溫度裂縫的最常見原因。突降大雨、冷空氣侵襲、日落等可導(dǎo)致結(jié)構(gòu)外表面溫度突然下降，但因內(nèi)部溫度變化相對(duì)較慢而產(chǎn)生溫度梯度。另外，鋼制預(yù)埋件與鋼筋或其它鋼制件聯(lián)結(jié)時(shí)，若焊接措施不當(dāng)，鐵件附近混凝土容易燒傷開裂。采用電熱張拉法張拉預(yù)應(yīng)力構(gòu)件時(shí)，預(yù)應(yīng)力鋼材溫度可升高至350℃，混凝土構(gòu)件也容易開裂。

在工程時(shí)間過程中，溫度裂縫通常表現(xiàn)為溫度裂縫表現(xiàn)為45度斜裂縫，該類裂縫主要分布在房屋四角及內(nèi)外墻交接角部，且大多數(shù)裂縫穿透樓板。

2.4 養(yǎng)護(hù)不足引起的樓面裂縫

目前在主體結(jié)構(gòu)的施工過程中，普遍存在著質(zhì)量與工期之間的較大矛盾。板類構(gòu)件的養(yǎng)護(hù)不足是現(xiàn)實(shí)施工過程中的通病?；炷琉B(yǎng)護(hù)中主要存在過早養(yǎng)護(hù)、過遲養(yǎng)護(hù)、后期養(yǎng)護(hù)不足和混凝土養(yǎng)護(hù)初期受凍等養(yǎng)護(hù)問題。過早養(yǎng)護(hù)會(huì)影響混凝土的膠結(jié)能力。過遲養(yǎng)護(hù)，由于受風(fēng)吹日曬,混凝土板表面游離水分蒸發(fā)過快，水泥缺乏必要的水化水，而產(chǎn)生急劇的體積收縮，此時(shí)混凝土早期強(qiáng)度低，不能抵抗這種應(yīng)力而產(chǎn)生開裂。特別是夏、冬兩季，因晝夜溫差大，養(yǎng)護(hù)不當(dāng)最易產(chǎn)生溫差裂縫。后期養(yǎng)護(hù)不夠，使混凝土碳化加劇，造成碳化收縮。混凝土養(yǎng)護(hù)初期受凍產(chǎn)生裂縫，通常伴隨著板混凝土強(qiáng)度不足等結(jié)構(gòu)問題。

另外，目前國(guó)內(nèi)工程主體結(jié)構(gòu)的施工速度，一般主體結(jié)構(gòu)的樓層施工速度為7天左右一層，最快時(shí)甚至不足5天一層。因此當(dāng)樓板混凝土澆筑完畢后不足24小時(shí)的養(yǎng)護(hù)時(shí)間，就忙著進(jìn)行鋼筋綁扎、材料吊運(yùn)等施工活動(dòng)，這就給大開間部位的房間雪上加霜。除了大開間的總收縮值較大的不利因素外，更容易在強(qiáng)度不足的情況下受材料吊卸沖擊振動(dòng)荷載的作用而引起不規(guī)則的受力裂縫，這種情況在搶工期時(shí)較常見。

2.5 施工縫

建筑工程主體工程梁板澆筑過程中，為了滿足施工分段及施工工藝的要求，通常要按照規(guī)范和方案的要求預(yù)留施工縫。后澆帶施工過程中，有些單位后澆帶不完全按設(shè)計(jì)要求施工，例如施工未留企口縫、板的后澆帶不支模板、疏松混凝土未徹底鑿除等都可能造成板面的裂縫。另外，在施工過程中，常常出現(xiàn)澆筑不連貫，順序不合理，出現(xiàn)施工“冷縫”或施工縫處理不當(dāng)。造成后期在施工縫位置出現(xiàn)貫通縫，直接形成質(zhì)量問題。

例如某戶在頂板發(fā)現(xiàn)平行于橫軸的裂縫，上下貫通，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查并委托檢測(cè)該裂縫最大寬度0.22mm，混凝土強(qiáng)度、縱向受力鋼筋和鋼筋保護(hù)層厚度均符合要求，經(jīng)查閱施工日志等有關(guān)資料，發(fā)現(xiàn)該裂縫與施工中流水段的劃分位置相吻合，根據(jù)裂縫形態(tài)及走向分析，為兩次澆筑混凝土接槎處的裂縫。裂縫產(chǎn)生原因?yàn)闈仓炷翗前鍟r(shí)，流水段施工中留設(shè)的施工縫未能按照施工工藝規(guī)程處理好。新舊混凝土未能緊密結(jié)合，混凝土自身干縮，收縮到一定程度在混凝土接槎處產(chǎn)生裂縫。

2.6 模板及支撐和荷載問題引起的裂縫

模板施工過程中，梁板支撐剛度差異或模板撓度過大，造成模板支撐下沉變形過大；施工期間過度震動(dòng)和其他人為因素使支撐剛度變異部位出現(xiàn)多次瞬間相對(duì)位移；拆模過早，混凝土硬化前過早承載或受到振動(dòng)；模板縫隙不嚴(yán)實(shí)造成漏漿、滲水。以上都是模板及支撐施工中造成板構(gòu)件開裂的主要原因。在混凝土未達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度前過早拆模，或者在混凝土未達(dá)到終凝時(shí)間就上荷載，都可能直接造成混凝土樓板的彈性變形，導(dǎo)致樓板產(chǎn)生內(nèi)傷或斷裂。施工中不注意鋼筋的保護(hù)，如把板面負(fù)筋踩彎，將會(huì)造成支座的負(fù)彎矩，導(dǎo)致板面出現(xiàn)裂縫。此外，大梁兩側(cè)的樓板不均勻沉降也會(huì)使支座產(chǎn)生負(fù)彎矩造成橫向裂縫。

2.7 負(fù)彎矩筋保護(hù)層過大引起的裂縫

負(fù)彎矩鋼筋在樓板中的抗拉受力，起著抵抗外荷載所產(chǎn)生的負(fù)彎矩和防止混凝土收縮和溫度裂縫發(fā)生的雙重作用，而這一雙重作用均需鋼筋處在合理的保護(hù)層前提下才能確保有效。在施工過程中由于施工工藝不當(dāng)，致使負(fù)彎矩筋被踩踏下去，保護(hù)層過大，使板在負(fù)彎矩區(qū)產(chǎn)生裂縫。

2.8 預(yù)埋管線

預(yù)埋管線也是造成板構(gòu)件的開裂的主要原因之一。特別是多根管線集散處的混凝土截面受到較多削弱，從而引起應(yīng)力集中，容易導(dǎo)致裂縫發(fā)生。當(dāng)預(yù)理線管的直徑較小，并且房屋的開間寬度也較小，同時(shí)線管的敷設(shè)走向又不重于（即垂直于）混凝土的收縮和受拉方向時(shí)，一般不會(huì)發(fā)生樓面裂縫。反之，當(dāng)預(yù)埋線管的直徑較大，開間寬度也較大，并且線管的敷設(shè)走向又重合于（即垂直于）混凝土的收縮和受拉力向時(shí)，就很容易發(fā)生樓面裂縫。這類裂縫位于板內(nèi)埋設(shè)線管的地方，裂縫分布沿線管走向。裂縫常常上下貫通，縫寬較大。

3 樓板裂縫的防治

通過對(duì)樓板裂縫的原因分析，結(jié)合混凝土的技術(shù)性質(zhì)和樓板構(gòu)件施工的操作特點(diǎn)，筆者總結(jié)出了防治樓板裂縫的一些技術(shù)措施，并在公司承建的部分建筑工程建設(shè)中得以實(shí)施。

3.1 混凝土原材料的控制

混凝土原材料控制方面上盡量選用低熱、干縮值小的水泥。嚴(yán)格控制粗細(xì)骨料的含泥量及粗骨料粒徑，應(yīng)選用級(jí)配優(yōu)良的砂、石原材料，嚴(yán)格控制砂、石含泥量?；炷劣蒙皯?yīng)采用中粗砂，如果砂粒過細(xì)，砂的含泥量超過標(biāo)準(zhǔn)，不僅降低強(qiáng)度，也會(huì)使混凝土產(chǎn)生裂縫。應(yīng)選用堿活性小的骨料避免產(chǎn)生堿骨料反應(yīng)。另外還要加強(qiáng)攪拌站后臺(tái)管理，嚴(yán)格控制混凝土水泥用量、水灰比和外加劑，混凝土的用水量絕對(duì)不能大于配合比設(shè)計(jì)所給定的用水量。

嚴(yán)格控制混凝土原材料中的外加劑的用量。施工過程中減少減水劑使用量，對(duì)于早強(qiáng)劑，盡量選用摻三乙醇胺與氯化鈉復(fù)合劑，對(duì)于氯化鈣類早強(qiáng)劑嚴(yán)格控制其用量。

3.2 混凝土干縮裂縫及溫度裂縫的控制

針對(duì)混凝土干縮裂縫及溫度裂縫產(chǎn)生的原因，嚴(yán)格控制水灰比和控制養(yǎng)護(hù)條件，保證養(yǎng)護(hù)時(shí)間是減輕和防止干縮裂縫的主要手段，在施工過程中，嚴(yán)禁在混凝土施工中任意加水和外加劑，注意施工過程板類構(gòu)件的振搗方法和時(shí)間，振搗避免出現(xiàn)漏振和過振。注意混凝土表面的抹壓時(shí)間和次數(shù)也是控制干縮裂縫和溫度裂縫的主要手段，必要時(shí)初凝前進(jìn)行二次搗固或終凝前表面進(jìn)行二次抹壓。

另外，要嚴(yán)格控制外界溫度因素影響構(gòu)件的成型過程。降低拌合水、粗骨料的溫度，將澆筑時(shí)間安排在低溫季節(jié)或夜間，降低澆筑溫度。在混凝土澆筑前，加強(qiáng)模板及支撐剛度，模板用水均勻濕透，避免模板干燥吸水，必要時(shí)可采用鋼模板。在高溫季節(jié)施工時(shí)，應(yīng)縮短混凝土運(yùn)輸時(shí)間，加快混凝土入倉覆蓋速度，縮短混凝土暴曬時(shí)間，并對(duì)混凝土運(yùn)輸工具實(shí)施隔熱遮陽，減少混凝土溫度回升。

3.3 要加強(qiáng)現(xiàn)澆樓板澆筑后的養(yǎng)護(hù)

施工過程中，不管是任何原因產(chǎn)生的板類構(gòu)件裂縫，都與養(yǎng)護(hù)的方法及時(shí)間有直接或者間接的關(guān)系?；炷琉B(yǎng)護(hù)是整個(gè)施工過程中必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)，忽視對(duì)混凝土的養(yǎng)護(hù)，既會(huì)降低混凝土的強(qiáng)度，又易使其在硬化過程中失水得不到及時(shí)補(bǔ)償而產(chǎn)生裂縫，尤其在高溫下施工，更應(yīng)經(jīng)常澆水養(yǎng)護(hù)，這樣既可減少溫度產(chǎn)生的裂縫，也可降低由于混凝土的收縮而產(chǎn)生的約束應(yīng)力，有效控制裂縫。同時(shí)，對(duì)混凝土地面，也要嚴(yán)格按施工順序操作，并加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，經(jīng)常使樓面處于濕潤(rùn)狀態(tài)，也能有效地抑制地面裂縫的產(chǎn)生。冬季施工時(shí)，合理的采用電氣加熱法、暖棚法、蒸汽加熱法以及在混凝土拌和水中摻入防凍劑（但氯鹽不宜使用）等方法，合理控制保溫時(shí)間和強(qiáng)度，對(duì)裂縫能夠有效的控制。

3.4 模板施工過程中的裂縫防治

加強(qiáng)施工縫處理的管理，正確的按照規(guī)范和方案處理施工縫。施工縫留置的位置及數(shù)量可以根據(jù)設(shè)計(jì)和規(guī)范的要求適當(dāng)增加后澆帶。主體結(jié)構(gòu)的施工速度不能強(qiáng)求過快，科學(xué)安排樓層施工作業(yè)計(jì)劃。在模板安裝時(shí)，吊運(yùn)（或傳遞）上來的材料應(yīng)做到盡量分散就位，不得過多地集中堆放。安裝上層模板及其支架時(shí)，下層樓板應(yīng)具有承受上層荷載能力，上下層支架的立柱應(yīng)豎直對(duì)準(zhǔn)，并鋪設(shè)墊板。樓板模板支撐系統(tǒng)要有足夠強(qiáng)度及剛度，防止?jié)仓炷習(xí)r模板變形，模板支柱底部應(yīng)墊通長(zhǎng)腳手板防止支柱下沉。模板拆除應(yīng)依據(jù)規(guī)范強(qiáng)度要求，在拆除過程中，嚴(yán)禁隨意扔鋼管、模板沖擊樓板。

3.5 要嚴(yán)格控制負(fù)彎矩筋的保護(hù)層厚度

負(fù)彎矩筋應(yīng)設(shè)置鋼筋支撐馬凳并綁牢固，防止操作時(shí)踩變形。要盡可能合理和科學(xué)地安排好各工種交叉作業(yè)時(shí)間，以有效減少板鋼筋綁扎后的作業(yè)人員數(shù)量。應(yīng)搭設(shè)臨時(shí)的簡(jiǎn)易通道，以供必要的施工人員通行。要安排足夠數(shù)量的鋼筋工在混凝土澆筑前及澆筑中及時(shí)進(jìn)行整修，特別是樓板裂縫最容易發(fā)生處（四周陽角處、預(yù)埋管線處以及大跨度房間處）應(yīng)重點(diǎn)整修。在澆筑時(shí)對(duì)裂縫的易發(fā)生部位和負(fù)彎矩筋受力最大區(qū)域，應(yīng)鋪設(shè)臨時(shí)性活動(dòng)條板，擴(kuò)大接觸面，分散應(yīng)力，盡力避免上層鋼筋受到重新踩踏變形。

3.6 管線處理

管線在敷設(shè)時(shí)應(yīng)盡量避免立體交叉穿越，交叉布線處宜采用線盒，板內(nèi)管線直徑一般不應(yīng)大于板厚的1/3，同時(shí)在多根線管的集散處宜采用放射形分布，盡量避免緊密平行排列，以確保線管底部的混凝土灌筑順利和振搗密實(shí)。對(duì)于較粗的管線或多根線管的集散處，應(yīng)增設(shè)垂直于線管的短鋼筋網(wǎng)加強(qiáng)。防止裂縫產(chǎn)生。

結(jié)束語

在建筑工程施工過程中，針對(duì)樓板裂縫問題，筆者采取了上述一系列技術(shù)措施，收到了比較好的效果，樓板裂縫有明顯的減少，保證了施工質(zhì)量，滿足了業(yè)主們?nèi)找嬖龈叩馁|(zhì)量要求。要進(jìn)一步消除樓板裂縫現(xiàn)象，尚有待不斷提高施工技術(shù)和不斷積累施工經(jīng)驗(yàn)，采用更為有效的措施來控制樓板裂縫的出現(xiàn)。

[1]混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范，GB50010-2002，中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2002.3.

[2]傅沛興，混凝土裂縫原因分析，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制指南，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.