普通現(xiàn)澆混凝土樓板裂縫成因與防治措施

彭街清

(寧波市建東置業(yè)有限公司，浙江寧波 315010)

在普通混凝土(也稱混凝土)結(jié)構(gòu)中，樓板裂縫時有發(fā)生，裂縫一般垂直于房間轉(zhuǎn)角的角平分線，呈45°斜向，部分裂縫沿電線管埋敷方向，個別工程的樓板裂縫垂直于板跨方向或呈不規(guī)則狀分布，一般都在結(jié)構(gòu)封頂3個～6個月后陸續(xù)出現(xiàn)，在1年～2年時間內(nèi)，裂縫仍會繼續(xù)發(fā)展。對一般裂縫成因分析的文章也不少，但分析不夠深入，現(xiàn)在我結(jié)合自己的經(jīng)歷和認(rèn)識，談?wù)剬Υ说目捶?。要了解混凝土樓板裂縫的成因，那我們要先了解混凝土材料特性，了解混凝土形成機(jī)理和微觀結(jié)構(gòu)。

混凝土不是單質(zhì)，材料特性不同于單質(zhì)。普通混凝土主要是由水泥、石子、砂子三種材料和水按一定比列拌合經(jīng)過水化硬化而成。成型后的混凝土是由各粗骨料、包圍在粗骨料表面水泥凝膠晶體骨架和未水化完的水泥顆粒、水和凝膠孔、很細(xì)小的空隙組成，其物理力學(xué)特性取決于水化產(chǎn)物和這些產(chǎn)物結(jié)構(gòu)。

混凝土內(nèi)部空隙是由以下原因造成:1)混凝土硬化過程中游離水的作用形成的毛細(xì)孔;2)混凝土拌合物中夾帶的空氣形成的氣孔;3)水泥石凝膠固相之間的凝膠孔。毛細(xì)孔、凝膠孔可以被水或空氣填充。這些孔(孔連通就是微裂縫)是混凝土先天缺陷，即使水泥100%水化還會有33%毛細(xì)孔。

混凝土還可能存在水泥顆粒，其存在是由以下原因造成:由于早期水泥水化形成的凝膠抑制另外一部分水泥的水化反應(yīng)，因此在凝結(jié)后還有大量未完全水化的水泥顆粒。這些水泥顆粒后期水化反應(yīng)有兩種截然相反的作用，由于水化反應(yīng)的進(jìn)行，混凝土不斷生成結(jié)晶體填充原有混凝土內(nèi)的空隙，這有利于抑制裂縫產(chǎn)生;同時，水化反應(yīng)不斷消耗原混凝土體內(nèi)水分而加大混凝土空隙率并影響混凝土的收縮，這有利于裂縫產(chǎn)生。所以對混凝土而言，水既是空隙產(chǎn)生的原因又是水化反應(yīng)的必備條件。水化反應(yīng)是個持續(xù)的過程。

理解了上述內(nèi)容，我們就比較好理解下面的內(nèi)容?；炷翗前辶芽p成因主要分為收縮裂縫、溫度裂縫、超載裂縫。當(dāng)然還有其他原因，如堿骨料反應(yīng)、混凝土碳化、鋼筋銹蝕、不均勻沉降等。

混凝土的收縮開裂主要是由水泥漿的收縮開裂造成，這是樓板無害裂縫的主因。混凝土澆搗成型前后收縮包括塑性收縮、沉降收縮、自收縮、干燥收縮。

塑性收縮是混凝土初期處于可塑狀態(tài)時，由于混凝土的泌水，水分從混凝土的下部迅速上升，混凝土表面水分大量迅速蒸發(fā)，在混凝土表面發(fā)生干燥收縮體積減少，從而使表面產(chǎn)生開裂，細(xì)小裂縫密布于混凝土表面?；炷脸尚秃? h～6 h，如果外界溫度不小于35℃，自然通風(fēng)條件下，混凝土很容易開裂。

沉降收縮就是混凝土成型初期沉降引起，混凝土成型后，混凝土比重大的部分下沉，導(dǎo)致淺層相對漿料較多，沿著鋼筋方向發(fā)生裂縫。承臺、大板澆筑時此現(xiàn)象較為明顯，如果不二次振搗會看到類似“肋骨”樣的現(xiàn)象。為減少沉降收縮，混凝土施工要求先澆柱、墻，再澆梁，后澆板。單方混凝土水量大，流動性大容易產(chǎn)生沉降開裂。

自收縮是混凝土澆筑成型后，與外界沒有水分交換條件下，由于水泥后期水化引起的混凝土收縮。水泥的水化反應(yīng)會導(dǎo)致混凝土整體體積減少(水化產(chǎn)物的體積約為參與反應(yīng)的水泥和水的總體積的90%)。另外，水化反應(yīng)會消耗混凝土毛細(xì)管空隙中的水分，使毛細(xì)管產(chǎn)生自真空，體內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓從而發(fā)生收縮。骨料含量越多、骨料彈性模量越高，自收縮越小。另外，初凝后用水噴灑混凝土表面或保濕保養(yǎng)有助于減少自收縮。

干燥收縮是由于混凝土的水分蒸發(fā)，水分向外散溢，混凝土毛細(xì)管空隙內(nèi)產(chǎn)生的內(nèi)管張力，由于負(fù)壓而使混凝土收縮。減少干燥收縮的辦法有:

1)降低單方用水量。2)選用優(yōu)質(zhì)干濕變形小的粗骨料。3)選用合適水泥。礦渣水泥混凝土的干燥收縮大，粉煤灰水泥混凝土的干縮率較低。4)添加膨脹劑、減縮劑。5)覆蓋濕養(yǎng)護(hù)。

干燥收縮與自收縮同時存在，但是有區(qū)別。自收縮是由于混凝土中水泥繼續(xù)水化，消耗了毛細(xì)管空隙中水分，有新物質(zhì)生成。干燥收縮過程中，混凝土內(nèi)水分向外溢散，混凝土毛細(xì)孔中凝膠水的散失而造成，沒有新物質(zhì)生成。沉降與塑性收縮也是同時進(jìn)行的，剛澆筑的混凝土由于泌水而產(chǎn)生沉降，上浮于表面的水分蒸發(fā)而產(chǎn)生塑性收縮。沉降與塑性收縮過程中，收縮受到硬骨料的限制，可能在混凝土內(nèi)部不同材料(預(yù)埋線管)結(jié)合界面薄弱處發(fā)生結(jié)合破壞，形成許多隨機(jī)分布的微裂縫。避免或減少塑性收縮、自收縮簡單有效的方法就是加強(qiáng)混凝土保養(yǎng)和二次振搗。

此外，還有溫差原因產(chǎn)生的收縮裂縫。溫度裂縫一般發(fā)生在混凝土水化熱溫度上升結(jié)束后，混凝土開始降溫時(這過程還有季節(jié)因素)——類似熱脹冷縮的道理。減低水泥用量，控制水化熱釋放量，控制混凝土早期溫度，均可以控制溫度裂縫發(fā)展程度。溫度應(yīng)力會在房屋的長度方向和高度方向產(chǎn)生重大影響，如果樓板變形受到豎向剛度大的構(gòu)件約束(如剪力墻、大柱、大梁等)，就有拉應(yīng)力產(chǎn)生，嚴(yán)重的會導(dǎo)致樓板出現(xiàn)裂縫。這種溫度應(yīng)力在建筑的底部和頂部數(shù)層尤其明顯，基礎(chǔ)埋在地下，溫度影響小，底部數(shù)層建筑溫度變形就會受到基礎(chǔ)的約束，樓板內(nèi)產(chǎn)生拉應(yīng)力導(dǎo)致出現(xiàn)裂縫，在頂部由于太陽直接照射，溫度變化劇烈，屋頂受到下面樓層約束而產(chǎn)生拉應(yīng)力導(dǎo)致樓板出現(xiàn)裂縫。

還有一類是超載原因造成的裂縫(如設(shè)計不足、施工荷載、使用荷載超過承載力等原因造成)。施工荷載大于設(shè)計使用荷載時有發(fā)生，如施工中，鋼筋、模板、鋼管堆放都會使樓板局部產(chǎn)生較大荷載，最嚴(yán)重的是施工產(chǎn)生的沖擊荷載對樓板的作用。樓板上提早搭設(shè)承重架，拆模過早減少支撐承重體系，都可能導(dǎo)致樓板變形加大而開裂。

微裂縫產(chǎn)生初期不是很明顯，肉眼查覺不到，但是隱患已經(jīng)留下，這些早期細(xì)裂縫的存在會使細(xì)裂縫處板混凝土參與抗拉截面積大大減少。隨著時間推移，收縮變化，熱脹冷縮，前期隨機(jī)產(chǎn)生的細(xì)微的裂縫得到發(fā)展，多處貫通擴(kuò)大，最終發(fā)展成為我們看得見的裂縫。

我們再看看板筋對混凝土收縮的影響。根據(jù)胡克定律:

即在彈性范圍，變形小抵抗力就小，變形大抵抗力就大。由于混凝土對鋼筋的握裹作用、機(jī)械咬合，在混凝土拉裂前，鋼筋和混凝土變形一致(即兩者ΔL/L一樣)，鋼筋的彈性模量E是混凝土的10倍左右，鋼筋截面積A只占混凝土截面積的1%～2%(板的配筋率小于1%～2%)，通過簡單計算可以得出，在抵抗混凝土樓板收縮過程中，鋼筋做出的貢獻(xiàn)不超過20%，鋼筋并沒有充分發(fā)揮受拉特性，抵抗混凝土收縮應(yīng)力，主要靠混凝土自身抵抗混凝土收縮。因此一味增加板筋用量并不能有效防止細(xì)裂縫，而且超筋設(shè)計不符合設(shè)計規(guī)范，不經(jīng)濟(jì)。

但是板筋有下述作用:

1)增加配筋可以增加板的剛度減少板的變形，間接減少變形引起的細(xì)裂縫;

2)減少細(xì)裂縫延伸，許多表層細(xì)裂縫遇到鋼筋會斷開停止向前、向內(nèi)伸展，所以在相同配筋率條件下，細(xì)、密布筋抗裂效果較好。但是采用預(yù)應(yīng)力鋼筋可以有效防止、減少樓板裂縫的發(fā)生。

為減少樓板裂縫，結(jié)合實踐，采取以下措施比較實用有效:

1)現(xiàn)在混凝土一般都采用商品混凝土，因商業(yè)利潤、行業(yè)競爭，導(dǎo)致商品混凝土配比往往不是最優(yōu)的，還有混凝土泵送機(jī)械的原因，往往商品混凝土水灰比大，流動性坍落度大，骨料粒徑小。我建議有經(jīng)驗的施工單位簽訂商品混凝土供應(yīng)合同時明確配合

比，粉煤灰摻量品質(zhì)，坍落度數(shù)值，外加劑的種類摻量，特別是水灰比數(shù)值。采用自拌混凝土的話，在同條件下，選用吸水率小、粒徑大的石子，選用級配好的中粗砂，盡量減少水泥用量，做好實驗配合比，嚴(yán)格按施工配合比施工。自拌混凝土相對商品混凝土后期收縮都偏小——混凝土質(zhì)量很大程度決定了產(chǎn)生裂縫的幾率。就本人工作經(jīng)歷來說，早期混凝土自拌較多，樓板裂縫現(xiàn)象就沒有現(xiàn)在普遍。

2)加強(qiáng)混凝土振搗工藝控制，以混凝土翻漿、不冒氣泡、不下沉為準(zhǔn)，特別是做好混凝土二次振搗，板用平板振動器振動，初凝前對表面反復(fù)抹壓，避免夏季高溫午時澆搗混凝土。

3)計算好模板支撐體系承載力，嚴(yán)格按方案操作。根據(jù)混凝土齡期、強(qiáng)度安排承重體系、模板拆除時間，減少由于模板變形而導(dǎo)致混凝土硬化前后的變形而產(chǎn)生裂縫。

4)施工中嚴(yán)格控制鋼筋的空間位置，保護(hù)層厚度，避免踩踏導(dǎo)致鋼筋變形、截面有效高度ha值減少而削弱板的承載力，導(dǎo)致發(fā)生裂縫。

5)房屋在空置期間，適當(dāng)開窗(但不能形成穿堂風(fēng))保持室內(nèi)空氣一定濕度，這也有利于減少樓板裂縫的發(fā)生發(fā)展。

6)避免施工荷載集中堆放，避免對混凝土樓板形成沖擊荷載。

7)注意混凝土早期養(yǎng)護(hù)，不能凍傷，不能暴曬，被風(fēng)干，保持濕潤——特別是混凝土早期。

8)可以在結(jié)構(gòu)設(shè)計上采取些措施，比如設(shè)置預(yù)應(yīng)力鋼筋，給混凝土提前施加壓應(yīng)力，設(shè)計中控制混凝土樓板的剛度減少現(xiàn)澆板擾度(即控制允許變形值)，設(shè)置暗分割縫，控制裂縫發(fā)生的位置。

9)板面板筋未連通且有樓板管線預(yù)埋處，沿管線增加800 mm～1 000 mm寬鋼筋網(wǎng)片，可以阻斷細(xì)裂縫的發(fā)展延伸。

10)人的因素是最大的因素。由于房產(chǎn)及其他基建項目大面積的建設(shè)，導(dǎo)致建筑工人資源緊張，并且從業(yè)人員對待工作的態(tài)度沒有他們的前輩認(rèn)真敬業(yè)，客觀上給施工管理增加了難度?；炷潦┕た瓷先セ緵]有什么高科技，但是混凝土施工存在很多工藝要求、施工技巧，控制不好往往就會產(chǎn)生施工問題或質(zhì)量缺陷。

板裂縫最終發(fā)生是多種誘因共同作用的結(jié)果，既有混凝土材料本身特性的原因又有施工技術(shù)原因，作為工程管理人員，要重視施工誘因，特別是對施工班組的控制，控制好各個施工質(zhì)量環(huán)節(jié)，盡最大努力減少樓板裂縫發(fā)生的幾率。

［1］包世華.新編高層建筑結(jié)構(gòu)［M］.第2版.北京:中國水利水電出版社，2005:1-37.

［2］天津大學(xué)，同濟(jì)大學(xué)，東南大學(xué)，等.混凝土結(jié)構(gòu)［M］.北京:中國建筑出版社，1994:1-99.

［3］馮乃謙，顧晴霞，郝挺宇.混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫與對策［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2008:1-132.

［4］張慶影.樓屋面裂縫的分析和防治措施［J］.山西建筑，2011，37(20):90-91.