鋼結構建筑體系樓板裂縫控制研究

遲黎黎 林德勝 劉洪收

(1.山東萊鋼建設有限公司建筑工程事業(yè)部，山東青島 266071;2.威海國際經(jīng)濟技術合作股份有限公司，山東威海 264200)

1 樓板裂縫發(fā)生的幾種情況

1)裂縫在板面沿樓板支座邊300 mm范圍內平行于支座開展，甚至板的四周都出現(xiàn)裂縫并且連續(xù)。

2)在板角處裂縫與相鄰兩支座成45°展開。

3)與施工井架位置相接的樓板常出現(xiàn)裂縫。

4)施工不當產(chǎn)生裂縫。

這些裂縫大多在樓板混凝土澆筑完成后3個月內或工程竣工后一段時間出現(xiàn)，往往這時樓板還幾乎沒有使用荷載。有時裂縫寬度在水泥砂漿找平層表面被放大了，實際上混凝土樓板的裂縫寬度大多在0.3 mm以下，裂縫的深度在15 mm左右。

2 工程實例概況

招遠百大工程，建筑面積3.423萬m2，地上12層，地下1層，高度51.15 m，鋼框架結構體系，梁式筏板基礎，鋼構總重量2 400 t。

3 鋼結構建筑體系混凝土樓板產(chǎn)生裂縫的原因

3.1 混凝土原材料方面

1)混凝土原材料嚴禁使用不合格的水泥。不合格的水泥，會造成殘留的生石灰CaO，MgO在混凝土硬化的過程中繼續(xù)熟化，體積膨脹，內部形成拉應力，引起裂縫。

2)嚴控砂、石中的含泥量及顆粒級配。骨料中含泥量過多，隨著混凝土的水化以及表面失水，會產(chǎn)生不規(guī)則的網(wǎng)狀裂縫。如果混凝土材料中的砂、石顆粒級配不好，則澆筑完成的混凝土強度將降低，極易造成混凝土裂縫。

3)混凝土下料計量偏差，如混凝土水灰比、坍落度大，造成混凝土收縮性大，混凝土在硬化的過程中由于干縮引起的體積變形受到約束時產(chǎn)生的裂縫，這種裂縫的寬度有時會很大，甚至會貫穿整個構件。

不同坍落度對混凝土收縮值的影響數(shù)據(jù)證明，混凝土中水的用量和坍落度對混凝土的收縮值是有一定影響的。坍落度對收縮值的影響幅度以120 mm為基準，坍落度為160 mm，約大5.4%，坍落度為200 mm，約大25%。通過招遠百大項目多個樓層商品混凝土用水量的比較發(fā)現(xiàn)，用水量不得大于180 kg/m3。保證現(xiàn)場澆搗時混凝土坍落度控制在150 mm以下，可以較好的保證混凝土的收縮，避免出現(xiàn)收縮裂縫。

4)混凝土運輸要及時，避免到現(xiàn)場的混凝土時間間隔超過或已過初凝或終凝時間，使新舊混凝土在結合部位收縮不同而產(chǎn)生裂縫。

3.2 施工方面

1)干縮裂縫，主要原因是水分在混凝土硬化過程中，由于蒸發(fā)過快，導致混凝土表面體積縮小而引起的。

2)溫度裂縫，水泥在水化過程中產(chǎn)生大量的熱量，由于混凝土內部和表面的散熱條件不同，與外界溫差越大，產(chǎn)生的溫度應力就越大，而溫度應力超過混凝土的抗拉強度時，就會產(chǎn)生裂縫。

3)環(huán)境溫度變化引起的裂縫。在鋼結構建筑中板的厚度遠小于梁高(招遠百大工程中梁為 H形鋼梁，高度基本上為250 mm，樓板厚度100 mm)，當氣溫有大的變動時會導致鋼梁因溫差變形大大滯后于板，特別是急冷急熱后尤為明顯。當氣溫驟降或曝曬后突受雨淋冷卻時，板收縮量突然變大而鋼梁則因剛度大變形小，使板收縮時受梁的限制產(chǎn)生拉應力而開裂，板長度越大，越易出現(xiàn)垂直于板長邊的貫穿裂縫。另外夏季施工時，有時板面溫度極高而板下因通風良好而溫度較低這種大溫差情況也易產(chǎn)生裂縫。

4)樓板的彈性性變及負彎矩造成的裂縫。在施工中在板混凝土未達到規(guī)定強度，過早拆模，或者在混凝土未達到終凝時間就上荷載等，這些因素都可直接造成混凝土樓板的彈性變形，導致樓板產(chǎn)生人為損壞，進而產(chǎn)生裂縫。另外在施工中，工人把板面負筋踩彎，將會造成支座的負彎矩筋下沉，導致無法起到抵抗負彎矩的作用，而沿梁支座處產(chǎn)生橫向裂縫。

4 鋼結構體系控制裂縫措施

1)混凝土原材料方面。混凝土供應合同中不僅應注明混凝土強度等級與供應時機，更應明確指出施工實際需要的混凝土的水泥種類、水灰比、坍落度、初凝和終凝的時間、外加劑種類等技術指標要求，還應結合施工方案等技術文件，加強對供應至現(xiàn)場的商品混凝土進行現(xiàn)場質量監(jiān)控，每車都應檢查坍落度，并根據(jù)季節(jié)、氣溫的不同選擇不同的外加劑。

2)對于設計出現(xiàn)的建筑結構體型突變，平面布局凹凸不規(guī)則的問題，不規(guī)則處因應力集中形成薄弱部位，受到混凝土收縮及溫差變化就容易產(chǎn)生裂縫，在圖紙會審中提出防止出現(xiàn)裂縫的措施，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。招遠百大工程中采取了增配角部放射筋及“細筋密筋”兩種方式。

另樓板內設計的預埋線管處也易產(chǎn)生裂縫，在招遠百大工程圖紙會審中提出樓板內PVC套管上下部位加鋪寬度500 mm的φ6@100的鋼筋網(wǎng)片作為補強措施，在設計方面減少出現(xiàn)裂縫的可能性。

3)針對鋼材韌性強、變形大的特點，對大跨度的鋼梁進行有效支撐，防止鋼梁下?lián)?。在混凝土澆筑施工過程中容易發(fā)生混凝土集中泵送，沖擊荷載及堆積的混凝土自重疊加而產(chǎn)生荷載集中的情況(見圖1)，此時容易發(fā)生鋼梁下?lián)?，在圖1中的混凝土堆放區(qū)容易造成其周圍梁與其他遠距離梁下?lián)铣潭炔煌?，繼而當樓板混凝土全部澆筑完成后，由于下沉量的不同，在高低差處容易產(chǎn)生裂縫?？刹捎娩摴苓M行支撐，在每根鋼梁的梁兩端及跨中分別進行支撐，可有效的防止鋼梁下?lián)稀?/p>

圖1 荷載集中情況示意圖

4)由于目前在實際施工中存在著質量和工期之間的較大矛盾，樓層混凝土澆筑完畢后不足24 h的時間，上面就已經(jīng)開始進行模板等材料吊運等工作，這就使大開間的樓面非常容易在強度不足的情況下出現(xiàn)受力裂縫，而且這種裂縫一旦形成就是永久裂縫。因此需要嚴格控制混凝土上強度前的物料堆放。招遠百大工程中采取以下措施進行避免:

a.在樓層混凝土澆筑完畢的24 h內，僅限做核心筒即電梯井、樓梯間(鋼筋混凝土結構)等的測量、定位、彈線等準備工作，不允許吊卸大宗材料，避免沖擊振動。24 h后，可分批安排吊運少量材料而且要做到輕卸、輕放以控制和減少沖擊振動力。在模板吊運時，應該作到盡量分散就位，減少樓面振動和荷重。

b.材料吊卸堆放區(qū)，應預先考慮采取增加鋼管支撐(立桿的縱橫間距均不大于800 mm)。加強模板支撐強度和剛度，減少變形，提高該區(qū)域的抗沖擊振動能力。

5)加強對模板體系的質量要求，施工中由于模板的沉陷緣故也易導致樓面裂縫，施工中可采取如下措施克服:

a.模板支撐體系要有足夠剛度、強度和穩(wěn)定性，不得隨意改變通過模板設計計算確定的模板施工方案，避免模板變形、支撐下沉。

b.嚴格遵守拆模制度。因鋼結構工程施工速度較快，以招遠百大工程為例，鋼柱、鋼梁為加工廠預制，鋼柱基本上保證三層一節(jié)，每節(jié)鋼柱安裝、焊接完成后，主體框架柱即完成三層，因此需要采用至少4套模板?？杀苊庥捎谑┕みM度快、模板周轉不足、樓板模板過早拆模導致裂縫產(chǎn)生。

c.模板在澆筑混凝土前應淋水充足，防止過分干燥，澆筑混凝土后，模板吸水量大，導致混凝土的收縮，進而產(chǎn)生塑性收縮裂縫。

6)加強混凝土澆筑過程質量的管理，混凝土澆筑的質量不僅影響混凝土的強度，還易造成表面裂縫，施工中可采取下列措施來克服表面裂縫:

a.混凝土澆筑不應有過振和漏振現(xiàn)象，澆筑混凝土前對施工人員進行技術交底，確保施工人員嚴格按照施工規(guī)范進行操作，減少混凝土離析。

b.樓板混凝土澆搗完成后一定要加強養(yǎng)護。樓板混凝土澆筑完成后采取塑料薄膜覆蓋保濕措施，防止混凝土表面水分散發(fā)過快，導致收縮迅速出現(xiàn)裂縫。夏季氣溫高，采用塑料薄膜覆蓋后尚需安排專人負責、專人養(yǎng)護，保持濕潤，為保證施工質量防止出現(xiàn)裂縫，可在薄膜上加蓋一層濕草袋或濕毛氈。冬季應在混凝土初凝后，在塑料薄膜上覆蓋毛氈保溫，并要注意保證毛氈的保溫效果。根據(jù)氣溫的不同，保持混凝土的濕潤。

c.混凝土表面壓光要得當，合理掌握壓光時間，壓光時間視具體氣溫條件不同進行考慮，一般為上人后有輕微腳印的情況下為好。并保證防止過分抹平、壓光，因為澆筑混凝土后過分抹平壓光，會使混凝土表面形成含水量很大的水泥砂漿層，易形成表面龜裂，最好采取混凝土表面拉毛處理。

d.嚴格控制鋼筋的保護層厚度，對于不同厚度板的上下層鋼筋之間的距離要用不同高度的通長馬凳，并保證足夠的數(shù)量，達到混凝土板設計有效截面。

e.嚴格施工管理。澆搗樓板混凝土時，必須鋪設馬道，操作人員在馬道上行走施工，防止直接踩踏負彎矩鋼筋。同時加強澆搗樓板混凝土整個過程中的鋼筋看護，隨時將位置不正確的鋼筋復位，確保其位置準確。

5 裂縫處理

及時采取種種措施來避免樓板出現(xiàn)裂縫，但混凝土樓板裂縫還會因為種種原因出現(xiàn)，這就需要對裂縫進行處理。不同程度裂縫有不同的處理方法，我們在施工實踐中，針對裂縫的不同情況，主要運用如下幾種處理方法。

1)對于淺表面裂縫，縫寬小于0.5 mm，可用下列方法:

a.對于一般混凝土樓板表面的龜裂，可采用防水性、粘性和耐久性好的材料作表面封閉處理。

b.稍深一些的裂縫，應沿裂縫鑿V形槽，用水沖洗后，用1∶2水泥砂漿修補抹平。

2)當樓板出現(xiàn)集中、大面積裂縫時，應對樓板進行靜載試驗，檢驗其結構安全性，必要時可在樓上增做一層鋼筋網(wǎng)片，以提高板的整體性。

［1］ 鮑鵬玲，楊錦偉.工程結構裂縫產(chǎn)生的原因及控制新探［J］.四川建筑科學研究，2005(4):101-102.