現(xiàn)澆樓板早期裂縫成因分析及修補(bǔ)加固

1.寶雞市方震施工圖技術(shù)服務(wù)中心 寶雞721000；2.寶雞市建筑設(shè)計(jì)院 寶雞 721000；

3.西安建筑科技大學(xué)土木學(xué)院 西安 710055

摘要：近年來，現(xiàn)澆混凝土樓板因混凝土的收縮過大而出現(xiàn)早期裂縫，不但影響樓板外觀質(zhì)量，而且對樓板整體性、剛度及耐久性有很大影響。首先結(jié)合目前現(xiàn)澆混凝土樓板的材料、施工過程及設(shè)計(jì)等階段，全面分析現(xiàn)澆樓板裂縫產(chǎn)生的原因，對比研究各階段控制裂縫的有效方法；其次，針對實(shí)際工程產(chǎn)生裂縫的原因和開展程度，研究修補(bǔ)所要采取適當(dāng)?shù)男扪a(bǔ)加固方法，從而恢復(fù)樓板因裂縫受損的機(jī)能及其耐久性。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)澆樓板，早期裂縫，整體性，耐久性，修補(bǔ)加固

緒述

混凝土是由水泥、摻合料、外加劑與水配制的膠結(jié)材漿體將分散的砂石經(jīng)攪拌粘結(jié)在一起的工程材料，是一種多元、多相、非勻質(zhì)水泥基復(fù)合材料。在混凝土凝固過程中，水泥水化過程中會放出大量的熱量，混凝土因內(nèi)外溫差和各種組成成分的某些性質(zhì)不同而發(fā)生不均勻變形，混凝土彈性模量較高而抗拉強(qiáng)度較低[1]，且混凝土內(nèi)均摻有粉煤灰而使得其早期強(qiáng)度偏低，在受約束條件下只要發(fā)生少許收縮，產(chǎn)生的拉應(yīng)力往往會高于該齡期混凝土的抗拉強(qiáng)度，導(dǎo)致混凝土開裂?；炷猎跐仓尚秃?，混凝土骨料對漿體收縮的約束，使混凝土內(nèi)部從一開始就產(chǎn)生了微裂縫[2]，在環(huán)境溫度、濕度、荷載等因素作用下，這些微裂縫逐漸擴(kuò)展而有可能發(fā)展為肉眼可見的宏觀裂縫。

近年來，隨著城市建設(shè)規(guī)模的迅猛發(fā)展和住宅商品化的不斷深入，泵送混凝土及商品混凝土的應(yīng)用日益普及，現(xiàn)澆混凝土樓板的裂縫問題成了建筑工程質(zhì)量的熱點(diǎn)問題，引起了諸多業(yè)主和用戶的不滿和投訴。裂縫的產(chǎn)生不僅影響外觀質(zhì)量，而且會影響了結(jié)構(gòu)的適用性和耐久性，更嚴(yán)重者直接威脅到人民的生命財(cái)產(chǎn)安全。因此，本文從混凝土材料和混凝土生產(chǎn)過程及樓板的設(shè)計(jì)著手，重點(diǎn)分析研究現(xiàn)澆樓板裂縫產(chǎn)生的主要原因及其影響因素，在此基礎(chǔ)上，對比研究混凝土樓板的裂縫的修補(bǔ)加固措施。

一、早期裂縫成因分析

從大量的樓板裂縫檢測中發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)澆混凝土樓板產(chǎn)生早期裂縫的原因是多方面的，有材料因素、施工因素、設(shè)計(jì)因素等，不能將產(chǎn)生裂縫的原因簡單的歸結(jié)為某個(gè)單一因素，而是多個(gè)因素耦合所引起的。混凝土早期收縮形成微裂縫，在多種因素作用下，裂縫相互貫通且迅速增大，最終出現(xiàn)宏觀可見甚至上下貫通裂縫，嚴(yán)重者引起滲漏現(xiàn)象。

1、材料因素及其作用

1.1混凝土用水量

混凝土用水量與混凝土的收縮直接有關(guān)，在混凝土強(qiáng)度相同的條件下，用水量越大、水泥用量也越多，收縮則越大。

現(xiàn)澆樓板廣泛采用商品混凝土，商品混凝土的生產(chǎn)是以控制混凝土強(qiáng)度等級和坍落度為主。為滿足泵送混凝土的要求，坍落度控制指標(biāo)較大，多控制在120～200mm，呈流態(tài)[3]。混凝土普遍采用高用水量、高水泥含量、高砂率的配合比，這種泵送流態(tài)混凝土的收縮變形值比過去流動性混凝土（坍落度30～80mm）和低流態(tài)混凝土（坍落度10～30mm）增加了一倍以上。

1.2水泥

混凝土拌合物中水泥的化學(xué)收縮與其品種、標(biāo)號、細(xì)度有關(guān)，更與其用量的多少有直接關(guān)系。隨水泥用量增多，細(xì)度、標(biāo)號增大，混凝土在硬化過程中的收縮值隨之增加。在混凝土的使用過程中，人們片面追求混凝土的高強(qiáng)，導(dǎo)致水泥用量增加，標(biāo)號提高；并且為了節(jié)約，在水泥中摻加了一定比例的粉煤灰，并且在混凝土配置時(shí)又添加了較大比例的粉煤灰，從而使得水泥細(xì)度增加。這不僅使得混凝土拌合物在硬化過程中經(jīng)歷水泥的化學(xué)收縮，也會造成塑性收縮、碳化收縮、干燥收縮的增大，并且由于粉煤灰的存在使得混凝土早期強(qiáng)度降低，隨著混凝土收縮的發(fā)展，混凝土內(nèi)部應(yīng)力也隨之增大，當(dāng)拉應(yīng)力大于混凝土該齡期本身的抗拉強(qiáng)度時(shí)，混凝土將開裂。

水泥材料的材性，對混凝土早期裂縫的形成也有影響。現(xiàn)代混凝土工程中，一般都采用新法燒制的水泥。這種水泥溫度較高、比表面積大、早期水化迅速，水泥進(jìn)入攪拌機(jī)的溫度有時(shí)超過90℃，這使得實(shí)際結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度發(fā)展速率與實(shí)驗(yàn)室涼下來的水泥做試驗(yàn)時(shí)的發(fā)展速率差異甚大，再加上使用保水性較好的萘系減水劑，使得采用這種水泥的混凝土形成水化快、水化熱發(fā)展集中、拌合物保水性強(qiáng)，泌水性小。于是混凝上表面水分的蒸發(fā)速度大于泌水速度，導(dǎo)致表面水分得不到補(bǔ)充，導(dǎo)致混凝土表面，早在實(shí)行表面覆蓋、噴水養(yǎng)護(hù)之前就產(chǎn)生表面裂縫，隨著養(yǎng)護(hù)不到位，甚至造成樓板的貫穿性裂縫，一經(jīng)拆模，裂縫盡覽無疑。

1.3集料質(zhì)量

混凝土中集料約占單方混凝土體積的60～70%，雖然集料在混凝土中收縮較小，但集料質(zhì)量對混凝土的收縮影響較大。通過試驗(yàn)和分析可知，提高集料質(zhì)量可減小混凝土中水泥膠體總量。

集料的含泥量對混凝土收縮和力學(xué)性能都具有顯著的影響。從試驗(yàn)數(shù)據(jù)來看，集料的含泥量似乎對混凝土28天抗壓強(qiáng)度的影響不大，但往往導(dǎo)致混凝土坍落度不夠或損失過大[4]，有些技術(shù)人員因沒有增減外加劑的可靠數(shù)據(jù)，會采用增加水泥漿量的方法來調(diào)節(jié)坍落度，隨著水泥用量的增加，混凝土收縮加大，產(chǎn)生裂縫的可能性增大。

合理選用粗集料的粒徑和顆粒級配，可以降低粗集料的孔隙率，減少砂漿的數(shù)量，可以降低砂率，這些對混凝土的干縮有很強(qiáng)的抑制作用。當(dāng)前攪拌站從采石場進(jìn)的石子，大部分都是經(jīng)過篩分的，盡管顆粒形態(tài)不錯(cuò)，但石子顆粒趨于單一，缺乏較細(xì)的顆粒，因此級配不甚理想，骨料不能構(gòu)成最緊密的骨架，這樣混凝土需要很多的細(xì)集料和水泥膠體填充，所以水泥用量和用水量也較大，從而使得混凝土的收縮相應(yīng)增大。

1.4外加劑

目前，外加劑已成為商品混凝土的必要組成部分，外加劑對混凝土施工性能和收縮有雙重影響。摻加減水劑、泵送劑，特別是同時(shí)摻加粉煤灰的雙摻技術(shù)一般不會增大干燥收縮，對于摻有緩凝成分的減水劑，能抑制水泥初期水化作用，使溫升速度緩慢，減少初期水化溫升的集中，抑制溫度應(yīng)力和裂縫，但摻有早強(qiáng)和緩凝成分的減水劑，如果不根據(jù)溫度變化和施工現(xiàn)場的區(qū)別對摻量做相應(yīng)變更而摻加過量，會明顯增大混凝土的收縮。在施工中摻有膨脹劑，可以抵消混凝土在硬化過程中產(chǎn)生的收縮應(yīng)力，但是使用混凝上膨脹劑，一定要嚴(yán)格控制摻量和保證混凝上有足夠強(qiáng)度和濕度，否則會因混凝土干縮變形過大而開裂。因此根據(jù)具體條件科學(xué)使用外加劑，才能有效抑制裂縫的產(chǎn)生。

1.5摻合料

礦物摻合料已成為配置高性能混凝土不可缺少的組成部分，對改善混凝土的強(qiáng)度及抗凍、抗?jié)B、耐腐蝕性具有重要意義，但對改善混凝土的收縮性能沒有顯著效果，一旦使用不當(dāng)，很容易造成現(xiàn)澆樓板開裂?；炷羶?nèi)摻入摻合料后，早期水化反應(yīng)速度較慢，早期強(qiáng)度較低，且摻合料比重較水泥小，在澆筑振搗時(shí)容易上浮于混凝土的上表面，干燥過程中隨著水分的蒸發(fā)，混凝土產(chǎn)生塑性收縮，由此在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生張拉應(yīng)力，加上養(yǎng)護(hù)不當(dāng)，導(dǎo)致產(chǎn)生混凝土表面裂縫。而且，礦渣微粉的細(xì)度較水泥細(xì)，比表面積較大，硬化過程中增加了混凝土中毛細(xì)孔的數(shù)量，如果二次水化不充分會增加泌水，促使毛細(xì)孔的相互貫通。

2、施工因素的影響

近幾年混凝土拌合物，特別是商品混凝土，坍落度值越來越大，粘聚性能差，易離析泌水。漏振不能將拌合物中的空氣完全排出，影響密實(shí)度；過振將使水泥漿、砂漿、粗骨料上下分層，各層將出現(xiàn)不同量收縮，其收縮值比例約為3：2：1[5]，這樣混凝土表面的水泥漿在下層砂漿和石子的約束下，極易出現(xiàn)收縮裂縫。

混凝土成型后雖然經(jīng)過了第一次抹壓找平，混凝土在自重作用下仍然自然下沉，混凝土拌合物受到鋼筋的阻滯，同時(shí)自重會迫使混凝土中的氣體向外排出，在混凝土初凝前下沉?xí)恢背掷m(xù)，造成初凝時(shí)混凝土表面凹凸不平，甚至出現(xiàn)塑性收縮裂縫?；炷帘砻娴牟幻軐?shí)和塑性收縮變形的出現(xiàn)，加速了混凝土表面的失水速度，這樣會使混凝土表面的塑性收縮變形進(jìn)一步加劇，特別是大風(fēng)和高溫的天氣環(huán)境下，此情況更容易出現(xiàn)。

泵送混凝土因其所含的水分較多，若環(huán)境溫度高、風(fēng)速大而且干燥，水分揮發(fā)迅速，混凝土的泌水和毛細(xì)管提升水的綜合作用還低于水的揮發(fā)作用時(shí)，使混凝土板上表層脫水速度遠(yuǎn)大于混凝上內(nèi)層提供水的速度，造成了混凝土面層體積收縮大，若此時(shí)混凝土不及時(shí)保濕養(yǎng)護(hù)，則在混凝上表面產(chǎn)生塑性收縮裂縫，即便是后期再澆水養(yǎng)護(hù)已起不到任何作用。并且，目前施工過程中片面的追求施工速度，混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)間不夠而齡期強(qiáng)度較低，施工隊(duì)伍完全不顧混凝土的齡期強(qiáng)度，任意踩踏、支模和加載，這些都容易導(dǎo)致混凝土的不均勻沉降或受震動而使裂縫開展程度加劇。