從結(jié)構(gòu)設(shè)計角度探析裂縫預(yù)防控制措施

李杰文

【摘要】由于混凝土材料特性以及設(shè)計施工的原因，現(xiàn)澆混凝土樓板開裂現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生，直接影響到房屋建筑的正常使用以及結(jié)構(gòu)安全性，已經(jīng)成為房屋建筑工程施工迫切需要解決的質(zhì)量通病。因此分析混凝土現(xiàn)澆樓板裂縫原因并提出預(yù)防處理措施，對于完善混凝土設(shè)計施工技術(shù)具有重要的意義。

【關(guān)鍵詞】建筑結(jié)構(gòu)；現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板；裂縫

現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板在結(jié)構(gòu)安全和使用功能方面比預(yù)制板優(yōu)越得多，但是樓板裂縫不斷增加。大多數(shù)消費(fèi)者對樓板裂縫缺乏必要常識，統(tǒng)視裂縫為有害，擔(dān)心樓板裂縫會引起建筑物倒塌，反應(yīng)極為敏感，近年來成為投訴熱點。因此，本文針對現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板易出現(xiàn)裂縫的問題，從建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方面對產(chǎn)生裂縫的各種因素進(jìn)行了探討，并提出了在設(shè)計過程中進(jìn)行裂縫控制的建議和方法。

1、從建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計角度分析現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板裂縫產(chǎn)生的原因

混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生宏觀裂縫不外乎是由于混凝土原材料質(zhì)量低劣、配合比選定不當(dāng)；或是由于施工過程的施工方法有誤或工藝欠佳；或是由于設(shè)計有誤；或?qū)囟茸兓突炷潦湛s產(chǎn)生的拉應(yīng)力估計不足：或混凝土已遭受腐蝕或重大損傷，結(jié)構(gòu)存在嚴(yán)重薄弱環(huán)節(jié)，成為結(jié)構(gòu)面臨破壞的前兆。所以必須采取各種措施預(yù)防或減少產(chǎn)生宏觀裂縫，一旦出現(xiàn)宏觀裂縫，就須分析其原因，并采取適當(dāng)修補(bǔ)措施。

1.1混凝土收縮變形和溫度裂縫

混凝土作為由砂石集料、水泥以及水拌和而成的脆性材料，在施工技術(shù)后隨著水分的大量蒸發(fā)，混凝土體積勢必隨之收縮產(chǎn)生變形。但是由于現(xiàn)澆混凝土樓板受到梁、柱、墻等周邊支座的約束力，并不能自由收縮變形。當(dāng)約束應(yīng)力超過混凝土的極限承受能力時，就會造成現(xiàn)澆混凝土樓板的開裂。這樣的裂縫通常出現(xiàn)在板角等應(yīng)力相對較為集中區(qū)域。

鋼筋混凝土樓板澆筑初凝過程中，由于水化熱的作用會導(dǎo)致鋼筋混凝土內(nèi)部溫度較高，根據(jù)相關(guān)監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)溫度差最高可達(dá)50℃以上。在養(yǎng)護(hù)期14d內(nèi)，混凝土內(nèi)外溫差一般處于較大水平。混凝土樓板表面由于具有較好的熱量散失條件溫度基本相對較低，現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板的內(nèi)外溫差導(dǎo)致溫度應(yīng)力的產(chǎn)生，當(dāng)溫度應(yīng)力超過混凝土的極限抗拉強(qiáng)度時，便會導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生。

1.2鋼筋混凝土施工工藝控制不完善

在現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板施工過程中，模板施工不滿足設(shè)計規(guī)范要求也是導(dǎo)致現(xiàn)澆混凝土樓板開裂的主要原因。支模過程中模板的間距過大，上下層之間的支撐不垂直，垂直支撐面與現(xiàn)澆樓板接觸位置松動等等都會造成模板支撐體系變形，使混凝土樓板內(nèi)產(chǎn)生過大的應(yīng)力變形，造成裂縫的發(fā)生。此外，拆除模板過早，由于現(xiàn)澆鋼筋混凝土尚未達(dá)到設(shè)計承載能力，在荷載的作用下樓板結(jié)構(gòu)受荷超過承載能力也會造成樓板的開裂。

現(xiàn)階段現(xiàn)澆混凝土埋設(shè)的電暖等各類管線主要為PVC管，這在一定程度上導(dǎo)致了混凝土樓板內(nèi)的有效截面減小，而且PVC管與混凝土兩種材料的線性膨脹系數(shù)差別較大，粘結(jié)力不強(qiáng)，造成現(xiàn)澆鋼筋混凝土的密實度不足，極易導(dǎo)致由于應(yīng)力集中而造成的樓板開裂。

在房屋建筑工程施工過程中，現(xiàn)澆鋼筋混凝土一般采取泵送的方式，這就要求混凝土的坍落度在120～220之間，水泥用量以及水灰比均較大。同時為了緩解運(yùn)輸過程中出現(xiàn)初凝，部分混凝土中還摻加了緩凝劑，極易導(dǎo)致在泵送以及澆搗過程中出現(xiàn)浮漿，造成澆筑混凝土的均勻性較差，表面收縮量增加，因而出現(xiàn)裂縫。

2、現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板裂縫預(yù)防措施

2.1嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范進(jìn)行其設(shè)計

在進(jìn)行現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計時，對其承受的永久荷載和可變荷載應(yīng)按相關(guān)的規(guī)定采用；施工過程中的臨時荷載，可按預(yù)期的最大值確定；機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)或運(yùn)輸機(jī)具運(yùn)轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的動荷載，按特殊荷載確定。設(shè)計時應(yīng)避免在設(shè)計使用年限內(nèi)發(fā)生結(jié)構(gòu)構(gòu)件不應(yīng)有的超載。

2.2控制好最大裂縫寬度的目標(biāo)值

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的最大裂縫寬度限值是保證結(jié)構(gòu)構(gòu)件耐久性的設(shè)計目標(biāo)值，在設(shè)計時，需要考慮防止漏水的最大裂縫寬度的目標(biāo)值要根據(jù)可靠資料確定。在一類環(huán)境下，對鋼筋混凝土屋架、托架及需作疲勞驗算的吊車梁，其最大裂縫寬度限值應(yīng)取為0.2mm；對鋼筋混凝土屋面梁和托梁，其最大裂縫寬度限值應(yīng)取為0.3mm。對較長的建筑結(jié)構(gòu)在設(shè)計時可采取分割措施（設(shè)置沉降縫、防震縫、伸縮縫等），將建筑物分割為長度較短的若干結(jié)構(gòu)單元，以減少混凝土收縮、溫度變化或地基不均勻沉降產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)構(gòu)件內(nèi)部拉應(yīng)力，也可采取加強(qiáng)結(jié)構(gòu)構(gòu)件剛度或增設(shè)除按通常承載力計算所需結(jié)構(gòu)構(gòu)件配筋量外的構(gòu)造鋼筋或設(shè)置后澆帶或?qū)Φ鼗M(jìn)行處理等措施，見表1所示。

環(huán)境類別 一 二 三

最大裂縫寬度限值（mm） 0.3（0.4） 0.2 0.2

一類環(huán)境是指室內(nèi)正常環(huán)境。

二類環(huán)境是指室內(nèi)潮濕環(huán)境；非嚴(yán)寒和非寒冷地區(qū)的露天環(huán)境、與無侵蝕性的水或土壤直接接觸的環(huán)境；嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)的露天環(huán)境：與無侵蝕性的水或土壤直接接觸的環(huán)境。

三類環(huán)境是指使用除冰鹽的環(huán)境；嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)冬季水位變動的環(huán)境；濱海室外的環(huán)境。

面對上述出現(xiàn)的情況，應(yīng)采取有效措施加強(qiáng)建筑物屋面、外墻或構(gòu)件外露表面的保溫、隔熱性能，減少溫度變化和日照對混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生的不利影響。

對跨度較大的混凝土受彎構(gòu)件宜采用預(yù)加應(yīng)力或其他有效措施，控制正截面、斜截面裂縫的開展并減小其寬度。

3 、現(xiàn)澆混凝土鋼板裂縫基本控制措施

3.1嚴(yán)格控制原材料混凝土質(zhì)量

由于鋼筋混凝土現(xiàn)澆樓板大多使用商品混凝土，因此為避免由于混凝土材料原因出現(xiàn)裂縫，必須嚴(yán)格控制水泥、砂石等原材料的質(zhì)量，嚴(yán)格按照設(shè)計以及規(guī)范要求進(jìn)行配合比設(shè)計及計量。對于進(jìn)場使用的混凝土，處進(jìn)行坍落度等必要的試驗驗收外，仍需留置混凝土試塊，以確保用于澆筑施工的混凝土質(zhì)量。

3.2 完善鋼筋混凝土現(xiàn)澆過程施工工藝。規(guī)范混凝土養(yǎng)護(hù)作業(yè)

對于模板支撐體系施工作業(yè)，首先應(yīng)該根據(jù)工況及相關(guān)要求進(jìn)行設(shè)計驗算，綜合考慮施工過程中吊裝等各種荷載對模板穩(wěn)定性的影響。對于鋼筋的綁扎，應(yīng)該確保保護(hù)層的厚度與設(shè)計要求一致，避免保護(hù)層過厚導(dǎo)致現(xiàn)澆板有效厚度降低而出現(xiàn)裂縫。電暖等管線的鋪設(shè)應(yīng)盡可能的與鋼筋交叉布置或者與現(xiàn)澆板短跨方向平行鋪設(shè)。避免多層管線相互疊放造成應(yīng)力集中，如不得已需要在各種管線集中位置增加鋼筋加強(qiáng)網(wǎng)或采取預(yù)埋線盒等保護(hù)措施。對于混凝土的澆筑搗實作業(yè)，應(yīng)根據(jù)不同混凝土的初凝時間，確保初凝前完成搗實以及找平。在現(xiàn)澆混凝土終凝時間之前應(yīng)完成板面的抹壓工作，以便于及時進(jìn)行混凝土保濕養(yǎng)生。規(guī)范合理的混凝土養(yǎng)護(hù)措施，是提高鋼筋混凝土現(xiàn)澆板整體強(qiáng)度，預(yù)防裂縫發(fā)生的有效措施。養(yǎng)護(hù)作業(yè)的關(guān)鍵要點在于確?；炷撂幱诔睗駹顟B(tài)下，避免混凝土表面水分的蒸發(fā)。通常情況下混凝土養(yǎng)護(hù)采用覆蓋塑料薄膜或者使用薄膜養(yǎng)生液，保濕養(yǎng)生時間不得低于一周，對于使用外摻劑的混凝土應(yīng)適當(dāng)延長養(yǎng)生時間。

4 、結(jié)束語

綜上所述，我國現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板已被廣泛的應(yīng)用起來，但是其裂縫問題已成為建筑行業(yè)所面臨重大課題。不同的裂縫形成有不同的原因，因此，要有目的性的采取預(yù)防處理辦法，加強(qiáng)施工過程中的質(zhì)量控制管理，完善施工監(jiān)管及質(zhì)量驗收手段，可以有效的緩解現(xiàn)澆鋼筋混凝土裂縫的發(fā)生。

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