某工業(yè)廠房混凝土頂板裂縫原因分析與處理方法

費偉 陳煒 張茂剛

摘 要：裂縫是建筑物常見的病害之一。混凝土構(gòu)件裂縫過大會導(dǎo)致其內(nèi)鋼筋及混凝土腐蝕，從而失去承載能力導(dǎo)致嚴重的工程事故。本文結(jié)合某混凝土框架結(jié)構(gòu)廠房的工程實例，探討現(xiàn)澆混凝土板裂縫檢測鑒定的方法及檢測內(nèi)容（宏觀檢測、混凝土強度檢測、保護層厚度檢測等），并對不滿足要求的板構(gòu)件提出加固方案。

關(guān)鍵詞：工業(yè)廠房;緩凝土頂板;裂縫;原因

中圖分類號：TU375.2文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2018）32-0080-03

Analysis and Treatment Method of Crack of Concrete

Roof in an Industrial Factory

FEI Wei CHEN Wei ZHANG Maogang

（Wuxi City College of Vocational Technology，Wuxi Jiangsu 214153）

Abstract： Cracks are one of the common diseases in buildings. Excessive cracks in concrete components will lead to corrosion of reinforcement and concrete， thus losing bearing capacity and leading to serious engineering accidents. Combining with an engineering example of a concrete frame structure factory building， this paper discussed the methods and contents of crack detection and identification of cast-in-place concrete slabs （macroscopical detection， concrete strength detection， thickness detection of protective layer， etc.）， and put forward strengthening schemes for slabs that do not meet the requirements.

Keywords： industrial workshop;retarded soil roof;crack;reason

隨著我國國民經(jīng)濟的進步與發(fā)展，土木工程作為城市建設(shè)發(fā)展的重要行業(yè)，也取得了日新月異的發(fā)展。鋼筋混凝土是土木工程中常用的材料，因具有良好的力學(xué)性能與耐久性等優(yōu)點，在工程建設(shè)各領(lǐng)域占據(jù)主導(dǎo)地位。此外，混凝土具有較強的抗壓強度。但是，其抗拉強度較低，通常只有抗壓強度的十分之一左右，任何顯著的拉彎作用都會使其微觀晶格結(jié)構(gòu)開裂和分離，從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞。鋼筋混凝土構(gòu)件雖然允許一些裂縫存在，一些非結(jié)構(gòu)性的裂縫不會對構(gòu)件的安全性產(chǎn)生影響，但在實際使用過程中卻會影響構(gòu)件的美觀性和耐久性。本文通過工程實例介紹了樓板產(chǎn)生裂縫的原因，以期為類似的工程案例提供借鑒。

1 工程概況

某工業(yè)廠房為地上兩層局部四層的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)建筑，建筑高13.9m，抗震設(shè)防烈度為7度，結(jié)構(gòu)主體于2018年6月全部封頂。在頂板澆筑完成后，發(fā)現(xiàn)頂板上表面出現(xiàn)開裂，下雨后發(fā)現(xiàn)板底裂縫比較嚴重，并且有滲水現(xiàn)象。業(yè)主方為了解混凝土樓板裂縫的原因及安全狀況，委托有資質(zhì)的檢測機構(gòu)進行結(jié)構(gòu)安全性檢測與鑒定。

2 結(jié)構(gòu)構(gòu)件開裂情況

該廠房混凝土柱、梁、板都已經(jīng)施工完畢，檢查混凝土柱與混凝土梁表面，沒有發(fā)現(xiàn)明顯裂縫與變形，且柱梁連接點正常，表面也沒有明顯的裂縫與變形。但是，混凝土樓板出現(xiàn)蜘蛛網(wǎng)式開裂，滲水嚴重。樓板混凝土鉆芯取樣時發(fā)現(xiàn)，裂縫大部分為貫穿裂縫，樓板裂縫寬度約為0.62mm，樓板裂縫開裂情況見圖1和圖2。由于雨后樓板滲水嚴重，現(xiàn)場未再做蓄水試驗來檢驗滲水情況。翻閱主體結(jié)構(gòu)沉降觀測記錄，廠房各獨立柱基沒有出現(xiàn)明顯的不均勻沉降現(xiàn)象，也沒有發(fā)現(xiàn)中間有沉降速率異常的情況，所以排除樓板裂縫是由主體結(jié)構(gòu)沉降造成的[1]。

3 開裂樓板混凝土質(zhì)量驗證

查詢現(xiàn)場使用的預(yù)拌混凝土出廠配合比單可知，混凝土配合比滿足相關(guān)規(guī)范的要求，詳細配合比見表1?，F(xiàn)場使用的混凝土強度等級為C30;澆筑部位：框架二層樓面;出廠坍落度為160mm±30mm;澆筑總量為320m3。施工記錄顯示，現(xiàn)場混凝土坍落度符合要求，混凝土澆筑為連續(xù)澆筑，現(xiàn)場情況良好，未出現(xiàn)脹模、爆模等異常情況[2]。

混凝土樓板強度經(jīng)過現(xiàn)場混凝土回彈，混凝土強度推定值為30.2MPa，滿足設(shè)計要求。對現(xiàn)場鋼筋混凝土保護層進行檢測，結(jié)果顯示：混凝土鋼筋保護層厚度為10～23mm，滿足規(guī)范要求。同時，也對現(xiàn)場的樓板厚度進行檢測，結(jié)果表明：樓板厚度為95～108mm，滿足規(guī)范要求。

4 開裂混凝土樓板現(xiàn)場沉降觀測驗證

查閱主體結(jié)構(gòu)沉降觀測記錄可知，廠房各獨立柱基沒有出現(xiàn)明顯的不均勻沉降現(xiàn)象，也沒有出現(xiàn)中間有沉降速率異常的情況，所以排除樓板裂縫是由主體結(jié)構(gòu)沉降造成的。某柱詳細沉降表見圖3。

5 樓板開裂原因分析

對混凝土樓板進行荷載驗算，結(jié)果滿足規(guī)范要求，排除地基不均勻沉降、混凝土強度等因素，初步判定該項目的混凝土樓板開裂是由混凝土材料或現(xiàn)場施工澆筑不合格引起的。

該項目混凝土樓板澆筑后，不排除由于水泥體積安定性不合格導(dǎo)致的混凝土的裂縫，混凝土在凝結(jié)硬化過程后，體積變化不均勻，導(dǎo)致混凝土構(gòu)件產(chǎn)生膨脹性裂縫[3]。

混凝土的收縮特性也是引起大部分混凝土裂縫產(chǎn)生的主要原因之一?；炷恋氖湛s變形是其一個主要特性。澆筑后的混凝土表面受風(fēng)吹、日曬、外部的高溫度和低溫度等因素的影響，隨著混凝土表面水分的蒸發(fā)，內(nèi)部水分逐漸向外部遷移，繼續(xù)蒸發(fā)水分，造成混凝土在塑性階段的體積收縮，從而導(dǎo)致后期產(chǎn)生裂縫。該項目混凝土樓板施工時間為冬季，澆筑期間有冰凍，混凝土澆筑完成后，未及時進行有效覆蓋和保溫養(yǎng)護，從而導(dǎo)致裂縫發(fā)展。混凝土樓板表面水分散發(fā)比較快，而周圍的梁由于模板包裹性比樓板好，因此，水分散發(fā)比樓板慢。這使得混凝土樓板產(chǎn)生的收縮變形大于混凝土梁，導(dǎo)致混凝土樓板在干縮的同時，內(nèi)部與混凝土梁產(chǎn)生應(yīng)力，從而導(dǎo)致裂縫。

施工單位施工操作不當也是產(chǎn)生混凝土裂縫的主要原因之一。在施工過程中，不按照施工操作規(guī)范要求，如私自在混凝土中加入水;樓板鋼筋在安裝過程中沒有按照規(guī)范的要求采用合理的固定措施，固定點間距過大等;澆筑過程中，踩踏樓板上部鋼筋，導(dǎo)致上部鋼筋下陷，這些都是導(dǎo)致樓板產(chǎn)生裂縫的原因。由于當時臨近年關(guān)，施工單位為了保證年底的施工工程量結(jié)算，大幅度提高施工進度，混凝土早期強度未達到，就在樓面上部繼續(xù)下道工序。鋼筋部位出現(xiàn)裂縫，說明在施工過程中混凝土振搗也不到位。當時臨近春節(jié)，混凝土澆筑從早晨澆筑到后半夜，在后半夜?jié)仓^程中，混凝土振搗不到位的可能性比較大?，F(xiàn)場施工員回憶，裂縫嚴重區(qū)域大部分都是半夜?jié)仓膮^(qū)域。混凝土澆筑完成后，現(xiàn)場未進行有效的收水處理，消除早期裂縫;未及時進行覆蓋養(yǎng)護，加速了裂縫的擴展。

6 樓板裂縫處理方案

由于現(xiàn)場樓板開裂情況比較嚴重，所以，對于裂縫嚴重和裂縫寬度大于0.3mm的板，全部鑿除重新澆筑。在鑿除過程中，應(yīng)注意保護旁邊現(xiàn)有構(gòu)件，盡量保證原板鋼筋基本完好，梁頂應(yīng)鑿除保護層，露出上部鋼筋表面。如果原板鋼筋有破損，應(yīng)該按原設(shè)計要求進行增補。在板與梁的交界處，板上部應(yīng)增設(shè)負彎矩鋼筋[4]。

原混凝土樓板厚100mm，為了防止梁與后澆板處出現(xiàn)裂縫，建議在滿足樓面使用要求前提下，應(yīng)將原樓面找平層納入板厚，一次成型，確保梁頂混凝土厚度不少于50mm。

新澆筑混凝土材料應(yīng)該滿足規(guī)范要求，采用微膨脹混凝土。在澆筑過程中，嚴禁加水，澆筑完成后應(yīng)做好收水緊面工作，成型表面應(yīng)該符合樓地面質(zhì)量要求（一次成型），覆蓋養(yǎng)護不少于14d，并做好成品保護。

為了防止部分老混凝土樓板裂縫繼續(xù)發(fā)展，可在板底貼雙向碳纖維布。碳纖維加固主要有以下幾個優(yōu)點。

①幾乎不增加結(jié)構(gòu)的自重，材料自重較小，與鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件施工的材料運輸費用減少90%，人力資源損耗也是成倍減少。

②幾乎不改變結(jié)構(gòu)的幾何尺寸，由于碳纖維布只有幾毫米厚，利用環(huán)氧樹脂膠粘貼后也不會超過1cm，同時，無論加固的構(gòu)件現(xiàn)狀如何復(fù)雜、不平整，碳纖維布都能緊密地與原構(gòu)件粘結(jié)，這是其他加固手段無法完成的。

③耐久性高，惡劣環(huán)境下耐久性優(yōu)于傳統(tǒng)法的鋼結(jié)構(gòu)。碳纖維是一種力學(xué)性能優(yōu)異的新材料，其比重不到鋼的1/4，碳纖維樹脂復(fù)合材料抗拉強度一般都在3 500MPa以上，是鋼的7～9倍，抗拉彈性模量為23 000～43 000MPa，亦高于鋼。

④材料穩(wěn)定性高，易于控制施工質(zhì)量。

⑤施工周期短，易于施工。

⑥長期的經(jīng)濟效益好，保養(yǎng)齡期到后，基本不需要維護。

在粘貼碳纖維材料之前，首先應(yīng)確認粘貼表面沒有粉塵，并且干燥。氣溫在超過5～60℃，相對濕度大于70%時，如果沒有采取有效措施不得進行施工。

7 結(jié)語

樓板裂縫嚴重損害建筑結(jié)構(gòu)安全，企業(yè)應(yīng)加強對施工過程的管理，嚴格選材，狠抓工程質(zhì)量，避免此類工程質(zhì)量問題頻繁出現(xiàn)。

參考文獻：

[1]張燦民.某住宅樓樓板裂縫成因及安全性技術(shù)鑒定[J].福建建材，2018（4）：30-32.

[2]唐玉文.某住宅小區(qū)現(xiàn)澆樓板裂縫調(diào)查及成因分析[J].成都工業(yè)學(xué)院學(xué)報，2018（3）：47-50.

[3]陳紅安.碳纖維布在混凝土加固工程中的應(yīng)用[J].硅谷，2009（12）：84.

[4]王德剛.混凝土攪拌站對混凝土裂縫原因的預(yù)防與對策[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2015（28）：1112-1113.