某裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑中現(xiàn)澆混凝土樓板裂紋產(chǎn)生原因及防治措施分析

王從章，秦中凡 （富煌鋼構(gòu)有限公司裝配式技術(shù)研究中心，安徽 合肥 238076）

1 引言

隨著裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑在我國(guó)的大面積推廣與應(yīng)用，樓板裂紋的質(zhì)量通病同樣出現(xiàn)在采用現(xiàn)澆混凝土樓板的裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑中。樓板裂紋的出現(xiàn)不但影響建筑物美觀(guān)，更重要的是會(huì)對(duì)建筑的結(jié)構(gòu)安全造成影響。樓板裂縫的產(chǎn)生輕則出現(xiàn)滲水，漏水現(xiàn)象，重則達(dá)不到樓板原有承載力設(shè)計(jì)指標(biāo)，影響建筑物安全性能，這無(wú)疑對(duì)人民財(cái)產(chǎn)安全造成了極大的隱患。因此，裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑中現(xiàn)澆混凝土樓板出現(xiàn)的樓板裂紋現(xiàn)象，應(yīng)當(dāng)引起廣大建筑從業(yè)者的注意，下面結(jié)合實(shí)際工程項(xiàng)目簡(jiǎn)要分析裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑中現(xiàn)澆混凝土樓板裂紋的產(chǎn)生原因及防治措施。

2 項(xiàng)目概況

該項(xiàng)目全稱(chēng)為合肥市海恒大廈（見(jiàn)圖1），為安徽省首個(gè)裝配式公共建筑項(xiàng)目。建設(shè)地點(diǎn)位于合肥市經(jīng)開(kāi)區(qū)紫云路與蓬萊路交口東北側(cè)。建筑面積69255.03m2，地下2層，地上22層，建筑高度97.5m。項(xiàng)目建設(shè)內(nèi)容包括A、B塔樓、裙房、地下車(chē)庫(kù)等。裙房為鋼框架結(jié)構(gòu)，地上5層，地下2層，抗震等級(jí)為三級(jí)。A塔樓為鋼框架-中心支撐結(jié)構(gòu)，地上22層，地下2層，抗震等級(jí)為三級(jí)（鋼框柱二級(jí)）。B塔樓為鋼框架結(jié)構(gòu)，地上11層，地下2層，抗震等級(jí)為三級(jí)（鋼框柱二級(jí)）。地下車(chē)庫(kù)為框架結(jié)構(gòu)，2層，抗震等級(jí)為三級(jí)。該項(xiàng)目主體結(jié)構(gòu)類(lèi)型為EPC裝配式鋼框架結(jié)構(gòu)，梁、柱均為鋼結(jié)構(gòu)，樓層板為現(xiàn)澆混凝土樓層板。

圖1 項(xiàng)目效果圖

3 現(xiàn)澆混凝土樓板裂縫的產(chǎn)生原因

該裝配式鋼結(jié)構(gòu)公共建筑為兩棟高層綜合辦公塔樓，均屬于裝配式鋼結(jié)構(gòu)體系，由于該項(xiàng)目施工中存在大量“鋼結(jié)構(gòu)”與“土建”混搭，因此裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的樓板裂紋防治相較傳統(tǒng)土建類(lèi)建筑難度更大，質(zhì)量要求更高。可見(jiàn)采用現(xiàn)澆混凝土樓板的裝配式鋼結(jié)構(gòu)項(xiàng)目的樓板裂紋質(zhì)量控制的重要性，現(xiàn)針對(duì)該項(xiàng)目實(shí)際施工過(guò)程中出現(xiàn)的現(xiàn)澆混凝土樓板開(kāi)裂原因做簡(jiǎn)要分析。

3.1 鋼筋保護(hù)層設(shè)置不規(guī)范

在該項(xiàng)目的鋼筋驗(yàn)收與澆筑混凝土過(guò)程中，現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)管人員發(fā)現(xiàn)多處樓板上部彎矩鋼筋在澆筑時(shí)被人為踩壞，使鋼筋保護(hù)層失去作用，導(dǎo)致樓板裂紋現(xiàn)象產(chǎn)生。鋼筋保護(hù)層的質(zhì)量控制是現(xiàn)澆混凝土樓板裂紋防治的重要一環(huán)，其設(shè)置目的是為了保證樓板中的鋼筋與其周?chē)幕炷聊芄餐l(fā)揮作用，并使鋼筋充分發(fā)揮其設(shè)計(jì)強(qiáng)度。在理論情況下，鋼筋保護(hù)層的厚度越大，構(gòu)件受力鋼筋的粘接錨固性能、耐久性與防火性能就越好，但是現(xiàn)澆混凝土樓板中的鋼筋保護(hù)層厚度設(shè)置過(guò)大會(huì)導(dǎo)致混凝土受壓變形能力弱，從而產(chǎn)生應(yīng)力變形，導(dǎo)致鋼筋無(wú)法均勻受力并最終導(dǎo)致混凝土樓板裂縫的產(chǎn)生。

3.2 現(xiàn)澆混凝土樓板支撐體系受力不均

傳統(tǒng)土建類(lèi)項(xiàng)目中的樓板支撐體系通常采用木支撐體系，考慮到裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的特性，目前建筑業(yè)通常采用鋼梁與鋼管支撐體系，該項(xiàng)目前期采用的正是這一支撐體系，但在后期的質(zhì)量檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)該項(xiàng)目現(xiàn)澆混凝土樓板一次成型合格率僅為78.2%，并伴隨有標(biāo)高偏差、平整度偏差的現(xiàn)象出現(xiàn)。通過(guò)對(duì)樓板裂紋現(xiàn)象較嚴(yán)重的A、B塔樓二層樓板進(jìn)行層頂鋼梁的檢測(cè)，并對(duì)現(xiàn)澆混凝土樓板的鋼管支撐體系受力情況進(jìn)行驗(yàn)算（見(jiàn)表1），發(fā)現(xiàn)主、次鋼梁與鋼管的受力情況不一致，且偏差較大，這無(wú)疑是導(dǎo)致現(xiàn)澆混凝土樓板裂紋出現(xiàn)的重要原因之一。當(dāng)作為樓板支撐體系的鋼梁與鋼柱受力不均時(shí)，會(huì)導(dǎo)致混凝土樓板在凝固成型時(shí)不同部位受力差異較大，上荷載后會(huì)出現(xiàn)板撓度偏大現(xiàn)象，從而引起樓板四周以及受力不均處產(chǎn)生裂紋。

A、B塔樓二層樓板層頂鋼梁檢測(cè) 表1

3.3 現(xiàn)澆混凝土樓板的養(yǎng)護(hù)、覆蓋不及時(shí)

在建筑工程中，樓面體系為現(xiàn)澆混凝土樓板的項(xiàng)目，無(wú)論是傳統(tǒng)土建類(lèi)建筑或裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑，都需要對(duì)現(xiàn)澆混凝土樓板進(jìn)行及時(shí)的養(yǎng)護(hù)與覆蓋。施工時(shí)的氣溫、天氣、灑水頻率等均是影響現(xiàn)澆混凝土樓板一次成型質(zhì)量的重要因素，通常樓層澆筑完成后不經(jīng)過(guò)24h的養(yǎng)護(hù)，現(xiàn)澆混凝土樓板就會(huì)產(chǎn)生一些細(xì)微的裂紋，當(dāng)后期混凝土收縮或者樓板承受荷載加強(qiáng)，細(xì)微的裂紋就會(huì)演變成肉眼可見(jiàn)的裂紋（≥1mm）。在實(shí)際施工過(guò)程中由于追趕工期、現(xiàn)場(chǎng)管理人員的疏忽往往會(huì)無(wú)法嚴(yán)格執(zhí)行現(xiàn)澆混凝土樓板的養(yǎng)護(hù)覆蓋措施，從而導(dǎo)致了樓板裂紋的產(chǎn)生。

4 現(xiàn)澆混凝土樓板裂縫的防治措施

現(xiàn)澆混凝土樓板裂縫對(duì)建筑物美觀(guān)、功能均會(huì)產(chǎn)生不同程度的影響，因此采用何種防治措施是施工中最為重要的質(zhì)量控制要點(diǎn)。根據(jù)該裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑項(xiàng)目中現(xiàn)澆混凝土樓板裂紋的產(chǎn)生原因，總結(jié)出一系列防治措施，其實(shí)施效果在項(xiàng)目施工過(guò)程均得到驗(yàn)證，對(duì)控制現(xiàn)澆混凝土樓板裂紋的產(chǎn)生有顯著效果。

4.1 混凝土質(zhì)量控制措施

在現(xiàn)澆混凝土樓板的施工過(guò)程中，所使用的混凝土質(zhì)量是否合格是保證樓板質(zhì)量的最基本因素，若使用質(zhì)量不符合施工要求的混凝土進(jìn)行澆筑，不僅會(huì)產(chǎn)生裂縫、起鼓等外觀(guān)質(zhì)量問(wèn)題，嚴(yán)重的會(huì)直接影響到建筑物的使用功能，所以對(duì)現(xiàn)澆混凝土質(zhì)量的控制極為重要。通過(guò)結(jié)合實(shí)際工程項(xiàng)目，總結(jié)出如下質(zhì)量控制措施：

①?lài)?yán)查混凝土供應(yīng)商所提供的混凝土配合比是否符合相關(guān)設(shè)計(jì)及規(guī)范要求；

②項(xiàng)目部相關(guān)負(fù)責(zé)人員應(yīng)對(duì)進(jìn)場(chǎng)混凝土進(jìn)行80%抽測(cè)，抽測(cè)結(jié)果不合格應(yīng)返廠(chǎng)處理；

③安排專(zhuān)業(yè)質(zhì)檢對(duì)進(jìn)場(chǎng)混凝土進(jìn)行100%塌落度復(fù)測(cè)，復(fù)測(cè)合格后方可進(jìn)行樓板澆筑，對(duì)塌落度不符合要求的混凝土進(jìn)行返廠(chǎng)處理。

4.2 設(shè)置馬凳架立筋對(duì)鋼筋保護(hù)層進(jìn)行質(zhì)量控制

通過(guò)將類(lèi)三角馬凳架立筋（見(jiàn)圖2）焊接成支架腿，以確?，F(xiàn)澆混凝土樓板上部鋼筋保護(hù)層15mm，該項(xiàng)目現(xiàn)澆混凝土樓板板厚120mm，控制馬凳筋高度不超過(guò)100mm；馬凳筋最小長(zhǎng)度不應(yīng)小于60mm，結(jié)合實(shí)際施工情況，馬凳筋設(shè)置長(zhǎng)度可采用1000mm或按板長(zhǎng)設(shè)置通常馬凳筋[1]。經(jīng)項(xiàng)目驗(yàn)證，采用成品鋼筋保護(hù)層馬凳筋對(duì)現(xiàn)澆樓板鋼筋保護(hù)層的控制有了很大的提高，合格率達(dá)到了95%，很大程度上降低了樓板裂縫及地面標(biāo)高偏差問(wèn)題發(fā)生概率。

圖2 類(lèi)三角馬凳架立筋

4.3 采用裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑自承式樓板支撐系統(tǒng)

自承式樓板支撐系統(tǒng)是適用于裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑中的一種新型樓板支撐體系，該支撐體系主要由熱軋工字鋼、U型托撐、鋼管、扣件、方木、模板等組成。通過(guò)利用已有的鋼梁作為樓面模板的支撐，通過(guò)在樓面鋼梁上依次設(shè)置主龍骨、次龍骨及木模板，組成一個(gè)完整的受力體系，從而起到支撐樓板混凝土澆筑與施工的需要。通過(guò)對(duì)該支撐體系實(shí)際項(xiàng)目施工中設(shè)置變形觀(guān)察點(diǎn)進(jìn)行追蹤觀(guān)察，采用了裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑自承式樓板支撐的部位均未出現(xiàn)樓板裂縫，合格率達(dá)97%。該支撐系統(tǒng)控制要點(diǎn)如下：

①支撐體系工裝梁材料應(yīng)選用12a以上的工字鋼或壁厚為8m以上，100mm×150mm的方管做為主材；

②頂托采取直徑為25mm以上的直托[2]；

③采用50mm木龍骨縱橫向布置。

4.4 現(xiàn)澆混凝土樓板養(yǎng)護(hù)覆蓋措施

為保證現(xiàn)澆混凝土質(zhì)量，應(yīng)安排專(zhuān)人負(fù)責(zé)現(xiàn)澆混凝土樓板的養(yǎng)護(hù)、覆蓋任務(wù)，每次樓板澆筑完成的24h內(nèi)，需對(duì)所澆筑混凝土樓板進(jìn)行100%覆蓋并澆水養(yǎng)護(hù)。關(guān)鍵性措施如下：

①在常溫條件下連續(xù)養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于7d，養(yǎng)護(hù)期間應(yīng)封閉，嚴(yán)禁上人[3]；

②大盤(pán)收光，不少于三次抹壓收光，大跨間表面壓光，并搓毛處理，通過(guò)多次抹壓將混凝土內(nèi)部的泌水通道、毛細(xì)管道，進(jìn)行抹壓、消除，減少混凝土樓板內(nèi)部細(xì)紋的產(chǎn)生概率；

③養(yǎng)護(hù)期內(nèi)土工布或者毛氈養(yǎng)護(hù)，保持樓板濕潤(rùn)，各房間覆蓋嚴(yán)密；

④?chē)?yán)格控制大跨度的樓板覆蓋的及時(shí)性[4]。

4.5 樓板裂紋補(bǔ)救措施

受施工現(xiàn)場(chǎng)氣溫、環(huán)境、施工人員等多方面因素影響，無(wú)法保證徹底根除現(xiàn)澆混凝土樓板裂紋現(xiàn)象。因此，針對(duì)成型后出現(xiàn)的部分可補(bǔ)救裂紋可進(jìn)行如下補(bǔ)救措施：

①通過(guò)使用尖錐對(duì)裂縫附近表面混凝土進(jìn)行鑿毛劃縫處理；

②通過(guò)加壓水對(duì)裂縫進(jìn)行沖洗，沖洗時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，以裂縫處無(wú)明顯灰塵為標(biāo)準(zhǔn)；

③預(yù)先準(zhǔn)備加熱融化的石蠟溶液，將其灌入經(jīng)干燥處理的裂縫內(nèi)，并及時(shí)用膠帶紙封閉封口，再使用水泥砂漿覆蓋[5]；

④對(duì)縫隙較大處，沿板縫方向開(kāi)槽并用膨脹水泥砂漿填縫處理。

5 防治措施效果檢驗(yàn)

為檢驗(yàn)以上樓板裂紋防治措施實(shí)施效果，通過(guò)對(duì)該項(xiàng)目A、B塔樓，共計(jì)320處現(xiàn)澆混凝土樓板防治措施實(shí)施前后質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)行比較（見(jiàn)表2），可發(fā)現(xiàn)樓板裂縫防治措施效果明顯，在顯著控制樓板裂縫產(chǎn)生的同時(shí)，也減少了其他樓板質(zhì)量問(wèn)題的發(fā)生概率，大大提高裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑中現(xiàn)澆混凝土樓板的一次成型質(zhì)量。

防治措施實(shí)施前后質(zhì)量問(wèn)題對(duì)比表 表2

6 結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)澆混凝土樓板質(zhì)量作為建設(shè)工程中極為重要的控制要點(diǎn)，盡管目前仍無(wú)法完全避免樓板裂紋情況的出現(xiàn)，但通過(guò)將合理的防治措施與有效的補(bǔ)救措施相結(jié)合，便可顯著減少現(xiàn)澆混凝土樓板裂紋現(xiàn)象的發(fā)生。本文所提出的樓板裂紋防治措施，在實(shí)際裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑項(xiàng)目中的應(yīng)用取得了良好的效果，通過(guò)防補(bǔ)結(jié)合的思路顯著提高了建設(shè)工程的質(zhì)量安全。