混凝土樓板裂縫的成因與防治對策研究

董克義 汪鵬

摘 要：在建筑工程中，混凝土的開裂是非常常見的。出現(xiàn)裂紋可能會影響結(jié)構(gòu)的使用功能和耐用性，危及建筑安全。簡要分析樓板混凝土開裂的原因和預(yù)防措施，研究其產(chǎn)生的機理和形態(tài)，并采取切實可行的預(yù)防措施，以達到控制裂縫的目的，希望能給有關(guān)人員提供一些有益的借鑒。

關(guān)鍵詞：樓板；混凝土；成因；防治

中圖分類號：TU755.7? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：2096-6903（2023）06-0033-03

0 引言

樓板混凝土開裂是一種常見現(xiàn)象，大多數(shù)裂縫對房屋的安全穩(wěn)定性沒有影響，但裂縫的產(chǎn)生仍然會帶來難以預(yù)料的后果，所以減少混凝土裂縫是每個建筑工程的當(dāng)務(wù)之急。目前施工中，預(yù)制空心樓板的使用越來越少，現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板的使用越來越普遍?，F(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板的廣泛使用，明顯改善了建筑的整體性、抗不均勻沉降以及結(jié)構(gòu)的安全性。

新房地面的中部和轉(zhuǎn)角處是裂縫的高發(fā)區(qū)域，雖然有些只是表面裂縫，或裂縫寬度在規(guī)范允許的范圍內(nèi)，但是觀感上業(yè)主是難以接受的，容易引起糾紛投訴，乃至賠償，耗費大量人力物力，也給企業(yè)信譽與品牌造成了不良影響。如果處理不及時不徹底，還會對企業(yè)未來的發(fā)展造成不可估量經(jīng)濟損失和社會聲譽損失。

1 樓板混凝土裂縫的特點

樓面混凝土裂縫有的是單一的局部開裂，還有的是貫穿裂縫，開裂一般出現(xiàn)在建筑物的陽角處，裂縫與框架梁的角度約為45°。大多數(shù)樓面混凝土開裂發(fā)生于二樓及以上的樓面混凝土，一樓發(fā)生開裂的概率極低。

2 裂縫現(xiàn)象分析

一般樓面開裂特征有以下5點：①混凝土澆筑后1～8年內(nèi)出現(xiàn)裂縫。②室內(nèi)裂縫的長度通常與房屋的寬度相同，平行于橫向墻體，并貫通。③房子的陰角裂縫與墻壁呈45°，并沿著墻壁向外擴展，為貫通裂紋。④裂紋通常小于1 mm。⑤裂痕無法自然愈合或消失[1]。

3 樓板混凝土裂縫影響因素分析

3.1 溫度應(yīng)力

鋼筋混凝土的膨脹系數(shù)在10xE-6/℃左右，即在溫度上升或下降10℃時，混凝土的線脹率為0.01%。環(huán)境溫度的變化，會對樓板和梁體的變形和裂縫產(chǎn)生影響。普通板的厚度要比梁高小得多，板的整體截面也會隨著溫度的變化而發(fā)生變化，梁高比板厚大，溫差引起的變形要比板厚慢得多。尤其是在溫度驟降或暴曬后突遇雨水降溫，板的收縮率突然增大，由于梁的約束而產(chǎn)生張應(yīng)力。隨著板長的增加，更容易發(fā)生與板長側(cè)垂直的貫通裂紋。溫度驟然上升，發(fā)生板膨脹，而梁的變形滯后會抑制板的脹大，從而導(dǎo)致梁受拉，導(dǎo)致梁的一側(cè)出現(xiàn)豎向開裂。梁裂紋也是常見的大溫差形成的裂縫，如板底保溫不好，板下通風(fēng)好，夏天板內(nèi)溫度很高，板下溫度很低。

溫度應(yīng)力是影響樓板混凝土開裂的主要原因，一般認為是由于層間溫度的不同引起的。根據(jù)施工人員的觀察和研究，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)樓房上下兩個界面的溫度若在一個恒定的范圍內(nèi)，一般不會發(fā)生混凝土的開裂。而當(dāng)樓層的上下兩個界面在不同的溫度范圍內(nèi)，在溫度比較低的地方，就會發(fā)生開裂[2]。

3.2 干縮裂縫

各種約束條件下，在建筑房屋樓板混凝土干燥和固化后，會產(chǎn)生干燥收縮，這也是造成樓板混凝土開裂的一個主要因素?；炷脸尚?，會消耗大量的水分，一旦水泥發(fā)生水化，混凝土中的水分被完全蒸發(fā)，那么混凝土在第一年內(nèi)收縮率就會達到最大，最大可達到80%。

水泥是一種很容易發(fā)生收縮的混合材料，水分蒸發(fā)導(dǎo)致的收縮也會對建筑高度產(chǎn)生一定影響。混凝土干燥收縮是造成混凝土表面裂縫的重要因素。由于樓板的表面是裸露的，所以混凝土的外層水分流失的速度要比混凝土內(nèi)部蒸發(fā)的要快。如果混凝土的外層和內(nèi)側(cè)的收縮程度不同，那么混凝土的收縮就會受到一定的拉伸，產(chǎn)生拉伸應(yīng)力，導(dǎo)致混凝土表面發(fā)生干燥開裂。

混凝土的收縮也會引起其他結(jié)構(gòu)的應(yīng)力，使樓板產(chǎn)生裂縫。比如在鋼筋混凝土中，鋼筋的應(yīng)力強度超過鋼筋的拉伸強度，混凝土裂縫就會迅速產(chǎn)生。裂縫逐漸會向鋼筋混凝土強度低的地方蔓延，最終形成大面積的裂紋。在預(yù)拌混凝土樓面結(jié)構(gòu)中，混凝土的干燥收縮會造成更嚴重的開裂。

3.3 結(jié)構(gòu)裂縫

如果支撐結(jié)構(gòu)的剛度不夠好，或者是梁柱和樓板的承載能力相差太大，很有可能會導(dǎo)致支撐結(jié)構(gòu)的變形和沉降。施工時，對建筑物進行多次操作，很可能會造成支撐結(jié)構(gòu)位移，從而影響支撐結(jié)構(gòu)的強度，造成混凝土樓板的裂縫。

3.4 混凝土拌制不當(dāng)

混凝土樓面施工中，如果不適當(dāng)?shù)匕韬停矔鸾Y(jié)構(gòu)改變，從而產(chǎn)生裂縫。比如拌和料的配比不合適，混凝土結(jié)構(gòu)存在缺陷，沒有滿足養(yǎng)護條件，會增加混凝土開裂的概率，甚至?xí)斐筛鼑乐氐拈_裂。

在混凝土拌制中，混凝土開裂的產(chǎn)生和施工工藝的好壞有著密切的關(guān)系，任何一道細小的裂紋，都可能是由多個因素造成的。在工程建設(shè)中，合理地分配混凝土材料，可以提高建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。不同的項目會根據(jù)不同的情況選用不同的水泥，不同的水泥具有不同的硬化程度，會導(dǎo)致不同的溫度，從而形成不同的凝固狀態(tài)，這就會對混凝土的開裂產(chǎn)生不同的影響。

3.5 砂石骨料配料不當(dāng)

沙石骨料的大小、分級、雜質(zhì)直接影響混凝土的和易性。如果砂石骨料出現(xiàn)顆粒太小、級配不良、空隙率大，會增加水泥、拌和水的摻入量，從而對混凝土的強度和收縮產(chǎn)生一定影響。

砂巖中的云母會使水泥與集料之間的黏合性減弱，從而使其強度下降。高泥質(zhì)含量不但會使水泥用量增大，而且會使混凝土的摻入量增大，從而使混凝土的抗凍性、抗?jié)B性下降。過多的有機物和輕質(zhì)材料會使水泥的固化速度變慢，從而使混凝土的強度下降，尤其是初期的強度下降。在水泥中，三氯化鋁與硫化物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，會使其體積膨脹[3]。

3.6 板筋放置位置不合適

在大部分房屋結(jié)構(gòu)中，都會將鋼筋加固的樓板固定在地面上，如果樓板上的鋼筋保護層太厚，就會對樓板的強度造成一定的影響，混凝土樓板也會因此產(chǎn)生裂縫。但這種裂縫很小，不會對樓板的穩(wěn)定性造成太大的影響，所以鋼筋的位置雖然不是最主要的原因，但也要引起建筑工人的重視，盡量減少此類現(xiàn)象的發(fā)生。

3.7 設(shè)計不當(dāng)導(dǎo)致

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的不合理也會造成現(xiàn)澆混凝土房屋樓面開裂。不正確的設(shè)計，將會引起許多問題，甚至有可能造成建筑結(jié)構(gòu)的安全問題。在設(shè)計中，由于受力計算、結(jié)構(gòu)計算等方面的問題，使樓面變得很薄。如果樓板的配筋太少，或者沒有充分考慮到樓頂?shù)暮奢d，把裝飾荷載的賦值太小，則會導(dǎo)致實際的承載力不足。

4 樓板混凝土裂縫的防治措施

4.1 控制模板和支撐結(jié)構(gòu)的強度

由于承重結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性問題，使得混凝土樓板產(chǎn)生裂縫。應(yīng)嚴格控制承重，樓板模板和支撐構(gòu)件要有足夠的強度，并保持一定的間距，防止樓板模板與橫梁模板的強度差距過大。有些樓層在惡劣的環(huán)境下，往往會被用于建筑，從而產(chǎn)生較大的荷載。

4.2 優(yōu)化原材料的管理機制

為有效解決現(xiàn)澆混凝土面板開裂問題，必須從優(yōu)化原料管理機制入手。有效地預(yù)防混凝土樓板開裂，原材料的質(zhì)量控制是至關(guān)重要的。通過加強對原材料的管理，對原材料的購買、儲存、利用等環(huán)節(jié)進行改進，對混凝土的材料進行嚴格的控制，使混凝土的綜合性能得到極大地提高。在配制混凝土?xí)r，可以通過調(diào)整混凝土的配比，來改變混凝土的結(jié)構(gòu)，從而增強混凝土的強度，提高混凝土的綜合性能。

4.3 設(shè)計方面的措施

設(shè)計者要提高安全意識和質(zhì)量意識，采用合理的結(jié)構(gòu)形式，嚴格遵守設(shè)計規(guī)范，強化圖紙復(fù)查。具體措施有以下5點：①為了避免在鋪設(shè)管道時出現(xiàn)裂縫，減少對溫度的敏感，使用小于100 mm的樓板是不可取的。②為了降低混凝土的收縮，設(shè)計者必須提高混凝土強度等級，在混凝土中加入水量、水泥用量，及時提醒供應(yīng)商和施工方注意這一點。③在加固樓板周圍的約束條件下，要注意加固結(jié)構(gòu)鋼筋，避免由于施加約束應(yīng)力而使樓面開裂?？稍跇敲嫱饨翘幖釉O(shè)徑向鋼筋，其長度不得超過樓面邊長，以避免出現(xiàn)“斜裂縫”。④住宅建筑的平面布置要盡可能地規(guī)整，以防止平面的突然變化。在有缺口的平面上，應(yīng)該適當(dāng)加固槽口周圍的樓板。若樓層平面不規(guī)則，應(yīng)采用橫梁，以形成較為規(guī)則的平面。⑤樓面鋼筋應(yīng)采用雙層雙向鋼筋，使用鋼材數(shù)量增加了，但對于防止裂縫并不能起到很好的控制作用。單層鋼筋達到了設(shè)計和計算的要求，但如果負彎處的鋼筋安裝不夠理想，且安裝時沒有定位，施工過程中也很容易發(fā)生變形。鋼筋間距不宜超過120 mm，另外，鋼筋直徑不宜過大。

4.4 加強混凝土的養(yǎng)護

在混凝土表面的養(yǎng)護工作中，混凝土的徐變、收縮等都會受到溫度和濕度的影響。因此，必須加速樓面混凝土的內(nèi)部水化，以降低內(nèi)外溫差對混凝土的不利影響，從而增加混凝土的抗剪強度。必須提高養(yǎng)護溫度，提高樓面混凝土的含水率，減少混凝土的徐變和收縮變形。在澆注時，為了防止由于脫水引起的混凝土表層開裂，要做好相應(yīng)的保溫和保濕工作。

4.5 混凝土質(zhì)量控制措施

具體有以下4點：①根據(jù)混凝土強度等級和混凝土的和易性要求來確定配合比。②嚴格按照設(shè)計和規(guī)范的要求進行水灰比的控制。③選用優(yōu)質(zhì)的碎石，降低孔隙率和含沙率，降低收縮，增加混凝土的抗裂性。④選用有信譽的攪拌站，以保證出料的速度和連續(xù)性。

4.6 施工工藝把控措施

分層下料，并充分振動。采用新型的鋼管作為模板支撐，保證在澆注時不會出現(xiàn)任何的變形。澆注完畢，在混凝土強度達到一定程度后再進行拆除。在后期的施工中，要注意合理地控制荷載，盡量降低對已經(jīng)完成的混凝土的干擾。

4.7 已成型裂縫處理措施

不同形式的裂縫和嚴重程度的裂縫修補方法不同，常用的有混凝土結(jié)構(gòu)加固、化學(xué)灌漿修補、表面覆蓋修補等技術(shù)。對危害嚴重的混凝土裂縫，可采取結(jié)構(gòu)加固措施。其主要措施有增加混凝土截面面積、構(gòu)件角部裂縫處采用外包型鋼、構(gòu)件面部粘貼鋼板或直接噴漿混凝土4種。

化學(xué)灌漿修復(fù)技術(shù)是針對地下室外墻、地下室頂板、屋面等有特殊要求的混凝土結(jié)構(gòu)。操作工人應(yīng)合理使用壓漿泵，將合格的膠漿填充到需要修補的縫隙中，通過膠漿的凝結(jié)硬化作用，對裂縫進行修復(fù)，提高整體強度和耐久性。一般采用的處理方法是將水泥漿、環(huán)氧膠泥或油漆、瀝青等防腐物質(zhì)涂于混凝土表面。

4.8 施工荷載的堆放措施

對磚塊之類的建筑材料，搬到樓面后要均勻堆放，不要堆得太高，也不要把它們集中在一起，而是均勻放置在支架上。這是控制裂縫的關(guān)鍵。因為在混凝土的強度還不夠高時，受到?jīng)_擊和集中的壓力，會造成內(nèi)部損傷，導(dǎo)致出現(xiàn)許多裂紋。

4.9 控制變形減少沉降量

在工程設(shè)計中，常常注重對結(jié)構(gòu)的承載力的校核，而忽視了變形、沉降的影響，由此導(dǎo)致樓板的沉陷、切角開裂。如果支撐在具有良好持力層的強風(fēng)化土，或有少量變形的殘積土等土層，采用端承樁作為地基，可以減少沉降、開裂的幾率。而在某些承載力較低的地段，由于地基的沉降量大，容易出現(xiàn)不均勻的沉陷，導(dǎo)致樓面出現(xiàn)裂縫。因此，在地基地質(zhì)條件不佳的情況下，在進行地基設(shè)計時，除了要保證結(jié)構(gòu)的承載力，還必須對沉降變形進行控制。

4.10 控制混凝土調(diào)配過程和振搗過程

在拌制混凝土?xí)r，應(yīng)采用最小的水泥用量，滿足和易性的要求。并嚴格控制摻入量，避免摻入會引起混凝土干燥收縮的外加劑。在選用合適的水泥品種和類型時，保證在規(guī)定的時間范圍之內(nèi)完成混凝土的機械拌和及運輸。在振搗前，要對混凝土進行充分了解，避免振搗過大，防止混凝土離析造成樓面不平。

5 結(jié)束語

混凝土結(jié)構(gòu)開裂對構(gòu)件的壽命有很大的影響，對混凝土開裂，應(yīng)從設(shè)計、施工兩個層面進行分析，確定其產(chǎn)生的原因，并采取相應(yīng)的控制措施，以減少其負面影響。

在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)按施工需要選用伸縮縫、沉降縫、施工縫、混凝土保護層、鋼筋錨固點、最小配筋率等。在施工中，應(yīng)從原材料選擇、施工工藝和工藝改進等方面，避免粗放施工，選擇經(jīng)濟、合理的施工工藝和施工方法。

裂縫是一種常見的質(zhì)量通病，在某種程度上是無法完全避免的。然而，裂紋的產(chǎn)生不但會對建筑物的美觀、結(jié)構(gòu)和剛性造成不利的影響，還會造成鋼筋腐蝕、加速碳化、耐久性、抗疲勞、抗?jié)B性能下降等問題，從而對人們的生活造成很大的不便。所以，當(dāng)混凝土發(fā)生裂縫時，必須對其進行適當(dāng)?shù)奶幚?，以確保其質(zhì)量合格。

參考文獻

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