现浇混凝土楼板裂缝成因及技术措施

　　混凝土现浇楼板容易出现裂缝，对建筑物的使用是有一定安全隐患的，本文主要探讨混凝土现浇楼板产生裂缝的原因,并提出了相应的预防控制措施。

　　《工程管理学报》是国家住房和城乡建设部主管的综合类国家科技期刊，由哈尔滨工业大学、中国建筑业协会管理现代化专业委员会主办。期刊原名是创建于1985年，1987年国内外公开发行的《建筑管理现代化》。2009年底，经国家新闻出版总署研究同意，更名为《工程管理学报》，现为双月刊，刊号：ISSN1674-8859/CN23-1564/TU;国内外公开发行代号：14—173。

　　1 前言

　　近年来,本人在从事工程监督和检测中发现,住宅建筑现浇楼板因变形作用(如温度变形、收缩变形、基础不均匀沉降变形等) 引起的裂缝几乎占全部裂缝的85%以上。因荷载效应引起的裂缝不足15%。而在这些变形裂缝中,以收缩变形作用为主引起的裂缝占绝大多数,并且逐年呈上升趋势。

　　因此,不能像过去一样,一旦发现结构裂缝就首先怀疑混凝土未达到设计强度,也不能把造成裂缝的责任全推给施工单位,而应该从混凝土材料、设计和施工等多方面查找原因,以期更好地控制结构裂缝的出现和发展。下面,从这三方面对当前现浇混凝土楼盖产生裂缝的原因进行分析,并提出一些控制措施。

　　2 　混凝土材料

　　近年来,随着水泥工业的发展,水泥生产商由于采用新工艺、新方法,可以生产出更多的满足当前工程建设需要的优质、高强早强新型水泥。这些新型水泥的显著特征就是，硅酸三钙、铝酸三钙的含量比过去有较大幅度的提高,粉磨细度增大(比表面积加大) 。另一方面,随着混凝土技术进步,在工程中采用的混凝土强度等级日趋提高,而当前大量使用的混凝土已提高到C30～C40 。

　　对混凝土而言,采用大比表面积以及硅酸三钙和铝酸三钙含量大的水泥,将会使水泥水化热升高和混凝土的收缩变形加大。同时,混凝土中单方水泥用量增加,也将造成混凝土收缩变形增大以及内部温升增大。

　　由于流动性的要求,泵送商品混凝土的坍落度增加,水泥标号提高,骨料粒径减小、水泥用量、用水量、砂率等都比以往现场拌制混凝土有显著的增大,以及各种外加剂的应用,从而导致混凝土收缩及水化热都比以往现场拌制混凝土有较大幅度的增加,且收缩时间延长。

　　建筑工程使用的石子应为连续级配,最小粒径为5 mm。实际工程中,石子空隙率越来越大,已成为不争的事实,许多工程根本无法做到连续级配,况且人们由于只重视混凝土强度,而对石子的要求仅限于强度的要求和最大粒径的控制,对粗细骨料的级配往往忽视。这也是当前混凝土收缩越来越大、造成混凝土结构开裂日趋严重的一个原因。

　　由于原材料的种种因素造成混凝土收缩越来越大,对表面系数不大的梁柱结构来说,开裂风险似乎并不大,但对表面系数较大的楼板却非常敏感。

　　3 施工因素

　　楼板实际厚度达不到设计厚度,使得楼板刚度减弱,楼板过大变形而产生裂缝;保护层过厚,导致楼板有效高度h 0 减小,钢筋应力得不到发挥而使楼板产生裂缝;踩踏楼板负筋使其下移,使得楼板支座处边沿板顶产生裂缝;楼板混凝土实际强度等级低于设计强度,从而导致混凝土受压不足开裂;施工单位为了赶进度,加快模板周转,楼板拆模过早,或在板上过早、过重地堆放材料,即混凝土早期受力而导致楼板开裂。上述裂缝均会影响到结构构件的安全,一旦出现,往往需加固处理。

　　找平层过厚,因找平层素混凝土抗裂性差,在温度和收缩变形作用下,楼板易产生表面裂缝。当前,在现浇楼板中大多采用PVC管作为预埋穿线管,这种材料表面光滑,弹性较大,直径较大,与混凝土结合差,在楼板中形成薄弱层。混凝土浇捣时,容易引起PVC 管上移或下沉,使得板顶或板底保护层变薄,从而使楼板出现沿穿线管走向的裂缝。

　　另外,板底钢筋保护层垫块设置不当或过稀时,也易使板底出现裂缝。在混凝土浇捣过程中或施工荷载作用下,若模板支撑的变形较大,使得楼板在混凝土硬化前,产生初始塑性裂缝。这种裂缝在拆模后会受到干缩、温度变化等因素的影响而逐渐开展。本人在检测中发现,2 层楼板裂缝往往比上部各层严重,且裂缝形态很不规则,即与此因素有关。

　　泵送混凝土具有较大的粘聚性和流动性,现浇楼板的塑性裂缝问题较普通混凝土显得更为突出。施工过程中,若混凝土浇捣不密实、不均匀、漏振、过振,会引起沿钢筋走向或与构件形状有关的塑性沉降裂缝。这种裂缝多发生在混凝土浇筑后0.5～3h之间。混凝土浇筑后3～4h左右,如不及时覆盖养护,特别是在炎热、大风季节,水分蒸发过快,混凝土剧烈收缩,极易造成楼板表面呈龟裂状的塑性收缩裂缝。

　　应严格执行国标《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204 — 2002 规范规定的混凝土养护制度。这样,大多数楼板裂缝是可以得到控制的。试验表明,养护14 d 的混凝土比养护3 d 的混凝土收缩降低约20 % ,因为在环境潮湿条件下,混凝土收缩值很小,甚至不收缩,如水中养护。但是,许多施工单位对此不够重视,往往不能严格执行规范规定,养护时间不足,养护措施不当。

　　4 　设　计

　　由于设计因素造成楼板开裂的主要原因有:受力分析错误,结构计算或者疏忽而导致楼板偏薄,梁截面偏小,梁、板配筋偏少,或对楼板荷载,特别是装修荷载估计不足而导致楼板实际承载力偏小等。

　　上述原因造成的梁板裂缝往往是致命性的,危及结构安全,需要加固处理。另外,恰好相反,出于安全性的考虑,不少结构设计人员由于担心施工单位偷工减料或施工质量不能保证,往往在施工图中高出实际计算一级标注混凝土强度等级。还有设计人员为了迁就施工方,便将现浇楼盖的混凝土强度等级与梁柱取为一致。这样做似乎楼板比较\"安全\"了,实际上,过高的混凝土强度等级带来的负面影响就是混凝土的收缩和水化热增大,从而增大了导致楼板非结构性开裂的倾向。

　　目前,因设计因素为主造成楼板的裂缝,主要是非结构性裂缝。如:设计中对屋面温度应力重视不够,保温、隔热层设置不当或不足,屋面板很容易受温度影响而开裂。或者伸缩缝设置不合理,也容易造成楼板因收缩应力和温度应力叠加作用下而开裂。

　　楼板边界约束加强,但未采取有效的阻裂措施,使得楼板在温度应力、收缩约束应力的作用下,在楼板中部(板面往往没有钢筋) 出现垂直于长约束边的裂缝,或者在楼板边角出现45°斜裂缝。这两类裂缝多属贯穿性裂缝,在工程中比较常见。有些设计人员在砖混结构中采用现浇楼板,出于建筑构造(如圈梁兼过梁) 及抗震考虑,有时圈梁较大(如370 ×240) ,墙边支座按简支假定计算,支座配筋往往采用构造配筋,而施工时楼板与圈梁常整体浇筑,致使楼板实际受力与配筋计算不一致。

　　当楼板跨度较大时,在板顶支座边产生裂缝,有时还会在板中央和边角同时出现约束收缩裂缝。另外,设计上,对房屋边角柱或构造柱对楼板受力配筋以及边界约束的影响考虑不周,因而未采取必要的配筋构造措施,致使该处切角斜裂缝往往较大。对比较悬殊的不等跨连续板,有些设计人员图省事,不按实际受力分析计算,仅按经验配筋,往往造成中间小跨板面负筋长度不足,而产生小跨板面裂缝。

　　某开发小区数幢8 层钢筋混凝土结构住宅楼,房屋建成1年后,普遍出现小卧室现浇楼板开裂,裂缝的位置、宽度、长度、形状基本相同,大开间客厅未出现这类裂缝。对出现裂缝小卧室楼板配筋进行验算,采用冷轧扭钢筋等强度代换Ⅰ级钢筋,造成楼板纵向受拉配筋率降低。居室(3.6 m 跨板) 原设计为Ф10 @200 ,配筋率为0.393 % ,代换为Ф8 @200 ,配筋率为0.227 %;居室(3.0 m 跨板) 原设计为Ф8 @200 ,配筋率为0.252 % ,代换为Ф6.5 @200 ,配筋率为0.148 % ,小于国标《混凝土结构设计规范》GB50010 — 2002 规定的最小配筋率0.20 % ,配筋率降低较多,加上钢筋间距较大,施工操作稍有不当,楼板受周边圈梁约束,产生较大拉应力,易使楼板产生开裂。设计经验表明,现浇楼板受力主筋不宜小于Ф8 。

　　5 　现浇楼板裂缝抑制措施

　　为了避免现浇楼板产生有害裂缝,应从混凝土材料、设计、施工三个方面进行预防。

　　5. 1 　混凝土材料方面

　　5.1.1 根据工程特点,选用合适的、质量可靠的水泥品种。宜选用收缩较小的普通硅酸盐水泥。

　　5.1.2 在保证混凝土设计强度的前提下,尽可能减少单方水泥用量。

　　5.1.3 粗细骨料应选择级配良好且最大粒径尽可能大的骨料。

　　5.1.4 严格控制水灰比,尽量减少混凝土的单位用水量。

　　5.1.5 选择适宜的外加剂,有条件时应做外加剂混凝土和普通混凝土的收缩对比试验,尽量避免采用早强型外加剂。除非有特别需要和专业人员指导,不应滥用膨胀剂来减少混凝土收缩。

　　5. 2 　施工方面

　　5.2.1 确保楼板厚度、混凝土强度、钢筋直径、上下层钢筋之间的有效高度、钢筋的锚固长度以及下层钢筋的保护层厚度符合设计要求。楼板找平层厚度也应符合设计要求,不宜过厚。

　　5.2.2 预埋线管铺设应有可靠合理的固定措施,使之从板件中部穿越,避免在同一位置布置多条管线。

　　5.2.3 保证模板具有足够的刚度和支撑的可靠性,特别是对底层模板支撑点地基要夯实。

　　5.2.4 混凝土浇筑时,布料、振捣要均匀,不得漏振或过振，对泵送混凝土而言，宜在混凝土初凝之后终凝之前用原浆二次压光，建议采用磨盘机磨平，防止混凝土表面早期收缩开裂。

　　5.2.5 加强楼板湿养护。混凝土浇筑成型后,适时覆盖浇水养护,防止曝晒和大风袭击,确保湿养护时间满足规范要求。一般湿养时间不得少于7 d ,对泵送混凝土则不得少于14 d。

　　5.2.6 楼板上不得过早上人、堆放材料,应依据混凝土龄期及规范要求拆模。

　　5. 3 　设计方面

　　5.3.1 除提高设计人员的安全、质量意识,采用合理的结构形式,严格遵照规范设计,加强图纸复审制度外,结构设计人员对混凝土楼盖产生非结构裂缝应给予足够的重视,改变过去对产生这种裂缝与设计无关的错误观念。

　　5.3.2 不要单纯为降低工程造价,选用厚度较薄的楼板。综合考虑铺设管线等因素,建议不宜采用厚度低于100 mm 的楼板。

　　5.3.3 不宜采用过高的混凝土强度等级。

　　5.3.4 增强楼板周边约束的同时,注意加强构造配筋,防止因约束应力的加大而导致楼板裂缝的开展。如在楼板外边角上下层设置放射状的钢筋,可有效防止楼板边角产生超出规定宽度的45°斜裂缝。

　　5.3.5 合理设置屋面保温、隔热层,注意选用适宜的材料和厚度,合理设置温度缝。

　　6 　结　论

　　混凝土产生裂缝不是不可避免的,其有害程度是可以控制的。住宅建筑混凝土现浇楼板的开裂是多种因素共同作用的结果。调查分析表明,混凝土的收缩过大,是当前楼板开裂较多的主要因素。因此,重点是从现浇楼板整个生产过程———材料、设计、施工多方面入手,进行预防和控制因温度和收缩变形造成的非结构性裂缝。实践证明,住宅建筑现浇楼板有害裂缝的产生,是可以有效控制的。

　　参考文献

　　[1].混凝土结构设计规范(GB50010 - 2002)[S] 北京：中国建筑工业出版社.2002