淺談現澆混凝土樓板裂縫產生的主要原因與防治
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作者: 時佰雷 翟健 曹猛
摘 要：筆者通過多年的施工現場經驗積累，并查閱了相關的技術專業書籍，對現澆混凝土樓板裂縫產生的主要原因結合實例進行了分析，并結合混凝土的技術性質和樓板施工的操作特點，提出了防治樓板裂縫的一些技術措施，并在公司多次工程建設中得以實施。
關鍵詞：混凝土；樓板裂縫；原因；防治
中圖分類號： U412.1 文獻標識碼:A
1 前言
混凝土在結構構件中最主要的缺點是抗拉能力差、脆性大、容易開裂。我國現行建筑設計規范采用限制構件裂縫寬度的辦法來保障混凝土結構的正常使用?；炷两Y構或構件出現裂縫，有的破壞結構整體性，降低剛度，使變形增大，不同程度地影響結構承載力、耐久性；有的雖對承載力無多大影響，但會引起鋼筋銹蝕，降低鋼筋的耐久性，或發生滲漏，影響使用及結構美觀；同時造成使用者對結構構件產生不安全感。因此，應根據裂縫發生原因、性質、特征、大小、部位，結構受力情況和使用要求，區別情況，及時地進行治理。近年來，在工業與民用建筑項目中，由于現澆混凝土板構件裂縫而引起業主的投訴較多。
現澆混凝土樓板通常都是帶縫工作的，混凝土工程中樓板等構件裂縫問題在一定的范圍內也是可以接受的，只是要采取有效的措施將其危害程度控制在一定的范圍之內。但在施工中應盡量采取有效措施控制裂縫產生，使結構盡可能不出現裂縫或盡量減少裂縫的數量和寬度，尤其要盡量避免有害裂縫的出現，從而確保工程質量。通過多年的施工現場經驗，對于現澆混凝土板類構件，結合一些實例，總結了混凝土板開裂的主要原因，本文僅對混凝樓板類構件產生裂縫的部分原因和處理措施進行探討。
2 裂縫原因分析
建筑工程施工過程中混凝土板構件開裂可以說是建筑施工過程中最常見的質量通病，經常困擾著工程技術人員，特別是混凝土樓板開裂。實際上，如果采取一定的設計和施工措施，很多裂縫是可以克服和控制的。混凝土裂縫的成因復雜而繁多，甚至多種因素相互影響，但每一條裂縫均有其產生的一種或幾種主要原因，但混凝土在工程中會因為各種原因產生不同類型裂縫
2.1 混凝土原材料原因引起的裂縫
在工程施工過程中，混凝土原材料是引起構件裂縫主要的原因。例如，混凝土配合比在原料一定的條件下，混凝土配合比對收縮有很大的影響，包括單位用水量、單位水泥用量、水灰比、砂率及灰漿比等參數。混凝土收縮主要取決于單位用水量和水泥用量，而用水量的影響比水泥用量大。在用水量一定的條件下，混凝土收縮隨水泥用量的增大而加大，但增大的幅度較小；在水灰比一定的條件下，混凝土收縮隨水灰比的增加而明顯增大；在配合比相同條件下，混凝土干縮隨砂率增大而加大，但增大的幅度較小。砂、石骨料含泥量過大，會造成混凝土收縮增大。骨料顆粒級配不良，容易造成混凝土收縮的增大，誘導裂縫的產生。
另外，外加劑的種類和摻量亦是混凝土構件開裂的有關因素。摻用化學外加劑會使混凝土收縮有不同程度的增大。摻減水劑用于改善混凝土和易性，增大坍落度。摻減水劑的混凝土收縮值略大于不摻減水劑的混凝土。摻減水劑用于減水，提高強度或節約水泥，混凝土摻減水劑后收縮接近或小于不摻的收縮值。摻氯化鈣早強劑的混凝土收縮比不摻的明顯增大，隨氯化鈣摻量的增大而成倍增長。而摻三乙醇胺與氯化鈉復合劑混凝土收縮比不摻的大，但增大的幅度比摻氯化鈣早強劑的要小。
2.2 混凝土的干縮裂縫
對于鋼筋混凝土樓板這一類構件，板厚通常很小，一般為80mm～120mm，其截面積小，混凝土干縮裂縫通常是板開裂的主要原因。干縮裂縫是混凝土在硬化過程中由于水分蒸發、體積逐漸縮小而產生收縮裂縫；在施工過程中，有時因為混凝土施工配合比不當，致使施工水灰比掌握不恰當，造成水灰比偏大混凝土過稀，混凝土振搗后局部表面集中了較多水分、砂漿，因遇天晴日曬、現場風速較大等情況，使混凝土表面水分蒸發較快，內部損失慢，因此產生表面收縮大、內部收縮小的不均勻收縮，表面收縮變形受到內部混凝土的約束，致使表面混凝土承受拉力，當表面混凝土承受拉力超過其抗拉強度時，產生干縮裂縫。另外，在實際施工過程中，新混凝土表面沒有很好地養護或養護時間欠合適均勻以及養護不全面，局部失水過多過快也都會造成干縮裂縫。經過試驗對比，在水灰比一定的條件下，混凝土收縮隨水灰比的增加而明顯增大。
在工程實踐過程中，由于水灰比不當引起的干縮裂縫，通常表現為平行于樓板短邊和長邊的裂縫，這類裂縫常出現在樓板中部，多發生于樓板整體連續澆注的工程中。
2.3 混凝土的溫度裂縫
混凝土具有熱脹冷縮性質，當外部環境或結構內部溫度發生變化，混凝土將發生變形，若變形遭到約束，則在結構內將產生應力，當應力超過混凝土抗拉強度時即產生溫度裂縫。在某些大跨徑梁中，溫度應力可以達到甚至超出活載應力。溫度裂縫區別其它裂縫最主要特征是將隨溫度變化而擴張或合攏。引起板類構件溫度裂縫變化主要原因與大體積混凝土的溫度裂縫有所不同。大體積混凝土通常受到水泥水化放熱，致使內部溫度很高，內外溫差太大，致使表面出現裂縫?，F澆混凝土樓板等構件的溫度裂縫成因主要受到氣溫、養護溫度等外界因素影響。例如，蒸汽養護或冬季施工時施工措施不當，混凝土驟冷驟熱，內外溫度不均，易出現裂縫。屋面、墻面受太陽曝曬后，溫度明顯高于其它部位，溫度梯度呈非線形分布。由于受到自身約束作用，導致局部拉應力較大，出現裂縫。日照和下述驟然降溫是導致結構溫度裂縫的最常見原因。突降大雨、冷空氣侵襲、日落等可導致結構外表面溫度突然下降，但因內部溫度變化相對較慢而產生溫度梯度。另外，鋼制預埋件與鋼筋或其它鋼制件聯結時，若焊接措施不當，鐵件附近混凝土容易燒傷開裂。采用電熱張拉法張拉預應力構件時，預應力鋼材溫度可升高至350℃，混凝土構件也容易開裂。
在工程時間過程中，溫度裂縫通常表現為溫度裂縫表現為45度斜裂縫，該類裂縫主要分布在房屋四角及內外墻交接角部，且大多數裂縫穿透樓板。
2.4 養護不足引起的樓面裂縫
目前在主體結構的施工過程中，普遍存在著質量與工期之間的較大矛盾。板類構件的養護不足是現實施工過程中的通病?；炷琉B護中主要存在過早養護、過遲養護、后期養護不足和混凝土養護初期受凍等養護問題。過早養護會影響混凝土的膠結能力。過遲養護，由于受風吹日曬,混凝土板表面游離水分蒸發過快，水泥缺乏必要的水化水，而產生急劇的體積收縮，此時混凝土早期強度低，不能抵抗這種應力而產生開裂。特別是夏、冬兩季，因晝夜溫差大，養護不當最易產生溫差裂縫。后期養護不夠，使混凝土碳化加劇，造成碳化收縮?；炷琉B護初期受凍產生裂縫，通常伴隨著板混凝土強度不足等結構問題。
另外，目前國內工程主體結構的施工速度，一般主體結構的樓層施工速度為7天左右一層，最快時甚至不足5天一層。因此當樓板混凝土澆筑完畢后不足24小時的養護時間，就忙著進行鋼筋綁扎、材料吊運等施工活動，這就給大開間部位的房間雪上加霜。除了大開間的總收縮值較大的不利因素外，更容易在強度不足的情況下受材料吊卸沖擊振動荷載的作用而引起不規則的受力裂縫，這種情況在搶工期時較常見。
2.5 施工縫
建筑工程主體工程梁板澆筑過程中，為了滿足施工分段及施工工藝的要求，通常要按照規范和方案的要求預留施工縫。后澆帶施工過程中，有些單位后澆帶不完全按設計要求施工，例如施工未留企口縫、板的后澆帶不支模板、疏松混凝土未徹底鑿除等都可能造成板面的裂縫。另外，在施工過程中，常常出現澆筑不連貫，順序不合理，出現施工“冷縫”或施工縫處理不當。造成后期在施工縫位置出現貫通縫，直接形成質量問題。
例如某戶在頂板發現平行于橫軸的裂縫，上下貫通，經現場檢查并委托檢測該裂縫最大寬度0.22mm，混凝土強度、縱向受力鋼筋和鋼筋保護層厚度均符合要求，經查閱施工日志等有關資料，發現該裂縫與施工中流水段的劃分位置相吻合，根據裂縫形態及走向分析，為兩次澆筑混凝土接槎處的裂縫。裂縫產生原因為澆筑混凝土樓板時，流水段施工中留設的施工縫未能按照施工工藝規程處理好。新舊混凝土未能緊密結合，混凝土自身干縮，收縮到一定程度在混凝土接槎處產生裂縫。
2.6 模板及支撐和荷載問題引起的裂縫
模板施工過程中，梁板支撐剛度差異或模板撓度過大，造成模板支撐下沉變形過大；施工期間過度震動和其他人為因素使支撐剛度變異部位出現多次瞬間相對位移；拆模過早，混凝土硬化前過早承載或受到振動；模板縫隙不嚴實造成漏漿、滲水。以上都是模板及支撐施工中造成板構件開裂的主要原因。在混凝土未達到規定強度前過早拆模，或者在混凝土未達到終凝時間就上荷載，都可能直接造成混凝土樓板的彈性變形，導致樓板產生內傷或斷裂。施工中不注意鋼筋的保護，如把板面負筋踩彎，將會造成支座的負彎矩，導致板面出現裂縫。此外，大梁兩側的樓板不均勻沉降也會使支座產生負彎矩造成橫向裂縫。
2.7 負彎矩筋保護層過大引起的裂縫
負彎矩鋼筋在樓板中的抗拉受力，起著抵抗外荷載所產生的負彎矩和防止混凝土收縮和溫度裂縫發生的雙重作用，而這一雙重作用均需鋼筋處在合理的保護層前提下才能確保有效。在施工過程中由于施工工藝不當，致使負彎矩筋被踩踏下去，保護層過大，使板在負彎矩區產生裂縫。
2.8 預埋管線
預埋管線也是造成板構件的開裂的主要原因之一。特別是多根管線集散處的混凝土截面受到較多削弱，從而引起應力集中，容易導致裂縫發生。當預理線管的直徑較小，并且房屋的開間寬度也較小，同時線管的敷設走向又不重于（即垂直于）混凝土的收縮和受拉方向時，一般不會發生樓面裂縫。反之，當預埋線管的直徑較大，開間寬度也較大，并且線管的敷設走向又重合于（即垂直于）混凝土的收縮和受拉力向時，就很容易發生樓面裂縫。這類裂縫位于板內埋設線管的地方，裂縫分布沿線管走向。裂縫常常上下貫通，縫寬較大。
3 樓板裂縫的防治
通過對樓板裂縫的原因分析，結合混凝土的技術性質和樓板構件施工的操作特點，筆者總結出了防治樓板裂縫的一些技術措施，并在公司承建的部分建筑工程建設中得以實施。
3.1 混凝土原材料的控制
混凝土原材料控制方面上盡量選用低熱、干縮值小的水泥。嚴格控制粗細骨料的含泥量及粗骨料粒徑，應選用級配優良的砂、石原材料，嚴格控制砂、石含泥量?；炷劣蒙皯捎弥写稚?，如果砂粒過細，砂的含泥量超過標準，不僅降低強度，也會使混凝土產生裂縫。應選用堿活性小的骨料避免產生堿骨料反應。另外還要加強攪拌站后臺管理，嚴格控制混凝土水泥用量、水灰比和外加劑，混凝土的用水量絕對不能大于配合比設計所給定的用水量。
嚴格控制混凝土原材料中的外加劑的用量。施工過程中減少減水劑使用量，對于早強劑，盡量選用摻三乙醇胺與氯化鈉復合劑，對于氯化鈣類早強劑嚴格控制其用量。
3.2 混凝土干縮裂縫及溫度裂縫的控制
針對混凝土干縮裂縫及溫度裂縫產生的原因，嚴格控制水灰比和控制養護條件，保證養護時間是減輕和防止干縮裂縫的主要手段，在施工過程中，嚴禁在混凝土施工中任意加水和外加劑，注意施工過程板類構件的振搗方法和時間，振搗避免出現漏振和過振。注意混凝土表面的抹壓時間和次數也是控制干縮裂縫和溫度裂縫的主要手段，必要時初凝前進行二次搗固或終凝前表面進行二次抹壓。
另外，要嚴格控制外界溫度因素影響構件的成型過程。降低拌合水、粗骨料的溫度，將澆筑時間安排在低溫季節或夜間，降低澆筑溫度。在混凝土澆筑前，加強模板及支撐剛度，模板用水均勻濕透，避免模板干燥吸水，必要時可采用鋼模板。在高溫季節施工時，應縮短混凝土運輸時間，加快混凝土入倉覆蓋速度，縮短混凝土暴曬時間，并對混凝土運輸工具實施隔熱遮陽，減少混凝土溫度回升。
3.3 要加強現澆樓板澆筑后的養護
施工過程中，不管是任何原因產生的板類構件裂縫，都與養護的方法及時間有直接或者間接的關系。混凝土養護是整個施工過程中必不可少的一個環節，忽視對混凝土的養護，既會降低混凝土的強度，又易使其在硬化過程中失水得不到及時補償而產生裂縫，尤其在高溫下施工，更應經常澆水養護，這樣既可減少溫度產生的裂縫，也可降低由于混凝土的收縮而產生的約束應力，有效控制裂縫。同時，對混凝土地面，也要嚴格按施工順序操作，并加強養護，經常使樓面處于濕潤狀態，也能有效地抑制地面裂縫的產生。冬季施工時，合理的采用電氣加熱法、暖棚法、蒸汽加熱法以及在混凝土拌和水中摻入防凍劑（但氯鹽不宜使用）等方法，合理控制保溫時間和強度，對裂縫能夠有效的控制。
3.4 模板施工過程中的裂縫防治
加強施工縫處理的管理，正確的按照規范和方案處理施工縫。施工縫留置的位置及數量可以根據設計和規范的要求適當增加后澆帶。主體結構的施工速度不能強求過快，科學安排樓層施工作業計劃。在模板安裝時，吊運（或傳遞）上來的材料應做到盡量分散就位，不得過多地集中堆放。安裝上層模板及其支架時，下層樓板應具有承受上層荷載能力，上下層支架的立柱應豎直對準，并鋪設墊板。樓板模板支撐系統要有足夠強度及剛度，防止澆筑混凝土時模板變形，模板支柱底部應墊通長腳手板防止支柱下沉。模板拆除應依據規范強度要求，在拆除過程中，嚴禁隨意扔鋼管、模板沖擊樓板。
3.5 要嚴格控制負彎矩筋的保護層厚度
負彎矩筋應設置鋼筋支撐馬凳并綁牢固，防止操作時踩變形。要盡可能合理和科學地安排好各工種交叉作業時間，以有效減少板鋼筋綁扎后的作業人員數量。應搭設臨時的簡易通道，以供必要的施工人員通行。要安排足夠數量的鋼筋工在混凝土澆筑前及澆筑中及時進行整修，特別是樓板裂縫最容易發生處（四周陽角處、預埋管線處以及大跨度房間處）應重點整修。在澆筑時對裂縫的易發生部位和負彎矩筋受力最大區域，應鋪設臨時性活動條板，擴大接觸面，分散應力，盡力避免上層鋼筋受到重新踩踏變形。
3.6 管線處理
管線在敷設時應盡量避免立體交叉穿越，交叉布線處宜采用線盒，板內管線直徑一般不應大于板厚的1/3，同時在多根線管的集散處宜采用放射形分布，盡量避免緊密平行排列，以確保線管底部的混凝土灌筑順利和振搗密實。對于較粗的管線或多根線管的集散處，應增設垂直于線管的短鋼筋網加強。防止裂縫產生。
結束語
在建筑工程施工過程中，針對樓板裂縫問題，筆者采取了上述一系列技術措施，收到了比較好的效果，樓板裂縫有明顯的減少，保證了施工質量，滿足了業主們日益增高的質量要求。要進一步消除樓板裂縫現象，尚有待不斷提高施工技術和不斷積累施工經驗，采用更為有效的措施來控制樓板裂縫的出現。
參考文獻
[1]混凝土結構設計規范，GB50010-2002，中國建筑工業出版社，2002.3.
[2]傅沛興，混凝土裂縫原因分析，鋼筋混凝土結構裂縫控制指南，北京：化學工業出版社，2004.
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