关于防治现浇楼裂缝的研究

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 [摘要]全现浇钢筋混凝土楼屋面板的裂缝，是 目前 较难克服的质量通病之一。文章 分析 了现浇楼板裂缝产生的原因，探讨了楼板裂缝产生的危害，并提出对现浇楼板裂缝的控制措施。[关键词]混凝土；现浇楼板；裂缝原因；危害；弥补处理；预防措施当前，不论是框架结构的 工业 建筑还是民用住宅楼中，现浇混凝土楼板的工程也是越来越多。长期以来，由于对混凝土裂缝 问题 认识上的偏差，或重视程度不够，混凝土产生裂缝现象十分普遍。混凝土的裂缝问题乃是严重困扰着混凝土楼板施工质量的首要问题。

  一、楼面裂缝的种类及其特征   （一）楼面裂缝的种类   1．结构裂缝。虽然现浇楼板承载力能满足设计要求，但由于预制多孔板改为现浇板后，墙体刚度相对增大，楼板刚度相对减弱。因此在一些薄弱部位和截面突变处，往往容易产生一些结构性裂缝。例如：墙角应力集中处的45°斜裂缝，板端负弯矩较大处的板面裂缝等。   2．温差裂缝。由于温度变化，混凝土热胀冷缩而形成的裂缝，此类裂缝一般集中在东西单元的房间以及屋面层和上部楼层的楼板。   3．收缩裂缝。混凝土在塑性收缩、硬化收缩、碳化收缩、失水收缩过程中易形成各种收缩裂缝。   （二）楼面裂缝的特征   裂缝的位置取决于两个因素，一是约束，二是抗拉能力。对楼板来说，约束最大的位置在四个转角处，因为转角处梁或墙的刚度最大，它对楼板形成的约束也最大。同时沿外墙转角处因受外界气温 影响 ，楼板成为收缩变形最大的部位。一般来说，楼板内配筋都按平行于楼板的两条相邻边而设置，也就是说，转角处夹角平分线方向的抗拉能力最为薄弱。故大多数板上裂缝都出现在沿外墙转角处，而且呈45°斜向放射状。   二、现浇楼板裂缝产生的原因   现浇混凝土楼板裂缝产生的原因是多方面的，概括起来主要有以下几点：   （一）材料选用方面的因素   1．水泥品种。水泥的选择是关系到收缩问题的关键。不同品种水泥的收缩值取决于C3A、SO3、石膏的含量及水泥细度等。而且，随着高强混凝土的 应用 ，水泥的标号等级要求也就相应提高，水泥用量也就会增加，产生的水化热就越高，混凝土的收缩变形也越大。   2．外加剂应用不当也会引起的裂缝。由于施工工期的需要，一般都会使用化学外加剂的，但外加剂应用不当会直接引起混凝土多种质量问题，并且外加剂的使用也会增大混凝土收缩的变化率，如掺减水剂用于改变混凝土和易性。高效减水剂的减水作用随时间延长而降低，这是坍落度损失的主要原因，由于高效减水剂吸附在水泥颗粒表面或早期水化物上，它或是被水化物包围，或是与水化物反应而被消耗掉，变得不能发挥分散能力，水泥颗粒间斥力减小，造成水泥颗粒凝聚，使混凝土坍落度减小，造成混凝土拌和物坍落度损失过大或短期内完全丧失流动性，这类问题在混凝土生产行业中会经常遇到，程度轻的会引起混凝土施工困难，混凝土表面会出现收缩裂缝。   3．混凝土配合比。在原料一定的条件下，水灰比对混凝土收缩有很大的影响。混凝土收缩主要取决于单位用水量和水泥用量，而用水量的影响比水泥用量大；在用水量一定内条件下，混凝土收缩随水泥用量的增大而加大，反之增大的幅度较小；在水灰比一定条件下，混凝土收缩率随水灰比的增加而明显增大；在水灰比相同条件下，混凝土干缩随砂率增大而加大，但增大的幅度较小。影响砼的收缩而产生裂缝原因包括单位用水量、单位水泥用量、水灰比、砂率等控制参数。   （二）施工方面的因素   1．配筋、楼板厚度、施工工艺不合标准。部分施工单位在施工中，为了节省施工的材料成本和节省人工费，在施工过程中往往是没能按照设计要求及有关规范进行施工，钢筋安放位置不正确、钢筋间距偏大、楼板浇筑时厚度控制不符合设计要求、浇筑震捣不密实等原因也容易导致楼板产生裂缝。   2．施工时模板的处理。模板施工因素对产生的影响主要是由于以下几方面产生的：（1）由于楼板模板支撑刚度不够，梁板支撑刚度差异或模板挠度过大，造成模板支撑下沉变形过大；（2）如果模板支撑的稳定性不够，在施工期间过度震动使支撑刚度变异部位出现多次瞬间相对位移，这样也会引起楼板的裂缝；（3）拆模过早，在混凝土没有完全硬化的时候就进行拆模板，混凝土硬化前过早承载或受到振动，很容易产生裂缝。   3．钢筋保护层偏大。施工浇注混凝土时为铺设架板，施工人员在钢筋上踩踏，致使板面负筋下沉混凝土保护层厚度偏大，引起板面开裂。特别是负弯矩钢筋没有通长配置时，裂缝往往会出现在负弯矩钢筋的端部，沿板边缘近似成直线 发展 。   4．保护措施不到位。混凝土浇注后，没有按规定的要求进行养护，导致楼板收缩开裂。（1）养护不及时，使混凝土养护初期过早脱水，使混凝土出现干缩。（2）混凝土养护初期受冻。（3）楼板施工完成后，混凝土终凝初期，施工机具和材料集中，或过早进人下道工序施工，造成较大施工荷载和震动，使其产生裂缝。   （三）气温、空气等环境因素导致楼板裂缝   现在楼板在周围气温、空气等环境因素的影响下，也会产生裂缝的。（1）空气的相对湿度越低，混凝土收缩越大。（2）空气温度升高，混凝土的收缩随之增大。（3）长期风吹、日晒也会使混凝土收缩增大。   三、楼板裂缝产生的危害   混凝土是多组分复合材料，在温度和湿度变化的条件下，硬化并产生体积变形。由于各种材料变形不一致，互相约束而产生初始应力，造成骨料与水泥粘结面或水泥本身之间出现肉眼看不见的微细裂缝，我们一般称微裂。这种微细裂缝的分布是不规则的，互不连贯，但在荷载作用下或进一步产生温度变化，养护不到位失水干缩的情况下，裂缝开始扩展，并逐渐互相连通，从而出现较大的肉眼可见裂缝，成为宏观裂缝，严重的形成楼板上下贯通缝，这就成为有害裂缝。这样的裂缝将对结构的承载力，防火性、抗渗性、抗钢筋锈蚀性、抗化学侵蚀性等耐久性能产生严重的危害。   （一）影响结构承载力和使用安全性   对于受弯构件的楼板，尽管受弯区允许有宽度在一定范围内的裂缝存在，但是裂缝对结构承载力的影响是不可忽视的，尤其是一些使用者在装修时又给地面增加了很多设计者没有考虑的荷载时。   （二）影响结构的防水性   楼板产生裂缝，除了影响结构安全性外，对使用者所带来的最直接的问题是渗漏水的危害，尤其是在没有做防水的房间表现突出。   （三）严重影响结构的耐久性和使用寿命   化学侵蚀、冻融循环、碳化、钢筋锈蚀、碱集料反应等，都会对混凝土结构体产生破坏作用。这些破坏作用的发生或进行的快慢，除了受混凝土自身材料性质的影响外，裂缝就是一个重要的影响因素。一般从结构拆模到装修完成，要经过2—3个月的时间，有的大型工程还要跨年施工。这时空气中的CO2、SO2气体及雨水等就会顺着裂缝进入混凝土内部，促成钢筋锈蚀的加快；碱集料反应及碳化速度的加快进行；从而引起耐久性的下降和缩短建筑物的使用寿命。四、施工中应采取的主要技术措施   楼面裂缝的发生除以阳角45度斜角裂缝为主外，其他还有较常见的两类:一类是预理线管及线管集散处，另一类为施工中周转材料临时较集中和较频繁的吊装卸料堆放区域。现从施工角度进行综合 分析 ，并分类采取以下几项主要技术措施：   （一）重点加强楼面上层钢筋网的有效保护措施   钢筋在楼面砼板中的抗拉受力，起着抵抗外荷载所产生的弯矩和防止砼收缩和温差裂缝发生的双重作用，而这一双重作用均需钢筋处在上下合理的保护层前提下才能确保有效。在实际施工中，楼面下层的钢筋网在受到砼垫块及模板的依托下保护层比较容易正确控制。但当垫块间距放大到1．5m时，钢筋网的合理保护层厚度就无法保障，所以纵横向的垫块间距限制在lm左右。与此相反，楼面上层钢筋网的有效保护，一直是施工中的较难解决的 问题 。其原因为：（1）板的上层钢筋一般较细较软，受到人员踩踏后就立即弯曲、变形、下坠；（2）钢筋离楼层模板的高度较大，无法受到模板的依托保护；（3）各工种交叉作业，造成施工人员众多、行走十分频繁，无处落脚后难免被大量踩踏；（4）上层钢筋网的钢筋小撑马设置间距过大，甚至不设(仅依靠楼面梁上部钢筋搁置和离式配筋的拐脚支撑)。上述四种原因中，后二种原因在施工中必须大大加以改进，对于最后一个原因，根据大量的施工实践，建议楼面双层双向钢筋 (包括分离式配置的负弯矩短筋)必须设置钢筋小撑马，其纵横向间距不应大于700mm(即每平方米不得少于2只)，特别是对于Ф8一类细小钢筋，小撑马的间距应控制在600mm以内 (即每平方米不得少于3只)，才能取得较好的效果。对于第3条原因，可采取下列综合措施加以解决：   1．尽可能合理和 科学 地安排好各工种交叉作业时间，在板底钢筋绑扎后，线管予埋和模板封镶收头应及时穿插并争取全面完成，做到不留或少留尾巴，以有效减少板面钢筋绑扎后的作业人员数量；在楼梯、通道等频繁和必须的通行处应搭设 (或铺设)临时的简易通道，以供必要的施工人员通行；   2．加强 教育 和管理，使全体操作人员充分重视保护板面上层负筋的正确位置，必须行走时，应自觉沿钢筋小马撑支撑点通行，不得随意踩踏中间架空部位钢筋；   3．安排足够数量的钢筋工 (一般应不少于3～4人或以上)在砼浇筑前及浇筑中跟踪及时进行整修，特别是支座端部受力最大处以及楼面裂缝最容易发生处 (四周阳角处、预埋线管处以及大跨度房间处)应重点整修；   4．砼工在浇筑时对裂缝的易发生部位和负弯矩筋受力最大区域，应铺设临时性活动挑板，扩大接触面，分散应力，尽力避免上层钢筋受到重新踩踏变形。   （二）预埋线管处的裂缝防治   预埋线管，特别是多根线管的集散处是截面砼受到较多削弱，从而引起应力集中，容易导致裂缝发生的薄弱部位。当预理线管的直径较小，并且房屋的开间宽度也较小，同时线管的敷设走向又不重于 (即垂直于)砼的收缩和受拉方向时，一般不会发生楼面裂缝。反之，当预埋线管的直径较大，开间宽度也较大，并且线管的敷设走向又重合于 (即垂直于)砼的收缩和受拉力向时，就很容易发生楼面裂缝。因此对于较粗的管线或多根线管的集散处，应按技术导则3的第4条要求增设垂直于线管的短钢筋网加强。根据经验，增设的抗裂短钢筋采用Ф6—Ф8，间距≤150，两端的锚固长度应不小于300mm。线管在敷设时应尽量避免立体交叉穿越，交叉布线处可按技术导则3的第4条采用线盒，同时在多根线管的集散处宜采用放射形分布，尽量避免紧密平行排列，以确保线管底部的砼灌筑顺利和振捣密实。并且当线管数量众多，使集散口的砼截面大量削弱时，宜按予留孔洞构造要求在四周增设上下各2Ф12的井字形抗裂构造钢筋。   （三）材料吊卸区域的楼面裂缝防治    目前 在主体结构的施工过程中，普遍存在着质量与工期之间的较大矛盾。一般主体结构的楼层施工速度平均为5—7d左右一层，最快时甚至不足5d一层。因此当楼层砼浇筑完毕后不足24h的养护时间，就忙着进行钢筋绑扎、材料吊运等施工活动，这就给大开间部位的房间雪上加霜。除了大开间的砼总收缩值较小开间要大的不利因素外，更容易在强度不足的情况下受材料吊卸冲击振动荷载的作用而引起不规则的受力裂缝。并且这些裂缝一旦形成，就难于闭合，形成水久性裂缝，这种情况在高层住宅主体快速施工时较常见。对这类裂缝的综合防治措施如下：    1．主体结构的施工速度不能强求过快，楼层砼浇筑完后的必要养护 (一般不宜≤24h)必须获得保证。主体结构阶段的楼层施工速度宜控制在6—7d一层为宜，以确保楼面砼获得最起码的养护时间；   2．科学安排楼层施工作业计划，在楼层砼浇筑完毕的24h以前，可限于做测量、定位、弹线等准备工作，最多只允许暗柱钢筋焊接工作，不允许吊卸大宗材料，避免冲击振动。24h以后，可先分批安排吊运少量小批量的暗柱和剪力墙钢筋进行绑扎活动，做到轻卸、轻放，以控制和减小冲击振动力。第3d方可开始吊卸钢管等大宗材料以及从事楼层墙板和楼面的模板正常支模施工。在模板安装时，吊运 (或传递)上来的材料应做到尽量分散就位，不得过多地集中堆放，以减少楼面荷重和振动。   3．对计划中的临时大开间面积材料吊卸堆放区域部位(一般约40m2左右)的模板支撑架在搭设前，就预先考虑采用加密立杆 (立杆的纵、横向间距均不宜大于800mm )和搁栅增加模板支撑架刚度的加强措施，以增强刚度，减少变形来加强该区域的抗冲击振动荷载，并应在该区域的新筑砼表面上铺设旧木模加以保护和扩散应力，进一步防止裂缝的发生。   4．加强对楼面砼的养护。砼的保湿养护对其强度增长和各类性能的提高十分重要，特别是早期的妥善养护可以避免表面脱水并大量减少砼初期伸缩裂缝发生。但实际施工中，由于抢赶工期和浇水将 影响 弹线及施工人员作业，因此楼面砼往往缺乏较充分和较足够的浇水养护延续时间。为此，施工中必须坚持覆盖麻袋或草包进行一周左右的妥善保湿养护，并建议采用喷养护液进行养护，达到降低成本和提高工效，并可避免或减少对施工的影响。   五、对裂缝的弥补处理   在采取了上述综合性防治措施后，由于各种原因仍可能有少量的楼面裂缝发生。当这些楼面裂缝发生后，应在楼地面和天棚粉刷之前预先作好妥善的裂缝处理工作，然后再进行装修。根据笔者的施工经验，住宅楼地面上部的粉刷找平层较厚，可以通过在找平层中增设钢丝网、钢板网或抗裂短钢筋进行加强，并且上部常被木地板等装饰层所遮盖，问题相对较小。但板底则粉刷层较薄，并且通常无吊顶遮盖，更易暴露裂缝，影响美观并引起投诉，所以板底更应妥善处理。板底袭缝宜委托专业加固单位采用复合增强纤维等材料对裂缝作粘贴加强处理。复合增强纤维的粘贴宽度以350—400mm为宜，既能起到良好的抗拉裂补强作用，又不影响粉刷和装饰效果，是目前较理想的裂缝弥补措施。   以上几种 方法 由于受到不同条件的限制，故应以提高楼板含钢率为主，并可以有针对性地在外墙转角楼板处增配放射性配筋，提高部分外墙的保温隔热标准。特别是对外墙转角处的里墙面，要采用加贴保温隔热材料的办法，使温差对楼板变形带来的影响，减少到最低限度。   另外，在施工过程中，还要适当地施工速度，严格施工操作程序，不盲目赶工。杜绝过早上传、上荷载和过早拆模。做到科学施工，坚决摒弃违反科学的蛮干的做法。只有这样，才能使当前民用建筑楼板结构裂缝的这一质量顽症得到有效遏制。