浅谈现浇混凝土楼板裂缝产生的主要原因与防治
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作者: 时佰雷 翟健 曹猛
摘 要：笔者通过多年的施工现场经验积累，并查阅了相关的技术专业书籍，对现浇混凝土楼板裂缝产生的主要原因结合实例进行了分析，并结合混凝土的技术性质和楼板施工的操作特点，提出了防治楼板裂缝的一些技术措施，并在公司多次工程建设中得以实施。
关键词：混凝土；楼板裂缝；原因；防治
中图分类号： U412.1 文献标识码:A
1 前言
混凝土在结构构件中最主要的缺点是抗拉能力差、脆性大、容易开裂。我国现行建筑设计规范采用限制构件裂缝宽度的办法来保障混凝土结构的正常使用。混凝土结构或构件出现裂缝，有的破坏结构整体性，降低刚度，使变形增大，不同程度地影响结构承载力、耐久性；有的虽对承载力无多大影响，但会引起钢筋锈蚀，降低钢筋的耐久性，或发生渗漏，影响使用及结构美观；同时造成使用者对结构构件产生不安全感。因此，应根据裂缝发生原因、性质、特征、大小、部位，结构受力情况和使用要求，区别情况，及时地进行治理。近年来，在工业与民用建筑项目中，由于现浇混凝土板构件裂缝而引起业主的投诉较多。
现浇混凝土楼板通常都是带缝工作的，混凝土工程中楼板等构件裂缝问题在一定的范围内也是可以接受的，只是要采取有效的措施将其危害程度控制在一定的范围之内。但在施工中应尽量采取有效措施控制裂缝产生，使结构尽可能不出现裂缝或尽量减少裂缝的数量和宽度，尤其要尽量避免有害裂缝的出现，从而确保工程质量。通过多年的施工现场经验，对于现浇混凝土板类构件，结合一些实例，总结了混凝土板开裂的主要原因，本文仅对混凝楼板类构件产生裂缝的部分原因和处理措施进行探讨。
2 裂缝原因分析
建筑工程施工过程中混凝土板构件开裂可以说是建筑施工过程中最常见的质量通病，经常困扰着工程技术人员，特别是混凝土楼板开裂。实际上，如果采取一定的设计和施工措施，很多裂缝是可以克服和控制的。混凝土裂缝的成因复杂而繁多，甚至多种因素相互影响，但每一条裂缝均有其产生的一种或几种主要原因，但混凝土在工程中会因为各种原因产生不同类型裂缝
2.1 混凝土原材料原因引起的裂缝
在工程施工过程中，混凝土原材料是引起构件裂缝主要的原因。例如，混凝土配合比在原料一定的条件下，混凝土配合比对收缩有很大的影响，包括单位用水量、单位水泥用量、水灰比、砂率及灰浆比等参数。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。在用水量一定的条件下，混凝土收缩随水泥用量的增大而加大，但增大的幅度较小；在水灰比一定的条件下，混凝土收缩随水灰比的增加而明显增大；在配合比相同条件下，混凝土干缩随砂率增大而加大，但增大的幅度较小。砂、石骨料含泥量过大，会造成混凝土收缩增大。骨料颗粒级配不良，容易造成混凝土收缩的增大，诱导裂缝的产生。
另外，外加剂的种类和掺量亦是混凝土构件开裂的有关因素。掺用化学外加剂会使混凝土收缩有不同程度的增大。掺减水剂用于改善混凝土和易性，增大坍落度。掺减水剂的混凝土收缩值略大于不掺减水剂的混凝土。掺减水剂用于减水，提高强度或节约水泥，混凝土掺减水剂后收缩接近或小于不掺的收缩值。掺氯化钙早强剂的混凝土收缩比不掺的明显增大，随氯化钙掺量的增大而成倍增长。而掺三乙醇胺与氯化钠复合剂混凝土收缩比不掺的大，但增大的幅度比掺氯化钙早强剂的要小。
2.2 混凝土的干缩裂缝
对于钢筋混凝土楼板这一类构件，板厚通常很小，一般为80mm～120mm，其截面积小，混凝土干缩裂缝通常是板开裂的主要原因。干缩裂缝是混凝土在硬化过程中由于水分蒸发、体积逐渐缩小而产生收缩裂缝；在施工过程中，有时因为混凝土施工配合比不当，致使施工水灰比掌握不恰当，造成水灰比偏大混凝土过稀，混凝土振捣后局部表面集中了较多水分、砂浆，因遇天晴日晒、现场风速较大等情况，使混凝土表面水分蒸发较快，内部损失慢，因此产生表面收缩大、内部收缩小的不均匀收缩，表面收缩变形受到内部混凝土的约束，致使表面混凝土承受拉力，当表面混凝土承受拉力超过其抗拉强度时，产生干缩裂缝。另外，在实际施工过程中，新混凝土表面没有很好地养护或养护时间欠合适均匀以及养护不全面，局部失水过多过快也都会造成干缩裂缝。经过试验对比，在水灰比一定的条件下，混凝土收缩随水灰比的增加而明显增大。
在工程实践过程中，由于水灰比不当引起的干缩裂缝，通常表现为平行于楼板短边和长边的裂缝，这类裂缝常出现在楼板中部，多发生于楼板整体连续浇注的工程中。
2.3 混凝土的温度裂缝
混凝土具有热胀冷缩性质，当外部环境或结构内部温度发生变化，混凝土将发生变形，若变形遭到约束，则在结构内将产生应力，当应力超过混凝土抗拉强度时即产生温度裂缝。在某些大跨径梁中，温度应力可以达到甚至超出活载应力。温度裂缝区别其它裂缝最主要特征是将随温度变化而扩张或合拢。引起板类构件温度裂缝变化主要原因与大体积混凝土的温度裂缝有所不同。大体积混凝土通常受到水泥水化放热，致使内部温度很高，内外温差太大，致使表面出现裂缝。现浇混凝土楼板等构件的温度裂缝成因主要受到气温、养护温度等外界因素影响。例如，蒸汽养护或冬季施工时施工措施不当，混凝土骤冷骤热，内外温度不均，易出现裂缝。屋面、墙面受太阳曝晒后，温度明显高于其它部位，温度梯度呈非线形分布。由于受到自身约束作用，导致局部拉应力较大，出现裂缝。日照和下述骤然降温是导致结构温度裂缝的最常见原因。突降大雨、冷空气侵袭、日落等可导致结构外表面温度突然下降，但因内部温度变化相对较慢而产生温度梯度。另外，钢制预埋件与钢筋或其它钢制件联结时，若焊接措施不当，铁件附近混凝土容易烧伤开裂。采用电热张拉法张拉预应力构件时，预应力钢材温度可升高至350℃，混凝土构件也容易开裂。
在工程时间过程中，温度裂缝通常表现为温度裂缝表现为45度斜裂缝，该类裂缝主要分布在房屋四角及内外墙交接角部，且大多数裂缝穿透楼板。
2.4 养护不足引起的楼面裂缝
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。板类构件的养护不足是现实施工过程中的通病。混凝土养护中主要存在过早养护、过迟养护、后期养护不足和混凝土养护初期受冻等养护问题。过早养护会影响混凝土的胶结能力。过迟养护，由于受风吹日晒,混凝土板表面游离水分蒸发过快，水泥缺乏必要的水化水，而产生急剧的体积收缩，此时混凝土早期强度低，不能抵抗这种应力而产生开裂。特别是夏、冬两季，因昼夜温差大，养护不当最易产生温差裂缝。后期养护不够，使混凝土碳化加剧，造成碳化收缩。混凝土养护初期受冻产生裂缝，通常伴随着板混凝土强度不足等结构问题。
另外，目前国内工程主体结构的施工速度，一般主体结构的楼层施工速度为7天左右一层，最快时甚至不足5天一层。因此当楼板混凝土浇筑完毕后不足24小时的养护时间，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。除了大开间的总收缩值较大的不利因素外，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，这种情况在抢工期时较常见。
2.5 施工缝
建筑工程主体工程梁板浇筑过程中，为了满足施工分段及施工工艺的要求，通常要按照规范和方案的要求预留施工缝。后浇带施工过程中，有些单位后浇带不完全按设计要求施工，例如施工未留企口缝、板的后浇带不支模板、疏松混凝土未彻底凿除等都可能造成板面的裂缝。另外，在施工过程中，常常出现浇筑不连贯，顺序不合理，出现施工“冷缝”或施工缝处理不当。造成后期在施工缝位置出现贯通缝，直接形成质量问题。
例如某户在顶板发现平行于横轴的裂缝，上下贯通，经现场检查并委托检测该裂缝最大宽度0.22mm，混凝土强度、纵向受力钢筋和钢筋保护层厚度均符合要求，经查阅施工日志等有关资料，发现该裂缝与施工中流水段的划分位置相吻合，根据裂缝形态及走向分析，为两次浇筑混凝土接槎处的裂缝。裂缝产生原因为浇筑混凝土楼板时，流水段施工中留设的施工缝未能按照施工工艺规程处理好。新旧混凝土未能紧密结合，混凝土自身干缩，收缩到一定程度在混凝土接槎处产生裂缝。
2.6 模板及支撑和荷载问题引起的裂缝
模板施工过程中，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；施工期间过度震动和其他人为因素使支撑刚度变异部位出现多次瞬间相对位移；拆模过早，混凝土硬化前过早承载或受到振动；模板缝隙不严实造成漏浆、渗水。以上都是模板及支撑施工中造成板构件开裂的主要原因。在混凝土未达到规定强度前过早拆模，或者在混凝土未达到终凝时间就上荷载，都可能直接造成混凝土楼板的弹性变形，导致楼板产生内伤或断裂。施工中不注意钢筋的保护，如把板面负筋踩弯，将会造成支座的负弯矩，导致板面出现裂缝。此外，大梁两侧的楼板不均匀沉降也会使支座产生负弯矩造成横向裂缝。
2.7 负弯矩筋保护层过大引起的裂缝
负弯矩钢筋在楼板中的抗拉受力，起着抵抗外荷载所产生的负弯矩和防止混凝土收缩和温度裂缝发生的双重作用，而这一双重作用均需钢筋处在合理的保护层前提下才能确保有效。在施工过程中由于施工工艺不当，致使负弯矩筋被踩踏下去，保护层过大，使板在负弯矩区产生裂缝。
2.8 预埋管线
预埋管线也是造成板构件的开裂的主要原因之一。特别是多根管线集散处的混凝土截面受到较多削弱，从而引起应力集中，容易导致裂缝发生。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）混凝土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）混凝土的收缩和受拉力向时，就很容易发生楼面裂缝。这类裂缝位于板内埋设线管的地方，裂缝分布沿线管走向。裂缝常常上下贯通，缝宽较大。
3 楼板裂缝的防治
通过对楼板裂缝的原因分析，结合混凝土的技术性质和楼板构件施工的操作特点，笔者总结出了防治楼板裂缝的一些技术措施，并在公司承建的部分建筑工程建设中得以实施。
3.1 混凝土原材料的控制
混凝土原材料控制方面上尽量选用低热、干缩值小的水泥。严格控制粗细骨料的含泥量及粗骨料粒径，应选用级配优良的砂、石原材料，严格控制砂、石含泥量。混凝土用砂应采用中粗砂，如果砂粒过细，砂的含泥量超过标准，不仅降低强度，也会使混凝土产生裂缝。应选用碱活性小的骨料避免产生碱骨料反应。另外还要加强搅拌站后台管理，严格控制混凝土水泥用量、水灰比和外加剂，混凝土的用水量绝对不能大于配合比设计所给定的用水量。
严格控制混凝土原材料中的外加剂的用量。施工过程中减少减水剂使用量，对于早强剂，尽量选用掺三乙醇胺与氯化钠复合剂，对于氯化钙类早强剂严格控制其用量。
3.2 混凝土干缩裂缝及温度裂缝的控制
针对混凝土干缩裂缝及温度裂缝产生的原因，严格控制水灰比和控制养护条件，保证养护时间是减轻和防止干缩裂缝的主要手段，在施工过程中，严禁在混凝土施工中任意加水和外加剂，注意施工过程板类构件的振捣方法和时间，振捣避免出现漏振和过振。注意混凝土表面的抹压时间和次数也是控制干缩裂缝和温度裂缝的主要手段，必要时初凝前进行二次捣固或终凝前表面进行二次抹压。
另外，要严格控制外界温度因素影响构件的成型过程。降低拌合水、粗骨料的温度，将浇筑时间安排在低温季节或夜间，降低浇筑温度。在混凝土浇筑前，加强模板及支撑刚度，模板用水均匀湿透，避免模板干燥吸水，必要时可采用钢模板。在高温季节施工时，应缩短混凝土运输时间，加快混凝土入仓覆盖速度，缩短混凝土暴晒时间，并对混凝土运输工具实施隔热遮阳，减少混凝土温度回升。
3.3 要加强现浇楼板浇筑后的养护
施工过程中，不管是任何原因产生的板类构件裂缝，都与养护的方法及时间有直接或者间接的关系。混凝土养护是整个施工过程中必不可少的一个环节，忽视对混凝土的养护，既会降低混凝土的强度，又易使其在硬化过程中失水得不到及时补偿而产生裂缝，尤其在高温下施工，更应经常浇水养护，这样既可减少温度产生的裂缝，也可降低由于混凝土的收缩而产生的约束应力，有效控制裂缝。同时，对混凝土地面，也要严格按施工顺序操作，并加强养护，经常使楼面处于湿润状态，也能有效地抑制地面裂缝的产生。冬季施工时，合理的采用电气加热法、暖棚法、蒸汽加热法以及在混凝土拌和水中掺入防冻剂（但氯盐不宜使用）等方法，合理控制保温时间和强度，对裂缝能够有效的控制。
3.4 模板施工过程中的裂缝防治
加强施工缝处理的管理，正确的按照规范和方案处理施工缝。施工缝留置的位置及数量可以根据设计和规范的要求适当增加后浇带。主体结构的施工速度不能强求过快，科学安排楼层施工作业计划。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。安装上层模板及其支架时，下层楼板应具有承受上层荷载能力，上下层支架的立柱应竖直对准，并铺设垫板。楼板模板支撑系统要有足够强度及刚度，防止浇筑混凝土时模板变形，模板支柱底部应垫通长脚手板防止支柱下沉。模板拆除应依据规范强度要求，在拆除过程中，严禁随意扔钢管、模板冲击楼板。
3.5 要严格控制负弯矩筋的保护层厚度
负弯矩筋应设置钢筋支撑马凳并绑牢固，防止操作时踩变形。要尽可能合理和科学地安排好各工种交叉作业时间，以有效减少板钢筋绑扎后的作业人员数量。应搭设临时的简易通道，以供必要的施工人员通行。要安排足够数量的钢筋工在混凝土浇筑前及浇筑中及时进行整修，特别是楼板裂缝最容易发生处（四周阳角处、预埋管线处以及大跨度房间处）应重点整修。在浇筑时对裂缝的易发生部位和负弯矩筋受力最大区域，应铺设临时性活动条板，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。
3.6 管线处理
管线在敷设时应尽量避免立体交叉穿越，交叉布线处宜采用线盒，板内管线直径一般不应大于板厚的1/3，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，以确保线管底部的混凝土灌筑顺利和振捣密实。对于较粗的管线或多根线管的集散处，应增设垂直于线管的短钢筋网加强。防止裂缝产生。
结束语
在建筑工程施工过程中，针对楼板裂缝问题，笔者采取了上述一系列技术措施，收到了比较好的效果，楼板裂缝有明显的减少，保证了施工质量，满足了业主们日益增高的质量要求。要进一步消除楼板裂缝现象，尚有待不断提高施工技术和不断积累施工经验，采用更为有效的措施来控制楼板裂缝的出现。
参考文献
[1]混凝土结构设计规范，GB50010-2002，中国建筑工业出版社，2002.3.
[2]傅沛兴，混凝土裂缝原因分析，钢筋混凝土结构裂缝控制指南，北京：化学工业出版社，2004.
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