钢筋混凝土板的裂缝分析与防治

2010-08-15贡文献

科学之友 2010年22期

董军，贡文献

（1. 南京军区空军后勤部，江苏南京 210008；2. 空军第五空防工程处，江苏南京 211100）

1 裂缝原因分析

钢筋混凝土板裂缝是一个带有普遍性的质量通病，采取科学的预防措施对保证工程质量，提高结构物的耐久性具有重要意义。根据板的设计断面及支承情况，板的裂缝也各有特征。一般表面可见裂缝有：纵向裂缝、横向裂缝及斜裂缝等。它们的出现不但影响建筑的使用功能，如外观、保温、隔音及防水等，而且影响建筑物的安全与寿命。因此在实际工程中，采取措施减少或控制裂缝是工程技术人员着重解决的问题。现就钢筋混凝土板常见裂缝的特征和原因分析如下：

1.1 板面干缩裂缝

混凝土由固体（水泥、砂子、石子等）、液体（水）和气体（施工过程中残存的空气等）三相体组成，但各种材料的膨胀系数和干缩性质不相同，如水泥石的膨胀系数大于石子的膨胀系数，混凝土在硬化过程中，水泥石的干缩较大，而骨料几乎不变形。因此在周围气温变化下，混凝土中水分蒸发，水泥石中的凝胶体逐渐干缩而产生初始应力，从而引起混凝土的干缩裂缝。又由于板内主筋及分布钢筋对混凝土干缩变形的约束，所以它多呈规则形状，短而较细，位于钢筋之间并与钢筋平行，一般位于表层。

1.2 板面不规则裂缝

在钢筋混凝土板面上局部有时也出现不规则裂缝，多由于混凝土原材料质量不合要求所致。如因水泥凝结或膨胀不正常，则产生既短又不规则的裂缝。这种裂缝多发生在混凝土硬化的早期。骨料中如泥土含量过多，随着混凝土的干燥则产生不规则的网状裂缝。也有碱—骨料反应引起的裂缝，但多发生于潮湿场所并呈爆裂状。

1.3 空心板横向裂缝

钢筋混凝土空心板堆放时，如垫木位置不当，支点上下错开，造成板的悬臂过长或跨中集中荷载过大，一般沿空心板的上表面出现横向断裂。采用翻转模板工艺生产空心板时，常因翻身不注意或堆放不当，造成横向裂缝。另外在运输空心板时，因道路不平、车速过快、车身颠簸等引起空心板的横向裂缝。裂缝特征是横向明显较规则。

1.4 预应力空心板反拱裂缝

采用长线法生产的预应力空心板，如在混凝土强度还没有达到设计规定的数值时就放松钢丝，钢丝回缩使空心板下部产生较大的变形，致使板向上拱起，空心板上表面的混凝土处于受拉状态而出现明显的横向裂缝。

1.5 现浇钢筋混凝土楼板裂缝

现浇钢筋混凝土楼板除有上述两种裂缝发生外，对于刚浇筑的混凝土板，因模板支撑不稳下沉，或施工临时集中堆放较多的材料使楼板随之变形，挠度加大，拆模后出现裂缝。另外，配筋不足，板厚不够，也会造成板的挠度过大，从而在板的底面产生裂缝。这种裂缝的特征是，位置多在板受弯抗拉处，裂缝的大小与长短视荷载的大小而变化，多呈单条而较规则。

1.6 钢筋混凝土雨棚挑檐阳台裂缝

雨棚挑檐和阳台均系悬臂受力，它们出现裂缝的原因有：混凝土强度不足，支撑拆除过早，承受负弯矩钢筋不够等；但最常见的原因是工人在浇筑混凝土时，将负弯矩钢筋踩倒，使其不能承受负弯矩，由此而产生裂缝。其特征是裂缝位置在板支点的顶面，靠近外墙根处，呈横向，且与受力钢筋相垂直，数量少，但影响使用。

1.7 预应力屋面板横向裂缝

屋面板横向裂缝的主要原因有两个：①板面与纵肋的收缩不一致，在温度及太阳辐射作用下，因板面较薄而收缩大，肋的断面大而收缩小，板面就出现拉应力，造成板面裂缝；②肋受预压时，形成反拱，板面出现预拉应力，由于肋的刚度不足，控制力偏高，养护不良等原因，使板面预拉应力超过理论值，上述应力叠加，则引起板面较为普遍的横向裂缝。

2 裂缝预防措施

2.1 设计措施

设计时应注意对房屋四周的阳角处楼面板配筋进行加强，大量工程实践证明，应将负筋沿房间全长配置，并且适当加密加粗，同时也可取消作用较小的屋面阳角处的放射形钢筋，加强双向通常负筋，能较好地解决斜角裂缝——楼板裂缝中数量最多的一种裂缝。

2.2 材料控制

目前现浇板已普遍采用泵送商品混凝土进行浇筑，而泵送混凝土为满足坍落度大、流动性好的泵送要求，易产生水灰比大、局部粗骨料少、砂浆多的现象，使混凝土收缩量大。这就要求合理确定混凝土的配合比和坍落度。在混凝土配合比设计时，应全盘考虑，多用骨料、少用粉料，以减少裂缝发生，坍落度应适当控制，不宜过大，以减少混凝土的收缩值。宜选用合格的、水化热低、收缩小、耐久性好的复合水泥，外加剂的选用一定要慎重，混凝土掺合料的掺量比例应合理。

2.3 施工措施

预埋线管处裂缝、施工荷载较大处裂缝以及板周边处负弯矩裂缝主要是由于施工不当产生的。因此，施工中应注重模板工程、钢筋工程、混凝土工程以及现场施工管理等措施。必须在施工中抓好混凝土强度质量控制工作，事先要做好混凝土配合比设计，施工时，水泥、砂、石、水、外加剂等材料要按照配合比通知单的要求配合，并做好捣固和养护工作；设计图纸中要求使用的钢筋型号、规格、数量要认真核对、检查，防止用错；所有预制板都要在板侧写上该板的型号和生产日期，以防吊装时弄错。对于现浇混凝土板，模板支撑要牢固，保证受力钢筋位置准确；板的厚度要按设计要求严格控制，不宜过薄或超厚，造成板的受力不均。对于预应力混凝土空心板，当采用长线生产工艺时，要根据混凝土的实测强度，按规定严格控制预应力钢筋的控制应力和放张时间。

3 裂缝处理方法

3.1 横向张拉施加预应力加固法

这种方法主要是为增强大型屋面板构件的承载能力。预应力钢筋可采用2φ12，放置在相邻两条主肋的底部，在距主肋的两端各1.5 m处固定，并设置螺栓支架，通过绞紧螺栓使钢筋横向受力，在肋底及肋端各产生一外力，使受弯构件变为偏心受弯构件，以抵消部分正弯矩值，从而增加肋的承载能力。同时由于构件刚度的增加，使原有裂缝不再继续发展。

此法比较简单，不需破坏屋面防水层，不需养护期，对增强梁式构件的抗弯及抗剪能力很有效，并能阻止裂缝继续发展。但不宜用于温度较高的地方，否则在加固部位需作绝热防护措施。

3.2 槽钢托肋加固法

这种方法适宜加固处于高度辐射热附近的大型屋面板构件。具体方法是：在屋面板两个主肋内侧面各加设一根14号槽钢，使各小肋紧搁其上，直接承受屋面传来的荷载，以代替原主肋的作用。为了固定14号槽钢的位置，在两根槽钢之间加设8号槽钢作为水平连系杆。加固时，先将14号槽钢放在屋面板主肋的内侧，两端搁置在屋架上，在支承处用垫板榫紧，当槽钢顶面与小肋底紧贴后，用电焊焊死。两根14号槽钢位置固定后，再焊装8号槽钢水平连系杆，该法施工方便迅速，不停产，且保证质量，适用于轮修工程。因耗钢量大，应作好经济分析。

3.3 半构架加固法

此法适用于加固大型屋面板板肋端斜裂缝宽度较大，已影响支承强度的情况。即用两根12号槽钢搁置在相邻两条主肋端部内侧，其长度为125 cm左右，12号槽钢底横向加焊角钢，形成一个井字形构架，角钢与肋的主筋交叉处用钢板间接相焊，使构架与四条主肋端部联成整体，紧搁在屋架上，以增加肋的搁置长度，改善支座处的传力作用。

施工前，先凿去屋面梁翼缘外板肋底部混凝土保护层，使其露出钢筋，同时在12号槽钢的端部各焊上两根角钢，做成一对半构架，架设在主肋内侧面。构架与屋面梁之间的缝隙用铁板填塞，使角钢面与肋底紧贴，然后焊接两个半构架，并在角钢与相邻二肋主筋间加焊铁板，使构架主肋连成一个整体，最后在封端小肋与槽钢面之间用斜铁板榫紧焊牢。如属天沟边板的加固，除按上述要求加固外，还需用C20混凝土灌实天沟与屋面板之间的空隙。

3.4 预应力斜杆加固法

此法适用于处理大型屋面板主肋出现宽度大于或等于0.15 mm的裂缝。采用两根φ16的Ⅱ级钢筋，用人工建立预应力的方法进行加固。加固前，加固筋（包括加固筋的端杆，采用M20）不必进行冷拉。加固时，钢筋的预应力控制在50 MPa，两端进行张拉。加固后，外露铁件均需防腐处理，先在钢筋上刷冷底子油1遍，411号漆3遍，再用浸透411号沥青漆的麻布条紧缠钢筋（麻布条缠绕时要有搭接头，保证每处断面应有2层），麻布条外面涂刷411号沥青漆两遍。节点的防腐处理也用此法。对于伸出屋面部分的铁件，可用C20细石混凝土包裹。