建筑工程楼板混凝土的裂缝成因及其预防

2010-08-15张廷涛程长涛许昌水利建筑工程有限公司

河南水利与南水北调 2010年3期

□宋莉 □张廷涛 □程长涛（许昌水利建筑工程有限公司）

实践理论分析表明,钢筋混凝土构件基本上都是带裂缝工作的,有些裂缝很细,甚至肉眼看不见,一般对结构的使用无大的危害,允许其存在。有些裂缝在使用荷载或外界物理及化学因素作用下,不断产生和发展引起混凝土碳化、保护层剥落及钢筋锈蚀,使钢筋混凝土强度和刚度受到削弱,耐久性降低,严重时甚至发生垮塌事故,危害结构的正常使用,必须控制。

一、裂缝的成因

（一）原材料的质量导致混凝土裂缝

砂石含泥量超过规定,不仅降低混凝土的强度和抗渗性,还会使混凝土干燥时产生不规则的网状裂缝。砂石的级配差,或砂颗粒过细,用这种材料拌制的混凝土常造成侧面裂缝。碱骨料反应，骨料中含有泥性硅化物质与碱性物质相遇,水、硅反应会生成膨胀的胶质,吸水后造成局部膨胀和拉应力,则构件产生爆裂状裂缝,在潮湿的地方较为多见。

（二）拌合用水及外加剂

拌和用水或外加剂中氯化物等杂质含量较高时，对钢筋锈蚀有较大影响。采用海水或含碱泉水拌制混凝土,或采用含碱的外加剂,可能对碱骨料反应有影响。

（三）施工违反操作规程

常见因素有搅拌、运输时间过长;振捣不良;浇筑速度过快;塑性混凝土下沉;施工缝接茬处理不好;初期养护不当,早期受冻;钢筋骨架构造不当(主箍筋配置、主箍筋间距、主筋搭焊接锚固、辅筋和预埋件问题等);乱踩配筋致使保护层减小;模型板刚度不足;模板支架下沉或失稳;过早拆模等。其中多数属物理性缺陷。

（四）温度变形

混凝土具有热胀冷缩的性质。当环境温度发生变化时,就会产生温度变形,由此产生附加应力,当这种应力超过混凝土的抗拉强度时,就会产生裂缝。

（五）湿度变形

混凝土在空气中结硬时,体积会逐渐减小,一般谓之干缩。收缩裂缝较普遍,常见于现浇墙板式结构、现浇框架结构等,通常是因为养护不良造成。混凝土的收缩值一般为0.2‰～0.4‰。其发展规律是早期快,后期缓慢。因此对于超长的建筑物或构筑物,通常是每隔20～40m设置一道后浇带,或采用在混凝土中掺加微膨胀剂等,这样可基本解决混凝土的早期干缩。

二、改善商品混凝土的性能

目前已普遍采用泵送商品混凝土进行浇筑,但受激烈的市场竞争影响,导致各商品混凝土厂商以采用大粉煤灰掺量,低价位、低性能的混凝土外掺剂,以及细度模数低、含泥量较高的中细砂作为降低价格和成本的主要竞争手段。因此控制好原材料质量,选用高效优质混凝土外掺剂,改善和减小混凝土的收缩值,建立好控制体系,是一项改善商品混凝土质量和性能的根本性工作。另一方面承包商在订购商品混凝土时,应根据工程的不同部位和性质提出对混凝土品质的明确要求,不能片面压价和追求低价格、低成本而忽视了混凝土的品质,导致混凝土性能下降和收缩裂缝增多。同时现场应逐车严格控制好商品混凝土的坍落度检查,以保证混凝土熟料的半成品质量。

三、施工中应采取的主要技术措施

（一）加强楼面上层钢筋网的有效保护措施

钢筋在楼面混凝土板中的抗拉受力,起着抵抗外荷载所产生的弯矩和防止混凝土收缩和温差裂缝产生的双重作用,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混凝土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1m左右。

与此相反,楼面上层钢筋网的有效保护,一直是施工中的一大较难问题。其原因为: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;钢筋离楼层模板的高度较大,无法受到模板的依托保护;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;上层钢筋网的钢筋设置间距过大,甚至不设(仅依靠楼面梁上部钢筋搁置和分离式配筋的拐脚支撑)。

（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混凝土受到较多削弱,从而引起应力集中,容易导致裂缝发生的薄弱部位。当预埋线管的直径较小,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方向时,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,应按技术导则要求增设垂直于线管的短钢筋网加强。建议增设的抗裂短钢筋采用Φ6～Φ8,间距≤150mm,两端的锚固长度应≮300mm。

（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。因此当楼层混凝土浇筑完毕后不足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。除了大开间的混凝土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,就难以闭合,形成永久性裂缝,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,楼层混凝土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,以确保楼面混凝土获得最起码的养护时间。

2.对计划中的临时大开间面积材料吊卸放区域部位(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＞800mm)和格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混凝土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。

3.加强对楼面混凝土的养护。混凝土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混凝土初期伸缩裂缝产生。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,因此楼面混凝土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袋进行一周左右的妥善保湿养护。

四、混凝土裂缝的弥补处理

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做好妥善的裂缝处理工作,然后再进行装修。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。板底裂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(注:当遇到裂缝较宽、受力较大等特殊情况时,建议采用碳纤维布粘贴加强)。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,是目前较理想的弥补措施。