现浇钢筋混凝土楼板裂缝分析与控制

彭 亮

钢筋混凝土已被广泛地运用在建筑工程的各个领域,但随之而来的弊病——裂缝影响着构件的外观、结构安全及使用寿命。2006年春季,我公司施工的北京市顺义南彩温泉度假酒店附楼工程,建筑面积6 015 m2,4层框架结构,层高3.6 m,房间跨度5.8 m,楼板厚度为120 mm;结构施工过程中发现楼板出现裂缝,通过对楼板裂缝的分析研究,发现楼板裂缝产生的原因主要有板薄、钢筋含量少、材料的集中堆放、模板沉降、养护不及时、商品混凝土原材料等;针对该项目出现的具有代表性的裂缝,文章中分析原因并提出整改措施。

1 设计原因

1.1 楼板的板厚及混凝土等级

本工程中房间跨度为5.8 m,按照规范要求,楼板的设计厚度的范围为120 mm～130 mm;该工程楼板的设计厚度为120 mm,刚满足规范要求,但是设计将水、电线管暗埋于楼板内,管线又在楼板内交叉敷设,这样削弱后的楼板的有效厚度就不能满足规范规定,楼板厚度相对较薄,在后期水化硬化过程中导致楼板开裂。设计要求为“强柱弱梁”,柱子混凝土等级一般比板的混凝土等级高2级,为保证柱子强度不减弱,柱节点核心区混凝土强度单独浇筑,这样与梁板的混凝土在后期硬化过程中,由于两者强度差别较大,后期收缩变形量不一致,导致柱子周边楼板出现裂缝。必要时加厚楼板和缩小梁板与柱混凝土等级是减少抑制裂缝的有效方法。

1.2 钢筋设置

1)构造配筋。本工程中楼板只设置底筋双向Φ 10,没有设置上层钢筋网,楼板混凝土在后期水化硬化过程中,由于上下层混凝土的变形量不一致,而且楼板上下表面抵抗变形能力也不一样,造成楼板开裂;通过查阅得知,对钢筋混凝土楼板宜设置双层构造配筋,配筋率要提高,不宜低于0.5%,同时宜采取直径较小,间距不大于150 mm的配筋,以提高钢筋混凝土的极限拉伸变形值和分散收缩应力。2)阳角配筋。最常见、最普遍和数量最多的裂缝出现在房屋四周阳角处的房间离开阳角1 m左右,主要原因是混凝土的收缩特性和温差双重作用引起的,并且愈靠近屋面处裂缝愈大,通过实践证明,建议设计单位对阳角处楼面板配筋时进行加强,负弯矩筋不切断,沿房间全长配置,并且适当的加密加粗,可以有效地减少这类裂缝的产生。

2 施工原因

1)钢筋保护层。在实际施工中楼面下层的钢筋网片保护层垫块比较容易控制,而上层钢筋一般较细:a.受作业人员踩踏后立即弯曲、变形、下坠;b.各工种交叉作业,施工人员多,大量踩踏上层钢筋;c.垫块绑扎不牢固,容易松动;d.马凳支撑设置较远,钢筋容易变形,而且在混凝土浇筑过程中又不及时校正钢筋位置。以上四种原因都可能导致上层钢筋保护层加大,由于钢筋位移不能满足楼板上层混凝土抵抗拉力,造成楼板表皮收缩开裂,建议:合理安排工序;加强技术交底。

2)预埋管线。本工程为工建,设备管线较多,自身楼板厚度较薄,又没有对管线周边混凝土进行抗裂处理,导致混凝土出现裂缝。预埋线管管径较小,而且房间开间宽度也较小,线管的敷设不重合,一般不会发生楼面开裂,反之,楼面容易产生裂缝,根据经验增设抗裂短钢筋,一般采用Φ 6～Φ 8,间距不大于150 mm,两端的锚固长度不小于300 mm。线管在敷设时应尽量避免立体交叉穿越,交叉布线处尽可能采用线盒,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,以确保线管底部的混凝土振捣密实。

3)材料集中堆放。在主体结构施工过程中,普遍存在着质量与进度之间的矛盾,一般主体结构施工一层的时间为5 d～7 d左右,最快时甚至不到5 d就达到一层。当楼层混凝土浇筑完毕后不足24 h养护时间就忙着进行材料吊运、钢筋绑扎等施工活动,容易引起在混凝土扰动,混凝土强度不足的情况下,受材料吊卸冲击振动荷载作用而产生裂缝,为了赶工期,本工程在楼板浇筑完毕混凝土初凝后就进行流水施工,吊运材料集中堆放,事先没有计划材料堆放房间模板的加固,造成混凝土因强度低不能满足施工冲击荷载,产生裂缝。

4)混凝土振捣。不正确的振捣方式可能造成混凝土分层离析、表面浮浆,而使混凝土面层开裂或造成混凝土砂浆大量向低处流淌,致使产生不均匀沉降收缩,在结构薄厚交界处出现裂缝,施工人员又没有做好二次振捣和多次抹面,让塑性裂缝和干缩裂缝及时得到愈合;如果不对混凝土进行二次振捣和多次抹面,混凝土表面不可避免的出现裂缝,裂缝从表皮向内部扩展,由于应力集中,最终可能出现贯穿性的透缝。

5)混凝土养护。混凝土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造成混凝土初期收缩裂缝的发生。本工程施工季节是在春季,北京春季多风,气候干燥,而且楼板有的比较薄,自身含水量较少,养护又不及时,导致出现干缩裂缝。因此养护工作非常重要,尤其是在浇筑完毕7 d以内,若表面不及时覆盖、浇水养护,表面水分迅速蒸发,同时混凝土水化又需要大量的水分,特别是在气温高、相对湿度低、有风的情况下不及时养护,是造成混凝土收缩开裂的主要原因。

6)模板的支搭。根据GB 50204钢筋混凝土工程施工质量验收规范规定,模板及其支撑必须有足够的刚度、强度和稳定性。本工程首层支撑坐落在回填土上,虽然支撑下敷设通长脚手板,但由于回填土的压实系数没有达到要求,导致模板整体下沉,产生沉降裂缝。同时,一定要严格控制拆模时间,规范要求,跨度大于2 m的楼板,拆模强度必须达到设计强度的100%,拆模时间过早也会引起楼板的沉降裂缝。

7)混凝土找平、抹压。为进一步控制混凝土因沉降、干缩变形引起的裂缝,在找平后可视具体情况,通常进行三次抹压来消除表面裂缝产生,但整个抹压时间应控制在混凝土初凝前完成。本工程在混凝土浇筑完毕后,只进行一次抹压,没有在混凝土初凝前进行二次抹压,无法减少因收缩和沉陷造成的表面裂缝。

3 材料原因

1)水泥质量要求:水泥安定性不合格,氧化钙含量超标。氧化钙在凝结过程中水化很慢,在混凝土凝结后仍然继续起水化作用,可能破坏已硬化的水泥石,使混凝土的抗拉强度下降。实践证明,应选择一些水化热较低的水泥,本工程采用的是冀东普通硅酸盐水泥,楼板薄而且前期水化热大,容易产生裂缝。2)砂石骨料要求:砂石粒径太小,级配不良,孔隙率大,将导致水泥和拌合水用量加大,影响混凝土的强度,使混凝土收缩加大,如果使用超出规定的砂子,后果将更加严重,应该选用中粗砂,还应控制砂子中的云母、泥和有机质的含量过多,将延缓水泥的硬化过程,降低混凝土的强度,特别是早期强度。同时砂率对混凝土的性能、抗压强度都有不同程度的影响。3)外加剂使用:水泥用量也是混凝土收缩率的重要因素,掺加减水防裂剂的混凝土在保持混凝土强度的条件下可减少15%的水泥用量,其体积用增加骨料来补充,掺加合理的外加剂可以改善水泥浆的稠度,减少混凝土泌水,减少干缩变形,提高水泥浆与骨料的粘结力,从而提高混凝土的密实度,提高混凝土的抗裂和抗碳化性能。4)混凝土配比:混凝土配合比应切合实际,注意原材料自然性能的不利因素,控制最佳含量配比,以减少混凝土内部的温度收缩、干燥收缩的应力,减少早期裂缝的产生;水灰比大收缩变形将更加明显,试验表明,水灰比为0.6的混凝土收缩比水灰比为0.4的约增加40%,可见水灰比也是影响混凝土收缩的一个重要因素。

4 结语

现浇钢筋混凝土楼板裂缝是目前工程中较普遍的一项质量顽症,通过上述分析表明,其产生原因主要是混凝土施工、生产制造、设计等多个方面,施工环节则是避免混凝土楼板出现裂缝的关键所在,每一位建筑技术人员必须高度重视混凝土的施工过程,商品混凝土厂家在材料选择、混凝土配比制造过程,设计人员在楼板配筋、板厚方面给予重点防范,虽然不能完全解决混凝土楼板裂缝问题,但可以有效地减少楼板裂缝。

[1] 滕明智,朱金铨.钢筋混凝土结构及砌体结构[M].北京:中国建筑工业出版社,2005.

[2] GB 50010,混凝土结构设计规范[S].

[3] 徐铮澄.商品混凝土裂缝的原因与防治[M].北京:中国建筑工业出版社,2007:63-64.

[4] 廉慧珍.水泥标准修订后对混凝土质量的影响[J].建筑技术,2002(1):9-12.

[5] GB 50204,钢筋混凝土工程施工质量验收规范[S].

[6] 林建宁,刘军华,李庆生,等.泵送混凝土施工裂缝的成因和防治[J].混凝土,2000(127):15-19.

[7] 赵国藩,立树瑶,廖婉卿.钢筋混凝土结构的裂缝控制[M].北京:海洋出版社,2004.