普通现浇混凝土楼板裂缝成因与防治措施

2012-11-05彭街清

山西建筑 2012年14期

彭街清

(宁波市建东置业有限公司，浙江宁波 315010)

在普通混凝土(也称混凝土)结构中，楼板裂缝时有发生，裂缝一般垂直于房间转角的角平分线，呈45°斜向，部分裂缝沿电线管埋敷方向，个别工程的楼板裂缝垂直于板跨方向或呈不规则状分布，一般都在结构封顶3个～6个月后陆续出现，在1年～2年时间内，裂缝仍会继续发展。对一般裂缝成因分析的文章也不少，但分析不够深入，现在我结合自己的经历和认识，谈谈对此的看法。要了解混凝土楼板裂缝的成因，那我们要先了解混凝土材料特性，了解混凝土形成机理和微观结构。

混凝土不是单质，材料特性不同于单质。普通混凝土主要是由水泥、石子、砂子三种材料和水按一定比列拌合经过水化硬化而成。成型后的混凝土是由各粗骨料、包围在粗骨料表面水泥凝胶晶体骨架和未水化完的水泥颗粒、水和凝胶孔、很细小的空隙组成，其物理力学特性取决于水化产物和这些产物结构。

混凝土内部空隙是由以下原因造成:1)混凝土硬化过程中游离水的作用形成的毛细孔;2)混凝土拌合物中夹带的空气形成的气孔;3)水泥石凝胶固相之间的凝胶孔。毛细孔、凝胶孔可以被水或空气填充。这些孔(孔连通就是微裂缝)是混凝土先天缺陷，即使水泥100%水化还会有33%毛细孔。

混凝土还可能存在水泥颗粒，其存在是由以下原因造成:由于早期水泥水化形成的凝胶抑制另外一部分水泥的水化反应，因此在凝结后还有大量未完全水化的水泥颗粒。这些水泥颗粒后期水化反应有两种截然相反的作用，由于水化反应的进行，混凝土不断生成结晶体填充原有混凝土内的空隙，这有利于抑制裂缝产生;同时，水化反应不断消耗原混凝土体内水分而加大混凝土空隙率并影响混凝土的收缩，这有利于裂缝产生。所以对混凝土而言，水既是空隙产生的原因又是水化反应的必备条件。水化反应是个持续的过程。

理解了上述内容，我们就比较好理解下面的内容。混凝土楼板裂缝成因主要分为收缩裂缝、温度裂缝、超载裂缝。当然还有其他原因，如碱骨料反应、混凝土碳化、钢筋锈蚀、不均匀沉降等。

混凝土的收缩开裂主要是由水泥浆的收缩开裂造成，这是楼板无害裂缝的主因。混凝土浇捣成型前后收缩包括塑性收缩、沉降收缩、自收缩、干燥收缩。

塑性收缩是混凝土初期处于可塑状态时，由于混凝土的泌水，水分从混凝土的下部迅速上升，混凝土表面水分大量迅速蒸发，在混凝土表面发生干燥收缩体积减少，从而使表面产生开裂，细小裂缝密布于混凝土表面。混凝土成型后5 h～6 h，如果外界温度不小于35℃，自然通风条件下，混凝土很容易开裂。

沉降收缩就是混凝土成型初期沉降引起，混凝土成型后，混凝土比重大的部分下沉，导致浅层相对浆料较多，沿着钢筋方向发生裂缝。承台、大板浇筑时此现象较为明显，如果不二次振捣会看到类似“肋骨”样的现象。为减少沉降收缩，混凝土施工要求先浇柱、墙，再浇梁，后浇板。单方混凝土水量大，流动性大容易产生沉降开裂。

自收缩是混凝土浇筑成型后，与外界没有水分交换条件下，由于水泥后期水化引起的混凝土收缩。水泥的水化反应会导致混凝土整体体积减少(水化产物的体积约为参与反应的水泥和水的总体积的90%)。另外，水化反应会消耗混凝土毛细管空隙中的水分，使毛细管产生自真空，体内产生负压从而发生收缩。骨料含量越多、骨料弹性模量越高，自收缩越小。另外，初凝后用水喷洒混凝土表面或保湿保养有助于减少自收缩。

干燥收缩是由于混凝土的水分蒸发，水分向外散溢，混凝土毛细管空隙内产生的内管张力，由于负压而使混凝土收缩。减少干燥收缩的办法有:

1)降低单方用水量。2)选用优质干湿变形小的粗骨料。3)选用合适水泥。矿渣水泥混凝土的干燥收缩大，粉煤灰水泥混凝土的干缩率较低。4)添加膨胀剂、减缩剂。5)覆盖湿养护。

干燥收缩与自收缩同时存在，但是有区别。自收缩是由于混凝土中水泥继续水化，消耗了毛细管空隙中水分，有新物质生成。干燥收缩过程中，混凝土内水分向外溢散，混凝土毛细孔中凝胶水的散失而造成，没有新物质生成。沉降与塑性收缩也是同时进行的，刚浇筑的混凝土由于泌水而产生沉降，上浮于表面的水分蒸发而产生塑性收缩。沉降与塑性收缩过程中，收缩受到硬骨料的限制，可能在混凝土内部不同材料(预埋线管)结合界面薄弱处发生结合破坏，形成许多随机分布的微裂缝。避免或减少塑性收缩、自收缩简单有效的方法就是加强混凝土保养和二次振捣。

此外，还有温差原因产生的收缩裂缝。温度裂缝一般发生在混凝土水化热温度上升结束后，混凝土开始降温时(这过程还有季节因素)——类似热胀冷缩的道理。减低水泥用量，控制水化热释放量，控制混凝土早期温度，均可以控制温度裂缝发展程度。温度应力会在房屋的长度方向和高度方向产生重大影响，如果楼板变形受到竖向刚度大的构件约束(如剪力墙、大柱、大梁等)，就有拉应力产生，严重的会导致楼板出现裂缝。这种温度应力在建筑的底部和顶部数层尤其明显，基础埋在地下，温度影响小，底部数层建筑温度变形就会受到基础的约束，楼板内产生拉应力导致出现裂缝，在顶部由于太阳直接照射，温度变化剧烈，屋顶受到下面楼层约束而产生拉应力导致楼板出现裂缝。

还有一类是超载原因造成的裂缝(如设计不足、施工荷载、使用荷载超过承载力等原因造成)。施工荷载大于设计使用荷载时有发生，如施工中，钢筋、模板、钢管堆放都会使楼板局部产生较大荷载，最严重的是施工产生的冲击荷载对楼板的作用。楼板上提早搭设承重架，拆模过早减少支撑承重体系，都可能导致楼板变形加大而开裂。

微裂缝产生初期不是很明显，肉眼查觉不到，但是隐患已经留下，这些早期细裂缝的存在会使细裂缝处板混凝土参与抗拉截面积大大减少。随着时间推移，收缩变化，热胀冷缩，前期随机产生的细微的裂缝得到发展，多处贯通扩大，最终发展成为我们看得见的裂缝。

我们再看看板筋对混凝土收缩的影响。根据胡克定律:

即在弹性范围，变形小抵抗力就小，变形大抵抗力就大。由于混凝土对钢筋的握裹作用、机械咬合，在混凝土拉裂前，钢筋和混凝土变形一致(即两者ΔL/L一样)，钢筋的弹性模量E是混凝土的10倍左右，钢筋截面积A只占混凝土截面积的1%～2%(板的配筋率小于1%～2%)，通过简单计算可以得出，在抵抗混凝土楼板收缩过程中，钢筋做出的贡献不超过20%，钢筋并没有充分发挥受拉特性，抵抗混凝土收缩应力，主要靠混凝土自身抵抗混凝土收缩。因此一味增加板筋用量并不能有效防止细裂缝，而且超筋设计不符合设计规范，不经济。

但是板筋有下述作用:

1)增加配筋可以增加板的刚度减少板的变形，间接减少变形引起的细裂缝;

2)减少细裂缝延伸，许多表层细裂缝遇到钢筋会断开停止向前、向内伸展，所以在相同配筋率条件下，细、密布筋抗裂效果较好。但是采用预应力钢筋可以有效防止、减少楼板裂缝的发生。

为减少楼板裂缝，结合实践，采取以下措施比较实用有效:

1)现在混凝土一般都采用商品混凝土，因商业利润、行业竞争，导致商品混凝土配比往往不是最优的，还有混凝土泵送机械的原因，往往商品混凝土水灰比大，流动性坍落度大，骨料粒径小。我建议有经验的施工单位签订商品混凝土供应合同时明确配合

比，粉煤灰掺量品质，坍落度数值，外加剂的种类掺量，特别是水灰比数值。采用自拌混凝土的话，在同条件下，选用吸水率小、粒径大的石子，选用级配好的中粗砂，尽量减少水泥用量，做好实验配合比，严格按施工配合比施工。自拌混凝土相对商品混凝土后期收缩都偏小——混凝土质量很大程度决定了产生裂缝的几率。就本人工作经历来说，早期混凝土自拌较多，楼板裂缝现象就没有现在普遍。

2)加强混凝土振捣工艺控制，以混凝土翻浆、不冒气泡、不下沉为准，特别是做好混凝土二次振捣，板用平板振动器振动，初凝前对表面反复抹压，避免夏季高温午时浇捣混凝土。

3)计算好模板支撑体系承载力，严格按方案操作。根据混凝土龄期、强度安排承重体系、模板拆除时间，减少由于模板变形而导致混凝土硬化前后的变形而产生裂缝。

4)施工中严格控制钢筋的空间位置，保护层厚度，避免踩踏导致钢筋变形、截面有效高度ha值减少而削弱板的承载力，导致发生裂缝。

5)房屋在空置期间，适当开窗(但不能形成穿堂风)保持室内空气一定湿度，这也有利于减少楼板裂缝的发生发展。

6)避免施工荷载集中堆放，避免对混凝土楼板形成冲击荷载。

7)注意混凝土早期养护，不能冻伤，不能暴晒，被风干，保持湿润——特别是混凝土早期。

8)可以在结构设计上采取些措施，比如设置预应力钢筋，给混凝土提前施加压应力，设计中控制混凝土楼板的刚度减少现浇板扰度(即控制允许变形值)，设置暗分割缝，控制裂缝发生的位置。

9)板面板筋未连通且有楼板管线预埋处，沿管线增加800 mm～1 000 mm宽钢筋网片，可以阻断细裂缝的发展延伸。

10)人的因素是最大的因素。由于房产及其他基建项目大面积的建设，导致建筑工人资源紧张，并且从业人员对待工作的态度没有他们的前辈认真敬业，客观上给施工管理增加了难度。混凝土施工看上去基本没有什么高科技，但是混凝土施工存在很多工艺要求、施工技巧，控制不好往往就会产生施工问题或质量缺陷。

板裂缝最终发生是多种诱因共同作用的结果，既有混凝土材料本身特性的原因又有施工技术原因，作为工程管理人员，要重视施工诱因，特别是对施工班组的控制，控制好各个施工质量环节，尽最大努力减少楼板裂缝发生的几率。

［1］包世华.新编高层建筑结构［M］.第2版.北京:中国水利水电出版社，2005:1-37.

［2］天津大学，同济大学，东南大学，等.混凝土结构［M］.北京:中国建筑出版社，1994:1-99.