浅述现浇结构混凝土板面裂缝原因分析与预防措施

2021-12-26牛建云宁夏中海东昇工程有限公司

门窗 2021年12期

牛建云宁夏中海东昇工程有限公司

1 前言

目前，现浇结构技术日趋成熟，其应用前景越来越广泛，特别是在我国北方地区。从施工过程中可以看出，现浇结构板面容易产生裂缝，这是不可避免的。不管是桥梁、楼板、墙体，还是梁、柱，都会有一定程度的裂缝，尽管普通裂缝不会直接破坏结构，但却会影响建筑物的使用寿命。

现行有关规范对现浇结构板面裂缝是允许的，但裂缝宽度可分为有害裂缝和无害裂缝，若出现裂缝，应及时采取相应措施，若为无害裂缝则应加以控制，避免有害裂缝的延伸发展，最终裂缝会引起钢筋锈蚀，造成结构安全隐患。为减少安全事故的发生，避免造成巨大的人员和经济损失，需要从设计、施工、原材料等方面寻求预防的方法和对策。

2 现浇结构板面裂隙形成原因分析

2.1 设计原因产生现浇结构板面裂缝

结构设计人员根据建筑结构使用功能设定相应的计算荷载值，并加以安全系数进行修订，通过结构受力特点，结构验算试配一定数量规格的钢筋，以保证结构受力满足设计规范要求。钢筋规格及数量设定的前提有两点要求，一是从受力方面，所试配受力钢筋要保证结构板面受到外力荷载后钢筋的抗拉强度抵抗外部动、静荷载产生的值；动荷载通常为板面上的人、物、风、雪及地震等。二是在满足受力的前提下要有一定的截面积要求，要保证同一截面内钢筋的面积之比达到规范要求值，确保结构板面混凝土不发生收缩裂槰。

受外界温度影响，建筑物长度达到一定长度时，通常会发生温度收缩现象，尤其北方地区，夏天温度高建筑物会因外界温度升高而发生热膨胀，冬天气温降低，建筑物因受冷而发生收缩。当建筑物内混凝土材料与钢筋收缩系数偏差过大时，建筑物自身及结构楼板因此会产生一定程度拉伸变形裂缝。

设计人员根据建筑物设计的长度在设计时会选择设一定的温度变形缝。试验表明当建筑物长度超过50m时易产生温度变形，按相关设计规范要求，框架结构建筑物长度不能超过55m，剪力墙结构通常不能超过45m。类似，当同一建筑物根据设计使用功能出现高低错层时，在错层部位因自身荷载差异及地基不均匀沉降，局部产生不均匀受力，也会导致该部位产生不均匀结构板面拉伸变形裂缝。

2.2 施工原因产生现浇结构板面裂缝

钢筋混凝土结构是由不同材料结合而形成，并非均质材料，收缩是一种固有的物理力学现象，而收缩变形是产生裂缝的主要因素之一，其次因不规范施工作业及原材料质量不合格等因素也是导致结构板面裂缝的主要原因。

2.2.1 混凝土配合比设计及原材料

混凝土配合比试配不合理也会导致结构板面产生裂槰，其中包括混凝土水灰比的设定。水的使用主要起到混凝土拌合物中自身水化反应的作用，当水灰比过大，除水化反应所需的水之外，过多的水分增加了混凝土结构内部的孔隙数量，是板面结构裂缝的原因之一。

粗、细骨料的使用方面，材料试验结果表明，粗骨料的粒径级配不好，包括粒径均匀一致、碎针状片石过多等因素会对混凝土收缩有着一定影响；混凝土细骨料（砂）宜采选用中砂，对泵送混凝土而言，砂细度应控制在2.8～3.0左右，随着砂细度模量的下降，砂细度增大，收缩率增大，泥沙也是收缩裂缝产生的主要因素之一。

2.2.2 施工原因产生现浇结构板面裂缝

模板支撑体系刚度不够是导致结构板面产生裂缝主要原因之一，现浇钢筋混凝土结构属于刚弹性结构体系，由于施工过程中，模板支撑架体系中出现架杆扣件松动滑扣等原因，导致模板架体在浇筑过程或混凝土浇筑后出现扰动，通常会沿松动部位向四周产生放射形裂缝，根据模板松动严重程度不同，产生的裂缝长度和深度也存在差异。此类结构板裂缝通常会较宽较深，属于结构性贯通裂缝，后期会严重影响结构承载力，因板裂缝较宽导致结构钢筋早期出期锈蚀现象，混凝土没有起到保护作用，在施工中往往需要严格控制与防治。

钢筋网片在混凝土浇筑成型之前，因保护措施不当，造成钢筋网片严重踩踏，造成结构上下层钢筋网片间距不符合要求，造成现浇结构钢筋网片上、下保护层偏大或偏小，受力不合理，使得受力钢筋没有按设计方向发挥作用，导致现浇结构板面出现细裂缝。

配电线管密集且出现上下多层管线重叠布设，使得配电管线之间没有混凝土料填充，就会出现应力集中，当现浇结构板面受到外部荷载时或温度收缩时，结构板面通常会沿配电管线方向产生一定宽度和深度的细裂缝。在施工过程中，未按施工规范要求，在结构板面预留洞口方向设置加强防裂钢筋或网片，在后期中也会因板面受力或者温度伸缩将会产生裂缝，通常裂缝会沿洞口转角开始向四周延伸，造成了板面局部出现不规则裂缝，影响了后期使用。

混凝土结构浇筑成型后，设计混凝土强度未达到规范要求值1.2MPa及以上，过早地堆放建筑材料，造成局部现浇结构板面受力，破坏了混凝土自身结构，因此产生模板架受力变形，导致现浇结构板产生细微裂缝。

混凝土养护不及时产生现浇结构板面出现伸缩变形裂缝，按施工验收规范，为防止混凝土过早地失水或出现收缩，在混凝土浇筑完成后必须及时覆盖薄膜，浇筑完成后12h可以进行自然浇水养护，以防止现浇板面裂缝。在现场施工过程中，通常会出现未及时覆盖薄膜或未及时养护导致现浇板面裂缝。

3 现浇结构板面裂缝的类别

3.1 收缩产生的裂缝

塑性收缩裂缝多发生在新浇混凝土板面、地面及面积较大的构件表面，裂缝长度不规则、不连贯，其主要原因是室外施工时混凝土多在室外浇筑，混凝土水分蒸发过快，即蒸发速度大于水化反应速度，表面混凝土收缩受下部混凝土的约束，使硬化混凝土产生拉应力而产生干缩裂缝，干缩裂缝主要发生在混凝土终凝前后，裂缝在终凝之前出现，而薄梁、板构件多在截面方向分布，后期的凝固裂缝一般较宽，且较深。

3.2 温度产生的裂缝

混凝土一次浇筑体量大，水泥硬化过程中将会释放大量水化热，形成内外温差较大大，施工中未采取有效保护措施，导致混凝土施工产生裂缝。裂缝的产生还与混凝土内部和外部温度差有关。在混凝土内部，温度裂缝可以分为两种类型，其中一种是内部约束裂缝，当厚度较大时，在凝固过程中会释放更多水化热，但是过厚的结构会使热量无法全部释放到混凝土外部，因此，实际浇筑后混凝土内部温度将达到最大值，内外温差增大。一般而言，温差大于25℃时，混凝土将产生温度应力。若混凝土拉应力低于温度应力，就会产生裂缝。

3.3 外力产生的裂缝

外力产生的混凝土结构裂缝属应力裂缝。常见的应力裂缝荷载过大，是施工单位赶进度，施工荷载作用较早，施工荷载及振动等因素引起的早期拆模；混凝土浇筑负筋，保护层过厚，导致混凝土板开裂，混凝土浇筑负筋下沉，混凝土板开裂，混凝土承载力不足。

3.4 地基不均匀沉降产生的裂缝

在不均匀沉降的情况下，梁、板也会产生裂缝，不均匀沉降裂缝多穿过裂缝，其方向一般为垂直发展或30°～40°角发展。

3.5 材料原因产生的裂缝

当前混凝土施工普遍采用商品混凝土，商品混凝土质量控制不好，易产生裂缝，特别是表面裂缝。混凝土的主要成分有碎石（粗骨料）、砂（细骨料）和胶体（水泥）等，在浇筑时，混凝土中会产生一些裸露的粉末和气泡。石块与胶体的黏合通常容易产生裂缝，但一般混凝土浇筑后建筑仍保持原状，因此即使出现裂缝，内部变化也不会太大，相对稳定。在使用一段时间后，由于荷载及环境的不同，小裂缝会扩大，最终导致建筑物开裂。

另外，建筑裂缝也可能与浇筑、振捣过程有关，浇筑时应保证混凝土搅拌均匀，如果在浇筑时没有进行合理的振捣，混凝土中水泥浆就会浮起，骨料就会下沉，凝固后的表面会出现细孔和裂缝。

4 现浇结构板面裂缝的防控措施及裂缝处理方法

4.1 结构裂缝防治

第一、结构设计时，合理设置变形缝，减少建筑物受温度变化产生裂缝；施工严禁对地基扰动，预防因不均匀沉降产生结构裂缝；第二，严格控制水灰比，同时在选材上，首先要采用强度和级配良好的粗骨料，控制砂的含泥量，对于设计强度较高的砼必须采用水洗中砂；第三，搭设模板支撑架必须有足够的刚度，保证结构整体性好；第四，施工过程中必须合理设置保护层垫块及马镫筋，避免线配管集中且多层重叠设置，保证钢筋骨架均被混凝土浆填充；第五，合理控制施工进度，在混凝土强度未达到设计值时禁止过早或集中集放材料等荷载；第六，混凝土浇筑完成后必须及时进行覆盖薄膜，气温较高时进行二次抹压，在12h 后及时进行养护，持续养护时间不少于14d；第七，根据混凝土的特性按设计配合比掺加外加剂。

4.2 裂缝处理

按裂缝的严重程度对应采取相应的处理措施，常有以下处理方法。（1）表面处理：如果表面裂缝较浅，延伸长度小，属于一般的收缩干裂缝，通常采用高标号水泥浆，内掺一定建筑胶进行涂刷。（2）填充法：针对裂缝深度达到10mm，宽度小于0.2mm 裂缝，通常将裂缝切成凹槽，采用注浆的办法处理。（3）建筑加固方法：外部因素产生缝宽大于0.2mm，缝深贯通结构板，已影响结构受力，针对此类结构裂缝，通常采用碳纤维加强处理，必须按相应的施工工艺处理，以防止结构裂缝扩延，影响安全。既要保证结构安全同时要保证建筑的使用功能不受影响。