樓屋面裂縫的分析和防治措施

張慶影

0 引言

隨著城市房屋建設(shè)步伐的加快，不少住宅小區(qū)相繼建成，許多住戶陸續(xù)搬進新居，他們對住房的質(zhì)量要求越來越高，尤其對一些現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板出現(xiàn)的裂縫情況非常關(guān)注，擔(dān)心這些裂縫最終會引發(fā)不安全事故。樓板裂縫是一個比較普遍的質(zhì)量通病，不僅影響觀感，嚴重的裂縫也將破壞建筑物、構(gòu)件的整體性，引起鋼筋腐蝕，影響持久強度?，F(xiàn)澆樓板產(chǎn)生裂縫的因素很多，也比較復(fù)雜，一旦出現(xiàn)裂縫，處理起來有一定難度。因此現(xiàn)澆板裂縫問題受到設(shè)計、施工、監(jiān)理、建設(shè)等單位的普遍關(guān)注，從圖紙上注意到設(shè)計部門正運用設(shè)計手段通過加強構(gòu)造配筋、設(shè)縫等措施進行預(yù)防。

1 裂縫的具體特征

墻角成45°斜裂縫:這種裂縫一般出現(xiàn)在縱橫交接的十字、T形、L形連接處，與縱橫墻約成45°角，并排多道;平行于縱橫墻的直裂縫:這種裂縫多出現(xiàn)在跨中部，平行于縱橫墻或橫墻，大部分為貫通裂縫;不規(guī)則裂縫:有直縫及不規(guī)則形狀裂縫，此縫中間寬并且貫通，兩頭深度較淺;支座處板面裂縫:這種裂縫多出現(xiàn)在樓板與墻相交部位的支座邊緣，此縫多數(shù)呈上寬下窄之勢。事實上，混凝土有裂縫是絕對的，無裂縫才是相對的，一般來說，寬度小于0.05 mm的裂縫對使用均無危險性，而且是肉眼不可見的。我們這里說的裂縫是指寬度大于0.05 mm的裂縫。

2 現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板裂縫產(chǎn)生的原因

2.1 澆筑初期(終凝前)的凝縮變形

凝縮變形產(chǎn)生的裂縫發(fā)生在混凝土結(jié)硬前最初幾小時內(nèi)，通常澆后24 h即可觀察到。這種裂縫有兩類:一類是由于塑性混凝土下沉產(chǎn)生的裂縫，在梁、板中都有可能產(chǎn)生;另一類是塑性收縮裂縫，常出現(xiàn)在板中，裂縫呈不規(guī)則的雞爪狀或地圖狀。塑性收縮裂縫并不受混凝土中鋼筋的影響，影響塑性收縮裂縫的主要因素是混凝土表面的干燥速度，當(dāng)水分蒸發(fā)速度超過泌水速度時，就會產(chǎn)生這種裂縫。因此凡是能加速蒸發(fā)速度的因素(如氣溫高、相對濕度低、風(fēng)速大以及混凝土中溫度高于周圍空氣溫度)都會促使塑性收縮裂縫的發(fā)生。塑性收縮裂縫的表面寬度有的可達1 mm～2 mm。這種裂縫在自由支承板的四角處則很少出現(xiàn)，因為角部的干縮不受約束;相反，如板的邊緣受到約束(磚墻等)，則將出現(xiàn)與板邊成45°的一系列平行裂縫。

2.2 硬化過程中的干縮和水化作用

硬化過程中的干縮和水化作用引起的自身收縮與干縮一樣，在澆筑后相當(dāng)長的時間約1年～2年才會出現(xiàn)，它是由于水的遷移而引起的。但它不是由于水向外蒸發(fā)散失，而是因為水泥水化時消耗水分造成凝膠孔的液面下降，形成彎月面，產(chǎn)生所謂自干燥作用，使混凝土體的相對濕度降低和體積減少;水灰比的變化對干燥收縮和自身收縮的影響正相反，即當(dāng)混凝土的水灰比降低時干燥收縮減少，而自身收縮增大。

如當(dāng)水灰比大于0.5時，其自身干燥作用和自身收縮與干縮相比可以忽略不計;但是當(dāng)水灰比減少到0.35時，混凝土內(nèi)相對濕度會很快降低到80%以下，自身收縮與干縮則相接近。在硬化混凝土收縮受約束的條件下，收縮應(yīng)變將導(dǎo)致彈性拉應(yīng)力，拉應(yīng)力可被近似看作彈性模量與應(yīng)變的乘積;當(dāng)拉應(yīng)力超過混凝土的抗拉強度時，材料出現(xiàn)開裂。但是由于混凝土的粘彈性(徐變)，部分應(yīng)力釋放，徐變產(chǎn)生的應(yīng)力松弛后的殘余應(yīng)力才是決定混凝土是否開裂的關(guān)鍵。

2.3 溫度下降引起的冷縮變形

由于建筑物各部位在各季節(jié)所受溫度變形不協(xié)調(diào)，從而導(dǎo)致裂縫。當(dāng)結(jié)構(gòu)周圍溫度變化時，梁、板、墻體均要產(chǎn)生變形，降溫時梁的溫度變化滯后于板，特別在急冷降溫時更為明顯，板的收縮大于梁，梁相對于板而言為外約束，由于板的收縮變形受到梁的約束，故在板上產(chǎn)生拉應(yīng)力，這種應(yīng)力是產(chǎn)生裂縫的主要原因，這種裂縫在板上常為貫通裂縫。

2.4 過早荷載

混凝土強度達到1.2 N/mm2前［1］，不得在其上踩踏或安裝模板及支架。但開發(fā)商為了搶時間，趕進度，在剛澆好的現(xiàn)澆板上或混凝土尚處在初凝階段，就任意踩踏，搬運材料，集中堆放磚塊、砂漿、模板等。過早的加荷人為地造成了現(xiàn)澆板裂縫。

3 現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板裂縫產(chǎn)生的防治措施

3.1 設(shè)計方面應(yīng)注意的事項

1)撓度及裂縫計算。現(xiàn)澆板結(jié)構(gòu)設(shè)計中除考慮強度要求外，還應(yīng)進行撓度及裂縫驗算，考慮施工不均勻性及混凝土本身的收縮因素，適當(dāng)增加板厚，增強板的剛度。

2)合理布置分布鋼筋。宜采用較小直徑密度分布的方式進行布筋，為防止溫度及收縮引起的應(yīng)力影響，應(yīng)適當(dāng)提高配筋率，這樣可提高混凝土體的極限拉伸應(yīng)變及混凝土抵抗干縮變形的能力，防止因混凝土自身收縮出現(xiàn)大量的應(yīng)力集中點，使局部出現(xiàn)塑性變形產(chǎn)生裂縫［2］。另外混凝土設(shè)計強度不宜太高。

3)合理設(shè)置后澆帶。應(yīng)在樓板上每隔20 m左右處設(shè)置一后澆帶，并在樓板中間墻體支座處設(shè)一條伸縮縫，使其釋放內(nèi)應(yīng)力。

4)合理布置角部鋼筋。樓板因四周嵌固于墻體內(nèi)，應(yīng)在四角部位按要求配置雙向鋼筋，伸出長度應(yīng)小于1/3L(L為短向邊長)，且不小于1.2 m為宜。

5)抗震柱的設(shè)置。在抗震非設(shè)防地區(qū)，也應(yīng)適當(dāng)增設(shè)混凝土構(gòu)造柱，提高房屋整體抗震強度。

3.2 施工方面應(yīng)注意的事項

1)混凝土配比。應(yīng)嚴格按配合比進行計量投料，控制攪拌時間及水灰比，并根據(jù)現(xiàn)場砂含水量變化及原砂中含粒徑5 cm以上的礫石篩選調(diào)整施工配合比，保持混凝土強度及坍落度一致，防止因水及水泥用量過多而增加混凝土中多余的水分及空氣，從而產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力，導(dǎo)致產(chǎn)生收縮裂縫。

2)原材料要求。混凝土中骨料的用量占體積的70%左右，必須注意粗骨料的質(zhì)量，宜用粒徑15 mm～20 mm的石子進行合理級配，含泥量小于1%;砂子應(yīng)用中、粗砂，含泥量小于3%，砂率控制為40%左右，坍落度控制為14 cm～20 cm;水泥應(yīng)選用非早強型、水化熱低和質(zhì)量穩(wěn)定的普通硅酸鹽水泥，減少混凝土自身收縮［3］。

3)保護層厚度。嚴格控制板面負筋保護層厚度?，F(xiàn)澆板負筋按設(shè)計要求都放在板上面，有梁通過或隔斷時，一般放置在梁鋼筋上面或與梁鋼筋綁扎在一起。

4)模板及收面要求。樓板施工不規(guī)范，有些工程在施工時，模板及支撐缺少足夠的剛度，垂直支撐與樓面接觸部位沒有設(shè)置楔子頂緊或模板支撐數(shù)量過少，使混凝土在振搗過程中及成型后模板出現(xiàn)局部變形，導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生。模板、墊層在澆筑混凝土之前沒有灑水或灑水不夠，過于干燥，則模板吸水量大，引起混凝土的塑性收縮，產(chǎn)生裂縫。加強模板施工的過程管理:施工前應(yīng)編制模板工程施工方案，特別是高支撐模板施工技術(shù)方案，方案中應(yīng)有計算書，其內(nèi)容包括施工荷載計算、模板及其支撐、系統(tǒng)的強度、剛度、穩(wěn)定性、抗傾覆等方面的驗算，支承層承載等方面的驗算。施工過程中必須嚴格按照方案進行施工。對已重復(fù)使用多次的模板、支撐材料，應(yīng)作必要的強度測試，技術(shù)方案應(yīng)以材料強度實測值作為計算依據(jù)。支撐架必須有足夠的剛度，方料與模板的接觸面不得有任何間隙，使每個接觸面都有可靠的支撐點，在振搗過程中派專人進行看模，防止松扣下沉現(xiàn)象產(chǎn)生。不同部位的結(jié)構(gòu)構(gòu)件按照規(guī)范要求，在試塊強度達到允許值時方可拆模。平臺進料口等薄弱部位，模板和支撐在同條件養(yǎng)護的試塊強度達到設(shè)計強度的100%時才能拆除，以有效地防止因拆模過早導(dǎo)致結(jié)構(gòu)受損而產(chǎn)生的裂縫。強化混凝土施工過程中的管理和澆搗后的養(yǎng)護。

5)混凝土的振搗?，F(xiàn)澆混凝土樓板必須采用平板振搗器振搗，水平和垂直方向各一遍，每次振搗相互重疊1/3的振搗寬度，不留施工縫。在初凝后和終凝前應(yīng)用木抹子趕平壓實及用鐵抹子趕壓三遍，減少收縮裂縫的出現(xiàn)。在實際施工時，往往澆筑厚度都偏高，超過了300 mm～500 mm的標(biāo)準(zhǔn)［4］。

6)避免過早加載。加強教育和管理，使全體操作人員充分重視保護板面負筋的正確位置。行走時，應(yīng)自覺沿鋼筋馬凳支撐點行走，不得隨意踩踏中間部位鋼筋。主體結(jié)構(gòu)的施工速度不能強求過快，樓層澆筑完后的必要養(yǎng)護必須獲得保證;主體結(jié)構(gòu)階段的樓層施工速度宜控制在至少6 d～7 d一層為宜。

7)混凝土的養(yǎng)護?；炷翝仓戤?2 h內(nèi)，及時進行合理養(yǎng)護，保證規(guī)定的養(yǎng)護時間，一般情況下不少于7 d，對摻有外加劑或抗?jié)B混凝土養(yǎng)護不少于14 d，提高混凝土自身拉伸應(yīng)變能力，防止干縮變形出現(xiàn)裂縫。

8)混凝土強度要均衡。混凝土強度等級的影響在高層建筑的施工中，墻、柱混凝土的強度等級一般比梁板混凝土的強度等級高，施工單位有時為了施工方便，常把梁、板的混凝土等級提高到與墻、柱相同。這種做法很容易征得現(xiàn)場監(jiān)理人員的同意，卻無形中提高了混凝土的收縮應(yīng)力，而樓板面又較薄，與空氣的接觸面較大，更容易產(chǎn)生收縮。對于強度要求較高的混凝土，水泥用量較多，水化熱大，溫升速率大，一般可達35℃～40℃，加上初始溫度可達70℃～80℃，混凝土的熱膨脹與冷收縮拉伸值大，易產(chǎn)生裂縫。因此，在條件許可的情況下，施工單位盡量不要隨意提高混凝土強度等級。

9)后澆帶施工注意事項。后澆帶應(yīng)嚴格按圖紙要求施工，制定施工方案，清除后澆帶中多余松動的石子、雜物等。杜絕在未澆筑混凝土前就將部分模板、支柱拆除而導(dǎo)致梁板形成懸臂，造成變形或結(jié)構(gòu)的提前破壞。澆筑后澆帶混凝土前，必須用水將后澆帶部位清洗干凈。

4 對已產(chǎn)生裂縫的彌補處理

采取上述綜合性措施加以預(yù)防后，由于各種原因仍可能有少量樓面裂縫產(chǎn)生。當(dāng)這些樓面裂縫發(fā)生后，應(yīng)在樓地面和天棚粉刷前預(yù)先作好妥善的裂縫處理工作，然后再進行裝修。樓板基底用鋼絲刷清理干凈后，用低粘度改性環(huán)氧樹脂沿縫涂抹，寬度約100 mm，自然干燥后盡快粉刷封閉。有樓地面裝修層的樓層，找平層較厚，可通過在找平層中增設(shè)鋼絲網(wǎng)進行加強;樓板底則粉刷層較薄，且通常無吊頂遮蓋，更易暴露裂縫，影響美觀，建議采用復(fù)合增強纖維等材料對裂縫作粘貼加強處理(當(dāng)遇到裂縫較寬、受力較大等特殊情況時采用碳纖維粘貼加強)。復(fù)合增強纖維的粘貼寬度以350 mm～400 mm為宜，能夠起到良好的抗拉裂補強作用，是目前較理想的裂縫彌補措施。發(fā)展纖維混凝土，在普通混凝土中摻入少量的抗裂合成纖維，其摻量為0.6 kg/m3～1.8 kg/m3，可以控制混凝土的早期裂縫。

5 結(jié)語

現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板裂縫是工程中常見的質(zhì)量通病，大量工程實踐說明，只有在設(shè)計和施工過程中針對各影響因素考慮全面、細致，嚴格遵守設(shè)計和施工規(guī)范，弄清裂縫出現(xiàn)的原因，再加以正確的處理措施，裂縫是可以得到控制和預(yù)防的。

［1］GB 50204-2002，混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范［S］.

［2］GB 50010，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)程［S］.

［3］JGJ-55，普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程［S］.

［4］JGJ/T 10-95，混凝土泵送技術(shù)規(guī)程［S］.