现浇混凝土楼板产生裂缝的原因分析及控制措施

[提　要] 　简述多层、高层住宅楼面裂缝产生的现象,分析其发生的原因,并提出一些预防措施。

[关键词] 　裂缝;混凝土;楼板

　　随着我国经济的高速增长,人民生活质量的不断提高,促进了房地产事业的发展,大量商品住宅被投入使用。但在目前的商品房住宅中,现浇混凝土楼板的裂缝是长期困扰房地产开发商、设计、施工等部门的一个难题,由于这些裂缝的存在,既影响美观,又容易使住户产生心理上的不安,有时甚至导致渗水现象的发生,由此常常引发消费者的投诉与不满。影响楼板裂缝的因素很多,本文现就从以下几个方面来分析其发生的原因,并提出一些预防措施。

1 混凝土裂缝的种类

　　混凝土结构是由水泥、石子、水和某些(如早强、快凝)外加剂通过搅拌依靠水泥的粘结力使骨料结成为整体,加之气泡和毛细孔隙的存在,混凝土实际上是一种多相复合材料,不能认为是连续的整体,更不同于由金属结构组成的金属材料。混凝土的裂缝从理论上可分为微观裂缝和宏观裂缝。微观裂缝简称微裂,是指尚未受荷的混凝土结构自身中存在的肉眼看不见的裂缝。宏观裂缝是指肉眼可见(缝宽0.05mm以上)的裂缝,是微观裂缝在外力作用下发展产生的裂缝,它分为由荷载引起的裂缝和由变形引起的裂缝两大类。

　　荷载引起的裂缝可通过计算,将裂缝宽度控制在规范允许范围之内(由于钢筋混凝土结构计算的假定就是建立在允许结构出现裂缝、混凝土仅受压,拉力由钢筋来承担的理论基础上,因此除特殊结构外,是允许出现裂缝的,但裂缝允许宽度通常情况下小于0.3mm) 。变形引起的裂缝(如温度、收缩、不均匀沉降、施工裂缝等)因情况复杂、计算困难,只能通过构造来减少裂缝的产生,如设温度变形缝、作保温隔热层等。

2 现浇混凝土楼板裂缝常见的特征

　　根据一些实际情况观察,这些裂缝通常具有如下几个特征:

　　(1)板面裂缝多发生在建筑物的两端跨,尤以两端更为常见;

　　(2)板面裂缝在各楼层均可能出现,对于多层住宅一般从三层开始到顶层为常见,高层住宅一般从顶层开始到下部2 /3的楼层范围内各层均有;

　　(3)板面裂缝多出现四角板角呈45°夹角;

　　(4)板面裂缝呈三种类型: ①表面细微裂缝小于013mm,但在允许范围内; ②表面裂缝宽度大于0.3mm,但上下不贯通; ③裂缝呈下下贯通。

3 裂缝产生的原因

　　(1) 温度应力引起的裂缝

　　福州地区地处亚热带,年平均温度24℃左右,夏季温度比较高,极端最高可达38 - 39 ℃,而建筑物表面温度可达50℃左右。

　　结构物在高温影响下,会产生热胀冷缩变形,使混凝土内部出现拉应力,当应力超过混凝土的抗拉强度时,便出现裂缝。因楼板的上下面均有墙体支撑的约束,造成四角板45 o裂缝是上下贯通的,破坏结构的整体性。

　　(2 )混凝土收缩引起的裂缝

　　混凝土浇捣后,其在硬化过程中和硬化后,由于水分的消失,或混凝土较长时间暴露在干燥空气中不加养护,同时,砂石级配差,石子太细、粗骨料中的石粉含量过大, 配合比不良,用水量或水泥用量太多等,都会增加混凝土的干缩率导致混凝土产生收缩并引起裂缝。另外,由于预埋PVC管与混凝土之间无粘结力,当混凝土收缩时,楼板内PVC管断面的薄弱部位也会产生裂缝。

　　(3) 现在多层及高层住宅大量使用泵送商品混凝土,与普通自拌混凝土相比,在泵送商品混凝土构造成分中, ①大量使用早强水泥且水泥浆乃是增加; ②含砂率由普通自拌混凝土的35～36%增加到42～45%; ③粗骨料粒径比自拌混凝土偏小; ④水灰比和坍落度增加(福州地区商品混凝土坍落度一般在15以上,甚至达到20) ; ⑤粉煤灰的掺量过多(通常达水泥用量15%以上) ,且粉煤灰质量大部分未达到二级标准。

　　从上述成分可以看出,商品混凝土的受压强度是能够得到保证,但由于商品混凝土中水泥浆用量较大,必然是砂率大,石子用量少,粒径又小,削弱了粗骨料在混凝土中的作用,另一方面容易造成浇筑后的混凝土分层离析而不均匀造成楼板内部强度不一,所以板的裂缝数量相对增多,这也是近几年大量使用商品混凝土造成楼板开裂的主要原因。

　　(4) 施工因素引起的裂缝

　　①商品混凝土在运输过程中各种因素造成坍落度损失,使商品混凝土泵送产生困难,施工人员对商品混凝土特性了解不足,时有发生在浇捣时擅自加水来增加坍落度,使整个商品混凝土配合发生变化,造成楼板的开裂。

　　②施工中混凝土早振和过振现象普遍存在,造成粗细骨料分离,梁、板有效高度降低,导致梁板开裂。

　　③其它施工裂缝,如混凝土养护不到位、模板刚度不足、拆模时间太早、楼板厚度以及板面负筋踩踏,雨天照样浇筑混凝土等,都会导致梁板开裂。

　　(5) 设计方面原因

　　许多开发商为了提高土地的利用率,房屋长度要求设计过长,而又未考虑设置伸缩缝;另外,建筑师出于建筑采光和建筑造型需要,单体布置凹凸较多,即转角也越多,这些转角处应力集中形成薄弱部位,一受到混凝土收缩及温差变化易产生裂缝。同时在结构设计中为了控制造价指标节省投资,板厚多取设计下限。还有板的构造措施设计时没有引起足够的重视,例如:板角未设置放射钢筋,板表面未设置温度收缩钢筋,板的最小厚度未考虑楼板中大量预埋管线从楼板中穿过的影响等。

4 防止裂缝产生的措施

　　根据对上述裂缝产生原因的分析,笔者结合自己现场施工管理的经验,认为裂缝的控制应通过设计、材料、施工等几个方面来考虑,从而采取有效的措施来控制裂缝的产生。

4．1 设计措施

　　(1)建筑物长度设计不宜过长,多层宜控制在55m内,高层宜控制在45m内。若建筑物长度太长,超过规范要求的伸缩缝的最大间距,可根据文献[ 1 ]先“放”后“抗”的原则,在楼板的中部设置后浇带,在温差变化较大的部位如地下室顶板一至三层,屋面及以下二至三层适当增加板厚,采用上下双向双层配筋,适当提高配筋率,且采用细直径螺纹钢筋。平面布置上应尽量采取规则的结构形状。对凹凸不规则的结构形状,为了避免结构突变产生应力集中,在形状突变处应作配筋加强处理。

　　(2)屋面应设架空隔热层,起到隔热降温的作用,减少温度应力对楼板的影响,从而避免裂缝的产生。板跨度大于415米的楼板和建筑物端部四角板角应配置不小于5Φ8的放射加强筋,长度为115m左右。

　　(3)应严格控制板面负筋的长度、直径、间距以及保护层厚度,建议对建筑物端部开间的板负筋的长度不小于板跨的三分之一,必要时应配置双层钢筋,配筋直径宜小,间距要密。

　　(4)为了减少楼板角部开裂,双向板周边为墙、梁里,设计时楼板宜按四边嵌固板进行,负弯矩钢筋应满足计算配筋,正弯矩钢筋取计算配筋的112倍。

4．2 材料措施

　　适当提高材料的抗裂能力和材料的收缩能力,配置混凝土所用的水泥,尽量避免使用收缩性较大的矿渣水泥,采用硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥。减少水灰比,混凝土所用的骨料应控制其含泥量和级配,因为含泥量太大会使混凝土的“干”缩性增加。另外,可考虑加入一些外加剂,如膨胀剂、减水剂、粉煤灰等,也可掺入纤维等抗裂材料,以增强混凝土的抗裂性能。同时,可适当提高混凝土的强度等级和含钢量,尽量减小钢筋的直径,加密钢筋间距等,这些都是防止楼板产生裂缝的有效措施。

4．3 施工措施

　　(1)加强商品混凝土质量管理,控制好含砂率、水灰比、石子级配以及外加剂的掺量,严禁运输过程和现场浇捣混凝土时擅自加水,保证混凝土配合比不被人为破坏,确保混凝土浇捣的质量,以防止裂缝的产生。

　　(2)施工中应注意做到防止早振,过振造成的板混凝土出现分层而降低混凝土的轴心抗拉强度;同时,混凝土浇筑完工后,必须派专人浇水养护,必要时用塑料薄膜覆盖,可减少和防止水分蒸发过快和温湿差变化过大引起的主拉应力。一般混凝土浇筑完毕24小时后方可进行施工放样, 48小时进行模板制作、安装等其他作业,严禁集中堆载及施加冲击荷载。

　　(3)钢筋制作安装时,板面负筋<Φ12,距梁200mm外设置600 ×600mm方格网, ≥Φ12设置1000 ×1000mm马凳筋,以保证板面负筋的位置。

　　(4)严格控制板面负筋的保护层厚度。应采用铁架子或垫块等措施来固定负筋的位置,保证在施工过程中板面钢筋不会下沉,从而有效控制保护层厚度,避免支座处因钢筋下沉,保护层厚度变大而产生裂缝。

　　(5)应提高模板制作、安装工艺,保证其具有足够的刚度和稳定性,使之能承受施工过程中所产生的荷载,以避免由于模板的弯曲变形造成混凝土的开裂。

　　(6)应加强混凝土施工现场管理,对混凝土施工的每个环节要严格按照国家有关规范进行,严禁野蛮施工,以尽量避免人为因素造成混凝土施工质量下降,而引起裂缝的产生。

参考文献

　　[ 1 ]王铁梦,《工程结构裂缝控制》,中国建筑工业出版社, 1997。

　　[ 2 ]《混凝土结构设计规范( GB50010—2002) 》,中国建筑工业出版社, 2002。