论楼面裂缝的成因和重点防治措

1论楼面裂缝的成因和重点防治措施【内容提要】全现浇钢筋混凝土楼板的裂缝，是目前较难克服的质量通病之一，特别是住宅工程楼板的裂缝发生后，往往会引起投诉、纠纷、以及索赔要求等。现结合我十多年来大量施工实践中的经验和教训，以及裂缝的防治处理，重点介绍以施工为主、兼顾设计和材料原因分析楼面裂缝的综合性防治及具体措施。【关键词】混凝土裂缝钢筋荷载商品砼养护【论文提纲】一、混凝土裂缝原因分析荷载作用下的裂缝；非荷载作用下的裂缝。二、设计中的重点加强部位从住宅工程现浇楼板裂缝发生的部位分析，最常见、最普遍和数量最多的是房屋四周阳角处、外墙转角处等。三、商品砼的性能改善四、施工中应采取的主要技术措施重点加强楼面上层钢筋网的有效保护、预埋线管处的裂缝防治、材料吊卸区域的楼面裂缝防治、加强对楼面砼的养护。五、对裂缝的弥补处理当楼面裂缝发生后，应在楼地面和天棚粉刷之前预先作好妥善的裂缝处理工作，然后再进行装修。总之，混凝土是各向异性非匀质复合多元材料，控制混凝土裂缝是一项世界性的难题，探索出有效地控制裂缝的措施和修复办法有着非常重要的意义。2一、混凝土裂缝原因分析混凝土是一种非匀质脆性材料，由水泥、粗细骨料（石子、砂子）、以及存留其中的气体和水组成。在温度变化及硬化过程中，会产生体积变形。由于各种材料的线膨胀系数不同，相互约束产生的初始应力、拉应力或剪应力，都会造成在骨料与水泥石的粘结面上或水泥石本身之间出现细微的裂缝，一般称之为微裂缝，这种裂缝是规则的、不连通的，且肉眼难以看到。一般情况下，肉眼可见裂缝宽度为0.03mm～0.05mm，称之为宏观裂缝，这种裂缝实际上是微裂缝的扩展。混凝土的裂缝大致可以分为两大类：荷载作用下的裂缝和非荷载作用下的裂缝。1、荷载作用下的裂缝：荷载产生的应力超过混凝土的抗拉强度时，混凝土发生开裂。混凝土在荷载作用下的裂缝往往有一定的规律性，裂缝通常垂直于主拉应力方向，一般沿构件宽度方向贯通全截面。防止荷载作用下的裂缝，关键是在设计阶段做好荷载的计算、强度的检算和裂缝宽度的检算。2、非荷载作用下的裂缝：非荷载作用下混凝土裂缝出现的原因非常复杂，有时候是许多因素共同作用形成的裂缝，这些裂缝产生的原因大致归纳起来分为以下几种情况：（1）混凝土收缩引起的裂缝：混凝土在浇筑后的养护阶段会发生体积收缩，体积收缩又分为塑性收缩、干缩和自身收缩（化学收缩）。“自身收缩”，也叫化学收缩，指水泥水化生成物的体积，比反应前的总体积小。3化学收缩量的大小随混凝土硬化龄期延长而增加，此收缩不可恢复。混凝土中水泥用量过大，则化学收缩量大，易形成裂缝。防止此类收缩最有效的办法是控制水泥用量。“塑性收缩”，通常发生在混凝土终凝前，有两种类型：①由于热风、高温、干燥以及洒水养护不及时等，水分蒸发过快，混凝土失水，表面出现裂缝；②混凝土内部不均匀，泌水、骨料自重下沉以及钢筋阻挡时，骨料与胶合料之间、骨料与钢筋之间容易产生裂缝。为了减少混凝土的塑性收缩，施工下料不能过快，浇筑间隔拉长，尽量振捣密实，尽量减少新拌制混凝土的坍落度，以减少不均匀下沉，其次要加强养护，采用保温措施，设置风挡和天棚等。“干缩”，是由于水泥砂浆中水分损失引起的，混凝土成型后表面水分散失速度快，内部水分损失慢，造成内外体积收缩不均匀，表面混凝土产生拉应力而开裂；骨料级配不良、粒径过小、含过多片状颗粒，使用细砂、特细砂会引起用水量和水泥用量增大，出现干缩裂缝；另外，混凝土的体积干缩受钢筋或地基、垫层等的约束作用时，会使混凝土中拉应力发展而形成裂缝。避免干缩裂缝要注意，在混凝土配合比设计时要尽可能降低用水量和水泥用量、增大骨料用量、合理布置钢筋、并加强混凝土的养护。（2）混凝土碱-骨料反应引起的裂缝：水泥的体积安定性不良，水泥或水泥中的外加剂中的强碱类物质与活性骨料间的碱骨料反应，原材料中的有害杂质硫化物、硫酸盐含量过高，都会促使混凝土局部体积膨胀而开裂。施工中，必须严格控制原材料的质量，按照国家标准进行4原材料的检验，严禁将不合格的材料使用于工程建设中。（3）钢筋的腐蚀引起的裂缝：钢筋混凝土内部钢筋的腐蚀，体积增大，使周围混凝土承受很大的径向膨胀应力，出现裂纹，逐渐扩展成与钢筋平行的裂缝。防止钢筋腐蚀首先要控制混凝土原材料中氯离子含量，适当增加钢筋保护层厚度和密实度，可以减少混凝土裂缝。（4）结构基础不均匀沉降引起的裂缝：掌握的地质资料与实际不符，或者不良地基没有得到有效的处理，使建筑物发生不均匀沉降，形成贯穿性裂缝。模板和台座支撑不牢固，也会使构件在施工中形成裂缝。为了防止此类裂缝，勘测工作要细致，地基处理要过关，保证模板体系的强度、刚度和稳定性。（5）施工方法引起的裂缝：搅拌、运输时间过长，水分损失过多，坍落度损失过大，也易出现裂缝；混凝土浇筑前，为增加流动性额外加水，不但降低强度，更容易导致裂缝出现。浇灌时下料速度过快，分段浇筑时，施工缝没有按照规定处理，或者混凝土浇筑过程中中途停顿时间超过了初凝时间，都容易产生裂缝。振捣要适当，振捣不足，混凝土不密实，产生蜂窝、麻面、空洞，是裂缝发展的原因；过振使表面形成浮浆层过厚，又容易产生干缩裂缝。初凝前进行二次振捣以及终凝前重复压面，有利于裂缝的减少。混凝土养生不良易失水干缩，所以必须保证养护条件。（6）温度引起的裂缝：①根据温度应力的形成过程可分为以下三个阶段：“早期”：自浇筑混凝土开始至水泥放热基本结束，一般约30天。这个阶段的两个特征：一是水泥放出大量的水化热；二是混凝土弹5性模量的急剧变化。由于弹性模量的变化，这一时期在混凝土内形成残余应力。“中期”：自水泥放热作用基本结束时起至混凝土冷却到稳定温度时止，这个时期中，温度应力主要是由于混凝土的冷却及外界气温变化所引起。这些应力与早期形成的残余应力相叠加，在此期间混凝土的弹性模量变化不大。“晚期”：混凝土完全冷却以后的运转时期。温度应力主要是外界气温变化所引起，这些应力与前两种的残余应力相迭加。②根据温度应力引起的原因可分为两类：“自生应力”：边界上没有任何约束或完全静止的结构。如果内部温度是非线性分布的，由于结构本身互相约束而出现的温度应力。例如，桥梁墩身、气轮机基座，结构尺寸相对较大，混凝土冷却时表面温度低，内部温度高，在表面出现拉应力，在中间出现压应力。“约束应力”：结构的全部或部分边界受到外界的约束，不能自由变形而引起的应力。如箱梁顶板混凝土和护栏混凝土。这两种温度应力往往和混凝土的干缩所引起的应力共同作用。要想根据已知的温度准确分析出温度应力的分布情况、应力大小是一项比较复杂的工作。在大多数情况下，需要依靠模型试验或数值计算。混凝土的徐变使温度应力有相当大的松弛，计算温度应力时，必须考虑徐变的影响。二、设计中的重点加强部位从住宅工程现浇楼板裂缝发生的部位分析，最常见、最普遍和数量最多的是房屋四周阳角处（含平面形状突变的凹口房屋阳角处）的房间在离开阳角１米左右，即在楼板的分离式配筋的负6弯矩筋以及角部放射筋未端或外侧发生４５度左右的楼地面斜角裂缝，此通病在现浇楼板的任何一种类型的建筑中都普遍存在。其原因主要是砼的收缩特性和温差双重作用所引起的，并且愈靠近屋面处的楼层裂缝往往愈大。从设计角度看，现行设计规范侧重于按强度考虑，未充分按温差和混凝土收缩特性等多种因素作综合考虑，配筋量因而达不到要求。而房屋的四周阳角由于受到纵、横二个方向剪力墙或刚度相对较大的楼面梁约束，限制了楼面板砼的自由变形，因此在温差和砼收缩变化时，板面在配筋薄弱处（即在分离式配筋的负弯矩筋和放射筋的未端结束处）首先开裂，产生４５度左右的斜角裂缝。虽然楼地面斜角裂缝对结构安全使用没有影响，但在有水源等特殊情况下会发生渗漏缺陷，容易引起住户投诉，是裂缝防治的重点。根据上面的原因分析，我公司在近几年的图纸会审中，十分注意建议业主和设计单位对四周的阳角处楼面板配筋进行加强，负筋不采用分离式切断，改为沿房间（每个阳角仅限一个房间）全长配置，并且适当加密加粗（即按照技术导则一的第６条中的前半条文采用）。多年来的实践充分证明，凡采纳或按上述设计的房屋，基本上不再发生４５度斜角裂缝，已能较满意地解决好楼板裂缝中数量最多的主要矛盾，效果显著。对于外墙转角处的放射形钢筋，我公司根据实践检验，认为作用较小。其原因是放射形钢筋的长度一般不大（约１.２米左右），当阳角处的房间在不按双层双向钢筋加密加强而仍按分离式7设置构造负弯矩短筋时，４５度的斜向裂缝仍然会向内转移到放射筋的未端或外侧，而当采用了双层双向钢筋加密加强后，纵、横二个方向的钢筋网的合力已能很好地抵抗和防止４５度斜角裂缝的发生和转移，并且放射形钢筋往往只有上部一层，在绑扎时常搁置在纵横板面钢筋的上方，导致钢筋交叉重叠，将板面的负弯矩钢筋下压，减少了板面负弯矩钢筋的有效高度，同时浇筑时钢筋弯头（即拐脚）容易翘起造成平仓困难，所以建议重点加强加密双层双向钢筋即可。三、商品砼的性能改善目前已普遍采用泵送商品砼进行浇筑，但受剧烈的市场竞争，导致各商品砼厂商以采用大粉煤灰掺量，低价位、低性能的砼处掺剂，以及细度模数低、含泥量较高的中细砂作为降低价格和成本的主要竞争手段。因此建议有关部门牵头，尽快健全和统一对商品砼厂商的行业管理，并根据成本投入比例，相应和合理地提高商品砼的市场价格（特别是用于地下室和住宅楼面工程的砼），促使商品砼厂商转变观念，控制好原材料质量，选用高效优质砼外掺剂，改善和减小混凝土的收缩值，建立好控制体系（即按技术导则中第二条执行），是一项改善商品砼质量和性能的根本性工作。另一方面承包商在订购商品砼时，应根据工程的不同部位和性质提出对砼品质的明确要求，不能片面压价和追求低价格、低成本而忽视了砼的品质，导致砼性能下降和收缩裂缝增多。同时8现场应逐车严格控制好商品砼的坍落度检查，以保证砼熟料的半成品质量。四、施工中应采取的主要技术措施楼面裂缝的发生除以阳角４５度斜角裂缝为主外，其他还有较常见的两类：一类是预理线管及线管集散处，另一类为施工中周转材料临时较集中和较频繁的吊装卸料堆放区域。现从施工角度进行综合分析，并分类采取以下几项主要技术措施。（一）重点加强楼面上层钢筋网的有效保护措施。钢筋在楼面砼板中的抗拉受力，起着抵坑外荷载所产生的弯矩和防止砼收缩和温差裂缝发生的双重作用，而这一双重作用均需钢筋处在上下合理的保护层前提下才能确保有效。在实际施工中，楼面下层的钢筋网在受到砼垫块及模板的依托下保护层比较容易正确控制。但当垫块间距放大到１.５米时，钢筋网的合理保护层厚度就无法保障，所以纵横向的垫块间距限制在１米左右。与此相反，楼面上层钢筋网的有效保护，一直是施工中的一大较难问题。其原因为：板的上层钢筋一般较细较软，受到人员踩踏后就立即弯曲、变形、下坠；钢筋离楼层模板的高度较大，无法受到模板的依托保护；各工种交叉作业，造成施工人员众多、行走十分频繁，无处落脚后难免被大量踩踏；上层钢筋网的钢筋小撑马设置间距过大，甚至不设（仅依靠楼面梁上部钢筋搁置和分离式配筋的拐脚支撑）。在上述四个原因中，前二条是客观存在，不可能也难于提出9措施加以改进（否则楼面负筋用钢量将大大增加，造成浪费）。但后二个原因却在施工中必须大大加以改进，对于最后一个原因，根据大量的施工实践，建议楼面双层双向钢筋（包括分离式配置的负弯矩短筋）必须设置钢筋小撑马，其纵横向间距不应大于７００毫米（即每平方米不得少于２只），特别是对于Φ８一类细小钢筋，小撑马的间距应控制在６００毫米以内（即每平方米不得少于３只），才能取得较良好的效果。对于第3条原因，可采取下列综合措施加以解决：Ａ、尽可能合理和科学地安排好各工种交叉作业时间，在板底钢筋绑扎后，线管予埋和模板封镶收头应及时穿插并争取全面完成，做到不留或少留尾巴，以有效减少板面钢筋绑扎后的作业人员数量。Ｂ、在楼梯、通道等频繁和必须的通行处应搭设（或铺设）临时的简易通道，以供必要的施工人员通行。Ｃ、加强教育和管理，使全体操作人员充分重视保护板面上层负筋的正确位置，必须行走时，应自觉沿钢筋小马撑支撑点通行，不得随意踩踏中间架空部位钢筋。Ｄ、安排足够数量的钢筋工（一般