混凝土楼板裂缝的成因及控制

摘要随着国内经济步伐的加快，各个城市新的多层住宅小区陆续建成，住户对住房的质量要求越来越高，尤其对一些现浇楼板出现的裂缝情况非常关注。现浇钢筋混凝土楼板结构的裂缝，是目前多层住宅工程出现最多的质量通病之一。大量的工程实践分析表明,大多数的钢筋混凝土构件都是带裂缝工作的,只是有些裂缝属于微观裂缝,当外荷载不超过设计荷载时,一般对结构的使用无大的危害,根据规范允许其在一定范围内存在。有些裂缝在长期的荷载或外界物理及化学因素作用下不断产生和发展,引起混凝土保护层剥落及钢筋锈蚀,使钢筋混凝土强度和刚度削弱、耐久性降低,甚至会影响结构的正常使用,此时控制混凝土裂缝开展是非常必要的。本文对建筑楼板中出现的裂缝成因进行了必要的分析，并结合工程实践提出了防治措施和处理方法关键词：混凝土楼板；裂缝原因；控制措施；弥补处理目录一、混凝土现浇楼板常见裂缝种类1、45°斜裂缝2、横向、纵向裂缝3、辐射缝4、其他裂缝二、裂缝的成因1、混凝土材料方面2、施工方面3、设计方面三、楼板裂缝的特点四、混凝土楼板裂缝的控制措施1、结构设计时采用的抗裂措施2、施工方面的措施五、现浇钢筋楼板裂缝的弥补处理工法措施1、表面修补法2、灌浆、嵌缝封堵法3、结构加固法4、混凝土置换法5、电化学防护法6、仿生自愈合法7、找平层增设钢丝网、钢板网或抗裂短钢筋进行加强六、结语随着国内经济步伐的加快，各个城市新的多层住宅小区陆续建成，住户对住房的质量要求越来越高，尤其对一些现浇楼板出现的裂缝情况非常关注。现浇钢筋混凝土楼板结构的裂缝，是目前多层住宅工程出现最多的质量通病之一。大量的工程实践分析表明,大多数的钢筋混凝土构件都是带裂缝工作的,只是有些裂缝属于微观裂缝,当外荷载不超过设计荷载时,一般对结构的使用无大的危害,根据规范允许其在一定范围内存在。有些裂缝在长期的荷载或外界物理及化学因素作用下不断产生和发展,引起混凝土保护层剥落及钢筋锈蚀,使钢筋混凝土强度和刚度削弱、耐久性降低,甚至会影响结构的正常使用,此时控制混凝土裂缝开展是非常必要的。以下主要对一些混凝土楼板裂缝成因进行分析，并于此提出相关的控制措施及弥补处理。一、混凝土现浇楼板常见裂缝种类1、145°斜裂缝此类裂缝大部分为板角斜裂缝,实际工程中这类裂缝非常常见。板角45°斜裂缝一般在板角位置大约0.5m～1.5m范围内出现,裂缝位于和超出板角放射筋长度范围的情况同时存在。通常楼板一个房间有1～2条斜裂缝,有时可能在4条以上的裂缝,一个板角通常有1条裂缝,有时有2条,甚至3条,对应于这种情况,一般楼板底面也会有l条斜裂缝存在,这条裂缝的位置或者与一条裂缝位置吻合,或者位于两条裂缝之间。板角45°斜裂缝的分布情况还与楼板的走向有一定关系,从数据反映的情况来看,楼板西端的板角裂缝多于东端。而在楼板凹凸部位,突出开间的阳角部位开裂情况与板角非常类似,也是存在斜裂缝的主要部位。2、横向、纵向裂缝楼板跨中裂缝的分布和数量则呈现一定的随机性,但以横向、纵向最多,大跨度开间中部出现裂缝的几率相对较大,裂缝多为横向,少数为纵向。横向裂缝是指平行于楼板的短边,垂直于楼板长边的裂缝,纵向裂缝是平行于长边,垂直于短边的裂缝。纵向裂缝多发生在具有连续长横墙附近,有时板面会出现无规则的龟裂。裂缝通常位于楼板中部1/3板跨度范围内,有时1条横向裂缝在中间,也有2条裂缝在1/3跨两端的情况。混合结构中楼板大多为双向板,裂缝在接近方形板的双向板中出现概率极高。由于调查的存在裂缝的房屋中无单向板,因此不知道裂缝的出现与长短边之比大小是否有关系,也没有作进一步的研究。3、辐射缝辐射缝是指二条以上裂缝汇交于楼板上某一点的情况。这些裂缝通常出现在天花板上的吊灯周围,裂缝宽度一般小于0.2mm,通过裂缝修补时开槽检查的情况来看,经常直接露出预埋在混凝土楼板中的线管,而裂缝与线管走向一致或接近,因此可判断为辐射缝与管线预埋时的安装控制措施不当有关系4、其他裂缝除了上述几种裂缝之外,现浇楼板裂缝还有其他形态的裂缝,可看作斜裂缝、横向裂缝和纵向裂缝的组合。同时,一块楼板上会出现几种形态的裂缝。二、裂缝的成因1、混凝土材料方面(1)采用高强度水泥,使水泥水化热升高和混凝土的收缩变形加大。同时,混凝土中单方水泥用量增加,也将造成混凝土收缩变形增大以及内部温升增大,进而导致裂缝产生。(2)泵送商品混凝土使坍落度增加,水泥标号提高,骨料粒径减小,水泥用量、用水量、砂率等都比以往现场拌制混凝土有显著的增大,以及减水剂、各种外加剂的应用,从而导致混凝土收缩及水化热都比以往现场拌制混凝土有较大幅度的增加,且收缩时间延长。这也是导致混凝土开裂日趋严重的原因之一。2、施工方面(1)施工时找平层过厚,因找平层素混凝土抗裂性差,在温度和收缩变形作用下极易产生楼板表面裂缝。(2)PVC管作预埋与混凝土结合差,在混凝土浇捣时,容易引起PVC管上移或下沉,使得板顶或板底保护层变薄,从而使楼板出现沿穿线管走向的裂缝。另外,由于板底钢筋保护层垫块设置不当或过稀时,也会由于浇捣混凝土使板底出现裂缝。(3)在混凝土浇捣过程中或施工荷载作用下,由于模板的支撑变形较大,使得楼板在混凝土硬化前,产生初始塑性裂缝。这种裂缝在拆模后会受到干缩、温度变化等因素的影响逐渐开展变大。(4)泵送混凝土具有较大的粘聚性和流动性,致使现浇楼盖的塑性裂缝问题较过去普通混凝土显得非常突出。施工过程中若模板松动、位移或者混凝土浇捣不密实、不均匀,漏振、过振就会引起沿钢筋走向或与构件形状有关的塑性沉降裂缝。(5)养护时间不足,养护措施不当,再佐以混凝土本身收缩量大、环境变化等诸多因素,导致楼板过多地出现超出规定宽度的裂缝。(6)板负筋下沉产生的裂缝。在施工过程中,由于施工人员野蛮操作,任意踩踏钢筋,致使负筋下陷,保护层过大,减少了板截面的有效高度,使板的承载能力达不到设计要求,从而导致板裂缝。3、设计方面(1)由于结构计算的疏忽,设计板件偏薄的板缝影响到结构安全。(2)设计中未充分估足装修荷载、使用荷载以致设计受力小于实际受力,楼板因此开裂。(3)设计中对屋面温度应力重视不够,保温、隔热层设置不当或不足,屋面板很容易受温度影响而开裂。或者伸缩缝设置不合理,也容易造成楼板因收缩应力和温度应力叠加作用下而开裂。(4)楼盖边界约束加强,但未采取有效的阻裂措施,使得楼板在温度应力、收缩约束应力的作用下,在楼板中部(板面往往没有钢筋)出现垂直于长约束边的裂缝,或者在楼板边角出现45°斜裂缝。(5)对比较悬殊的不等跨连续板,有些设计人员图省事不按实际受力分析计算,仅按经验配筋往往造成中间小跨板面负筋长度不足而产生小跨板面裂缝。三、楼板裂缝的特点1、裂缝多数在建筑物未投入使用情况下产生很多建筑物在未投入使用的情况下就出现了裂缝,有的甚至在混凝土浇筑完毕后2～3个月以后就出现了裂缝。这时楼板除了在施工阶段承受施工荷载以外,往往只承受自重荷载,甚至尚未达到楼板荷载设计值,这说明了在施工阶段己经有某种或多种因素与楼板裂缝的产生有一定关联。同样,在部分业主入住后也报修楼板裂缝,经查存在将住宅房用于货物储存仓库、装修材料特别是花岗岩集中堆高、浴缸重量超出楼板设计承载力的情况,说明交付入住后如何按设计要求确保楼板荷载在设计允许范围内也是一项重要的工作。2、部分裂缝为贯穿裂缝这些裂缝在楼板板面与板底同时出现,通过蓄水试验检查的话会出现渗水现象,说明为贯穿裂缝;但从对裂缝的检测情况来看,基本都是无害裂缝。由于贯穿裂缝的存在,对于住宅楼来说存在渗漏隐患,也就是一旦楼上住户家中发生管道渗漏,水将流到楼下住户家中扩大渗漏影响面,造成不必要的附加损失,因此只要是贯穿裂缝无论是否装修房都必须及时进行修复。3、与建造和竣工季节有关,大多产生于夏秋季节、高温天气这些裂缝经过炎热的夏季,大多在秋季出现,这里是指可见裂缝,裂缝宽度一般在0.05mm以上。而从结构阶段施工期来看,基本都是在夏季到冬季处于标准层施工阶段。4、与地基好坏无关。据调查的几个项目都采用了纯桩基或沉降控制复合桩基础,出现楼板裂缝幢号的沉降观测数据显示符合设计要求而且均匀沉降,而且结构其他部位除顶层墙体存在斜裂缝外,未发现其他明显因地基问题造成的裂缝,因此基本可以排除因为差异沉降产生裂缝的可能性。5、多层砖混结构的楼板裂缝数量远远多于高层剪力墙结构数据显示,高层楼板裂缝相对多层砖混结构要少很多,在楼板均采用双层双向钢筋、楼板硅标号相同的情况下,仍然是相同的结果。6、施工进度、混凝土养护时间对裂缝产生有影响在同一个小区,不同施工单位采取不同的施工进度及混凝土养护方式来看,施工进度合理、混凝土养护充分的建筑物裂缝产生数量普遍较之施工进度快、养护时间短的建筑物少。7、模板支撑体系的选用对楼板裂缝的产生有比较大的影响从收集的资料对比来看,采用钢管支撑、立杆间距控制合理、模板支撑体系搭设规范、配备三套底模的建筑物比立杆间距大、配备二套梁板底模、结构施工质量相对较差的建筑物楼板裂缝少。四、混凝土楼板裂缝的控制措施1、结构设计时采用的抗裂措施（1)混凝土原材料的选择。要控制混凝土的开裂,需要从原材料的选择出发,原材料选择的正确与否,直接影响到混凝土的开裂。由于混凝土自身的特性,水灰比过大,水泥用量大,外掺剂保水性差,粗骨料少,用水量大,振捣不良,环境气温高,表面失水大(养护不良及吸水砖模)等都能导致塑性收缩表面开裂。自20世纪初起,为了减小水化放热产生的影响,开始采用掺火山灰的办法,30年代又开发出低热水泥。利用加大粗骨料粒径、非常低的水泥用量、预冷拌合物原材料、限制浇筑层高和管道冷却等措施,进一步获得了降低水化温峰、抑制热裂缝的效果。因此从选择水化热低的水泥,控制水灰比,减少水泥用量和用水量,添加适当的外加剂等措施以控制混凝土的开裂。例如,超长的地下室结构外墙应选用补偿收缩混凝土,即在混凝土中掺入UEA,HEA等微膨胀剂,以混凝土的膨胀值减去混凝土的最终收缩值的差值不小于混凝土的极限拉伸即可控制裂缝。普通硅酸盐水泥外掺粉煤灰可有效控制早期和长期收缩开裂。（2)提高结构自身承载力。在结构设计过程中,有时虽然梁板的承载力和挠度均在规范允许之内,但相对承载力较小,挠度较大,这便容易引起因为挠度偏大而产生的结构裂缝。这种情况须加大梁截面或板厚、提高结构配筋率以提高结构的强度储备来控制裂缝的产生。长期来讲,由于混凝土自身随时间的强度劣化和环境对混凝土的风化和侵蚀,混凝土结构的承载力会逐渐降低;由于承载力的降低会引起混凝土的开裂。因此,混凝土结构设计时,要考虑到混凝土的劣化,混凝土强度必须有一定安全储备,才能保证结构有足够的安全性和耐久性。（3)减小地基的不均匀沉降。因为建筑物地基的不均匀沉降而引起的结构裂缝的事例不多,位于采空区的建筑物易发生。此时需加强基础的整体性,以减小地基不均匀沉降对结构的影响,比如独立基础时设置拉梁,或采用筏板基础,或采用箱形基础。如果地基土本身软硬不均,除采取上述措施外,还可以采取局部换土或加大基础底面积的措施。柱下独立基础或桩承台,当设置拉梁时,由于各独立基础或桩承台之间的沉降差,会造成拉梁两端的开裂,而且在有些工程中开裂还非常严重。此时建议在拉梁两端各设一道后浇带,如果地质条件较好可设一道或不设。（4)地下室墙体裂缝的控制。为控制地下室墙体裂缝的发生,可在墙体顶部和腰部设两道暗梁,并适当增设暗柱,以起到“模箍作用”,或适当增加墙体配筋。为防止墙体出现早期收缩裂缝,在墙体中可设置适当数量后浇带。（5)设置后浇带。随着社会的发展,超长建筑越来越多,而且很多因为建筑功能和美观不让设伸缩缝,这便需要结构专业采取措施来解决混凝土的收缩应力和温度应力引起的结构变形和裂缝。一般做法即是设置后浇带:每隔30m～45m设置一道,在45d～60d后浇筑。（6)楼板双层双向配筋。超长建筑物、高层建筑的屋面板、不做保温的屋面板,均会产生很大的温度应力,势必会形成温度裂缝。加厚板厚且受力钢筋双层双向配筋能有效的解决温度应力对裂缝的影响,但钢筋间距不宜过大,一般不大于150mm。或加厚板厚但受力钢筋不通长设置,在受力钢