浅谈现浇钢筋混凝土楼板裂缝产生的原因、预防和处理

1浅谈现浇钢筋混凝土楼板裂缝产生的原因、预防和处理浙江凯恩房地产有限公司张建雄摘要：现浇钢筋混凝土楼板裂缝是常见的质量问题，裂缝的存在不仅会影响居民的日常生活，也直接影响到房屋建筑的正常使用以及结构安全性，已经成为房屋建筑工程施工迫切需要解决的质量通病。本人长期工作在施工第一线，结合自己多年施工实践经验就现浇钢筋混凝土楼板裂缝形成原因从混凝土的特性、原材料质量、设计和施工等方面进行了分析，旨在施工过程中预先制定专项裂缝预控措施和方案，减少裂缝的产生作一些探讨，并提出了预防楼板裂缝产生的相应措施和处理方法。关键词：现浇钢筋混凝土楼板裂缝原因、预防措施、处理方法混凝土是由水泥、掺合料、外加剂与水配制的胶结材浆体将分散的砂、石子搅拌粘结在一起的工程常用材料，是一种多元、多相、分均匀的水泥基复合材料，弹性模量较高而抗拉强度较低，在受约束条件下只要发生少许收缩，产生的拉应力往往会大于该龄期混凝土的抗拉强度，导致混凝土开裂。现浇钢筋混凝土楼板出现裂缝是十分普遍的现象，是工程常见的质量通病，也是长期困扰建筑施工的一个难题。其特点是：第一、具有广泛的普遍性。无论是砖混结构、框架结构还是剪力墙结构，由于近年来住宅结构施工周期缩短，劳务作业人员的技术素质下降，楼板结构裂缝成为多发性的质量问题。第二、危害性较大。楼板裂缝不仅对结构安全构成威胁，还会降低建筑物的整体性、耐久性和抗震性，也降低了建筑物的使用寿命。第三、处理难度大。一旦出现楼板裂缝，单纯从技术角度无法处理达到正常水平。因此分析其开裂的原因，既不能忽视隐患的存在，也不能对裂缝产生恐惧感，采取科学的态度进行认真的分析和处理，具有重大的经济效益和社会价值，对于完善混凝土结构设计、施工技术具有极强的现实意义。一、现浇钢筋混凝土楼板裂缝产生原因分析1、混凝土的收缩变形使楼板产生裂缝1.1浇筑初期（终凝前）的凝缩变形凝缩变形产生的裂缝发生在混凝土结硬前最初几小时内，通常浇后24h即可观察到。这种裂缝有两类：一类是由于塑性混凝土下沉产生的裂缝，在梁、板、墙中都有可能产生；另一类是塑性收缩裂缝，常出现在板中，裂缝呈不规则的鸡爪状或地图状。凝缩变形产生的裂缝多与混凝土的泌水现象有关。新浇筑的混凝土经压实后，由于重力作用，重的固体颗粒向下沉，迫使轻的水向上移，即所谓“泌水”。当固体颗粒彼此支撑不再下沉，或水泥2结硬阻碍了它的下沉，泌水即停止。如混凝土中固体颗粒能不受阻碍地自由下沉，则仅使结硬后混凝土的体积减少，并不会产生裂缝。塑性收缩裂缝并不受混凝土中钢筋的影响，影响塑性收缩裂缝的主要因素是混凝土表面的干燥速度，当水分蒸发速度超过了泌水速度时，就会产生这种裂缝。因此凡是能加速蒸发速度的因素（如气温高、相对湿度低、风速大以及混凝土中温度高于周围空气温度）都会促使塑性收缩裂缝的发生。塑性收缩裂缝的表面宽度有的可达1～2mm.这种裂缝在自由支承板的四角处则很少出现，因为角部的干缩不受约束；相反，如板的边缘受到约束（砖墙等），则将出现与板边呈45°的一系列平行裂缝。1.2硬化过程中的干缩和水化作用引起的自身收缩自身收缩与干缩一样，在浇筑后相当长的时间约1～3周才会出现，它是由于水的迁移而引起的。但它不是由于水向外蒸发散失，而是因为水泥水化时消耗水分造成凝胶孔的液面下降，形成弯月面，产生所谓自干燥作用，使混凝土体的相对湿度降低和体积减少；水灰比的变化对干燥收缩和自身收缩的影响正相反，即当混凝土的水灰比降低时干燥收缩减少，而自身收缩增大。如当水灰比大于0.5时，其自身干燥作用和自身收缩与干缩相比可以忽略不计；但是当水灰比减少到0.35时，混凝土内相对湿度会很快降低到80%以下，自身收缩与干缩则相接近。在硬化混凝土收缩受约束的条件下，收缩应变将导致弹性拉应力，拉应力可被近似看作弹性模量与应变的乘积；当拉应力超过混凝土的抗拉强度时，材料出现开裂。但是由于混凝土的粘弹性（徐变），部分应力释放，徐变产生的应力松驰后的残余应力才是决定混凝土是否开裂的关键。2、材料特性及材料质量问题产生的裂缝2.1混凝土收缩变形混凝土作为由砂石集料、水泥以及水拌和而成的脆性材料，在施工成型后随着水分的大量蒸发，混凝土体积势必随之收缩产生变形。但是由于现浇混凝土楼板受到梁、柱、墙等周边支座的约束力，并不能自由收缩变形。当约束应力超过混凝土的极限承受能力时，就会造成现浇混凝土楼板的开裂。这样的裂缝通常出现在板角等应力相对较为集中区域。2.2混凝土温度裂缝钢筋混凝土楼板浇筑初凝过程中，由于水化热的作用会导致钢筋混凝土内部温度较高，根据相关监测数据发现温度差最高可达50℃以上。在养护期14天内，混凝土内外温差一般处于较大水平。混凝土楼板表面由于具有较好的热量散失条件温度基本相对较低，现浇钢筋混凝土楼板的内外温差导致温度应力的产生，当温度应力超过混凝土的极限抗拉强度时，便会导致裂缝的产生。32.3水泥质量和使用上的问题水泥品种混乱，大量打着普通硅酸盐水泥的水泥在混合材料的使用上存在诸多问题，掺杂使假、违规生产盛行；建设、设计、施工单位对于水泥产品不熟悉，致使水泥品种单一，促成水泥厂造假。中小型水泥厂管理跟不上，盲目提高混合材的掺量，出厂水泥质量难以保证。在任何工程、任何部位、任何施工气候条件千篇一律的使用普硅水泥，无论对于确保工程质量还是降低造价都没有好处。2.4商品砼自身特点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、低性能的砼外掺剂，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。混凝土强度值对水灰比的变化十分敏感，水、水泥、外掺混合材料等计量偏差，将直接影响混凝土的强度。而采用含泥量大的砂配制的混凝土收缩大，抗拉强度低，容易因塑性收缩而产生裂缝。泵送砼坍落度大，易产生局部粗骨料少、砂浆多的现象，此时砼脱水干缩时，就会产生表面裂缝。3、施工技术和方法不当产生的裂缝3.1模板支撑体系施工措施不当在现浇钢筋混凝土楼板施工过程中，模板支架没有设计计算或设计达不到规范要求也是导致现浇混凝土楼板开裂的主要原因。近年来现浇钢筋混凝土楼板施工多采用大规格竹胶板（五合板）做模板，铺设后应用钉子与下面的木方支撑肋钉牢固，否则大规格模板与木方档之间会产生空隙，当受到上部压力时，模板会下陷变形（俗称“喘气”）。混凝土浇注过程中因荷载较小，有时模板不变形，当楼板再承受施工活荷载时，就会产生变形，从而导致楼板混凝土裂缝。另外支模过程中模板下方木档的间距过大，上下层之间的支撑不垂直，垂直支撑面与现浇楼板接触位置松动等等都会造成模板支撑体系变形，使混凝土楼板内产生过大的应力变形，造成裂缝的发生。此外由于拆模板过早，现浇钢筋混凝土尚未达到设计强度等级时，在荷载的作用下楼板结构受荷超过承载能力也会造成楼板的开裂。拆除墙角模板方法不当，当上层墙体拆除角部钢模板时，施工人员往往图方便，将拆下的角模板直接推倒砸在楼板上，巨大的冲击力经常导致楼板角部出现环状的密集微裂缝。3.2管线埋设处理不当现代建筑设计中多采用将各类强电、弱电管线在楼板内暗敷的方式，局部会出现楼板内电气埋管（PVC）集中的现象，集中的PVC埋管占据了较大的楼板截面，形成局部薄弱带，这在一定程度上导致了混凝土楼板内的有效截面减小，而且PVC埋管与混凝土两种材4料的线性膨胀系数差别较大，粘结力不强，造成现浇钢筋混凝土的密实度不足，极易导致由于应力集中而造成楼板在PVC埋管弹性力作用下产生与管线走向一致的楼板裂缝。3.3混凝土泵送浇捣施工存在质量问题在房屋建筑工程施工过程中，现浇钢筋混凝土一般采取泵送的方式，这就要求混凝土的坍落度在120-220MM之间，水泥用量以及水灰比均较大。同时为了缓解运输过程中出现初凝，部分混凝土中还掺加了缓凝剂，极易导致在泵送以及浇捣过程中出现浮浆，造成浇筑混凝土的均匀性较差，表面收缩量增加，因而出现裂缝，浇捣方法不当和浇捣速度过快也是砼产生裂缝的因素之一。3.4施工荷载过于集中在楼板混凝土刚刚失去塑性但强度还没有达到一定程度时，最容易受到损害，造成无法修复的缺陷，需要很好的保护。现代施工节奏较快，往往在混凝土刚刚终凝时即开始上层施工，大量的施工材料、机具、人员等施工荷载，特别是高层结构使用的钢制大模板，经常在楼板中间位置集中堆放，造成楼板中间部位出现大量不规则的微小裂缝。3.5上人操作时间过早有时为了抢工期，施工人员往往在楼板混凝土强度尚未达到规范要求的1.2MPa时，即开始在上面施工作业，这时楼板受到动荷载的作用，必然在混凝土内部产生微裂缝。3.6操作工艺及养护措施经过多年的实践，发现商品混凝土浇捣后二次抹压十分重要。初凝前进行二次振捣和抹压并及时覆盖薄膜对表面裂缝效果很好。规范合理的养护措施可以有效降低混凝土的收缩量，试验研究表明混凝土保湿养生两周相比于不足一周的养护时间，收缩量可以降低25%左右，这对于控制混凝土现浇楼板的裂缝具有重要的作用。但是部分施工单位对于混凝土浇筑结束后的保湿养生重视不足，难以按照相关规范要求进行养护，造成现浇钢筋混凝土裂缝的出现。3.7过早加载或施工超载在新浇的板面过早加载或施工超载，在使用塔吊向新浇筑的楼板上吊运钢筋、料箱（斗）等重量较大的物体时，经常由于指挥控制不当以及下部未垫方木等原因，物体下落速度较快，导致重物直接冲击楼板而产生楼板裂缝。4、结构设计方面产生的裂缝4.1建筑和构造平面布局不合理，结构构造措施不力，变形缝（后浇带）位置不合理，构造钢筋不足。设计无抗裂要求，抗扭、抗冲切和抗剪强度不足。地基变形或沉降过大等。54.2设计中对多跨连续板边跨的板边往往简化处理为简支，由此而产生的误差在构造上予以配置构造钢筋补强，但所配置的构造钢筋有往往存在直径过细，间距过大。4.3楼板配筋设计中，仅在楼板轴线承重梁处配置了负弯筋，这些钢筋在楼板挠度应变产生负弯矩时起抗力作用，刚性较大；而在楼板中间的配筋设计仅计算支撑平板的正压力负荷，数量较少所以就显得相对薄弱，容易出现裂缝。4.4对楼板来说，约束最大的位置在阳角和阴角处，因为转角处梁或墙的刚度最大，它对楼板形成的约束也最大，同时沿外墙转角处因受外界气温影响，也是楼板收缩变形最大的部位；一般来说，板内配筋都按平行于板的两条相邻边设置，使得转角处夹角平分线方向的抗拉能力最薄弱，沿外墙转角处的楼板容易出现45°斜向放射状裂缝。综上所述，现浇钢筋混凝土楼板裂缝是工程常见的质量通病，在设计和施工过程中要充分考虑到上述因素，有针对性的加以预防和解决，采用合理的技术措施，现浇钢筋混凝土楼板裂缝是可以得到有效控制和预防的。二、现浇钢筋混凝土楼板裂缝预防措施1、严格控制混凝土原材料质量由于钢筋混凝土现浇楼板大多使用商品混凝土，因此为避免由于混凝土材料原因出现裂缝，必须严格控制水泥、砂石等原材料的质量，严格按照设计以及规范要求进行配合比设计及计量。对于进场使用的混凝土，除进行坍落度等必要的试验验收外，仍需留置混凝土试块，以确保用于浇筑施工的混凝土质量。2、完善钢筋混凝土现浇过程施工工艺，规范混凝土养护作业。对于模板支撑体系施工作业，首先应该根据工程不同情况及相关要求进行设计验算，综合考虑施工过程中吊装等各种荷载对模板稳定性的影响。对于钢筋的绑扎，应该确保保护层的厚度与设计要求一致，避免保护层过厚导致现浇板有效厚度降低而出现裂缝。电暖等管线的铺设应尽可能的与钢筋交叉布置或者与现浇板短跨方向平行铺设。避免多层管线相互叠放造成应力集中，如不得已需要在各种管线集中位置增加钢筋加强网或采取预埋线盒等保护措施。对于混凝土的浇筑捣实作业，应根据不同季节混凝土的初凝时间，确保初凝前完成捣实以及找平。在现浇混凝土终凝时间之前应完成板面的二次抹压工作，以便于及时进行混凝土保湿养生。规范合理的混凝土养护措施，是提高钢筋混凝土现浇板整体强度，预防裂缝发生的有效措施。养护作业的关键要点在于确保混凝土处于潮湿状态下，避免混凝土表面水分的蒸发。通常情况下二次抹平后及时对混凝土采用覆盖塑料薄膜或者使用薄膜养生液，保湿养生时间不得低于一周，有抗渗要求的不少于14天，对其它使用外掺剂的