现浇混凝土楼板裂缝成因及有关预防、处理措施

 
时间日期:2008-7-4        已被阅读次:[2847]
 
佛山市环市建筑工程有限公司 陈智永

  一、前言
  近年来,我市已竣工的工程中,有相当多建筑物出现不同程度的混凝土楼板开裂现象。
混凝土楼板的裂缝虽对承载力影响较小,但对建筑物使用功能却影响较大,它的出现,给有
关工程各方及住户造成了相当大的困扰,且已成为质量纠纷、投诉和舆论的焦点。造成楼板
裂缝的原因是多方面的,与建筑材料、建筑设计、建筑施工都有很大的关系。以下就现浇混
凝土楼板裂缝产生的常见原因及有关预防、处理措施,谈谈个人的浅见。
  二、现浇混凝土楼板开裂原因
  结构裂缝产生的原因很复杂,根据有关资料介绍,引起裂缝有两大类原因,一种由外荷
载(如静、动荷载)的直接应力和结构次应力引起的裂缝,其机率约20%;另一种是结构因
温度、膨胀、收缩、徐变和不均匀沉降等因素由变形变化引起的裂缝,其机率约80%。裂缝
产生与材料、设计、施工有关,现作进一步的分析,具体如下:
  1.材料方面
  在变形裂缝中收缩裂缝占有80%的比例,混凝土收缩裂缝产生的机理是:混凝土在结硬
过程中,体积会发生变化,水泥石会产生水化热,由于构件内部和表面升温和降温速度不同
,混凝土的收缩变形就不同,混凝土的收缩变形受到外界的约束时,就会产生较大的收缩应
力,当收缩应力超过混凝土的抗拉强度时,混凝土就会产生裂缝。
  引起现浇混凝土楼板收缩开裂的原因大概有以下几点:
  1)混凝土配合比、水灰比
  由于混凝土配合比不当,造成混凝土分层离析,特别是梁板结构的板,由于混凝土的离
析,上部出现富水泥浆层,收缩大,引起楼板面的不规则裂缝。
  研究表明,水泥加水后变成水泥硬化体,其绝对体积减小。每100克水泥水化后的化学
减缩值为7~9ml,如砼水泥用量为350kg/m3,则形成孔缝体积约25~30L/m3之巨。这是混凝
土抗拉强度低和极限拉伸变形小的根本原因。研究表明,每100克水泥浆体可蒸发水约6ml,
如砼水泥用量为350kg/m3,当混凝土在干燥条件下,则蒸发水量达21L/m3。毛细孔缝中水逸
出产生毛细压力,使混凝土产生“毛细收缩”。由此引起水泥砂浆的干缩值为0.1~0.2%;
砼的干缩值为0.04~0.06%。而混凝土的极限拉伸值只有0.01~0.02%,故易引起干缩裂缝

  混凝土中参与水化反应的水量仅为游离水的20~25%,而大部分水是为了保证混凝土和
易性的要求,这些游离水在蒸发后会在混凝土中产生大量毛细孔增加了混凝土的收缩。
  2)水泥用量
  随着高强混凝土的应用,水泥用量也就越大水化热就越高,混凝土的收缩变形也越大。
水泥水化是个放热过程,其水化热为165~250焦尔/克,随砼水泥用量提高,其绝热温升可
达50~80℃。
  3)粗骨料用量减少和粒径减小
  砼初凝之前出现泌水和水份急剧蒸发,引起失水收缩,此时骨料与水泥之间也产生不均
匀的沉缩变形,它发生在砼终凝之前的塑性阶段,故称为塑性收缩。其收缩量可达1%左右

  为了保证混凝土的可泵性,工程中一般选用较小粒径的粗骨料,或减少粗骨料的用量。
粗骨料用量的减少和粗骨料粒径的减小,会使混凝土的体积稳定性下降,不稳定性变大,从
而增大了混凝土收缩。
  4)温度附加应力。
  因为水泥具有快硬、高强、水化热大的特点,再加上建筑物的主体施工多发生在夏季,
混凝土浇捣后又未及时浇水养护,混凝土在较高温度下失水收缩,水化热释放量较大 ,而
又未及时得到水分的补充,因而在硬化过程中,现浇板受到支座的约束,势必产生温度应力
而出现裂缝,这些裂缝也首先产生在较薄弱的部位,即板角处。另外,室内外温差变化较大
,也要引起一定的裂缝。在调查中发现,尤其在我们南方地区,建筑物西边及顶层的裂缝占
的比例较大。
  事实上许多裂缝往往是混凝土收缩及温度变化综合引发的。
  2.设计方面
  1)建筑平面
  收缩裂缝往往出现在收缩应力集中的薄弱截面上,在建筑设计中,一般只注重建筑功能
而忽视建筑结构问题。如建筑平面不规则,而结构设计时又没有采取加强措施,在凹凸角处
容易产生温度应力和收缩应力集中,从而造成楼板开裂。
  2)伸缩缝或后浇带
  部分建筑物的总长未超混凝土规范结构伸缩缝最大间距55m的限制,因而未考虑设置伸
缩缝或后浇带。但现在建筑物楼面混凝土多采用泵送工艺施工,砼收缩较大,因此在材料收
缩较大、夏季炎热且暴雨频繁地区容易出现较多温度裂缝。
  3)楼板配筋
  板配筋间距偏大,特别是板面抵抗负弯矩的钢筋未通长设置,致使在靠近板边缘处沿负
弯矩筋端部出现裂缝。而在房屋角部的板角处,双向板由于收缩是双向的,但没有配置足够
的构造钢筋,因此易产生45度斜裂缝。
  4)楼板厚度
  钢筋混凝土构件的受力是由钢筋与混凝土共同承担的,现浇混凝土楼板过薄,板的刚度
势必降低,受拉钢筋和受压混凝土应力增大,板因此开裂。
  3.施工原因
  1)编制模板施工方案不完善
  梁板模板安装、拆除方案编制不完善,支撑体系没按规定进行模板设计,其强度、刚度
和稳定性不能满足规范要求,盲目赶工,过早拆模。
  2)钢筋保护层偏大
  钢筋绑扎间距不均,扎丝不牢,特别踩筋造成负弯矩钢筋位移变形,使钢筋位置超过规
定要求而又没及时整改,导致现浇混凝土楼板有效厚度减小,钢筋保护层厚度超过设计要求
,降低楼板刚度引发局部开裂。
  3)混凝土过度振捣
  由于缺乏对混凝土工人的技术交底和严格的管理,往往楼板混凝土在施工过程中可能会
出现过度振捣,导致混凝土楼板表面形成水泥含量较多的砂浆层,致使收缩量增大而开裂。
4)早期混凝土养护效果欠佳
  因盲目追求施工进度,过早安排上层结构施工放样、堆载钢筋和模板,导致养护时间不
足,影响早期砼养护效果,或未对砼构件进行适当的养护,这样诱发早龄低强度砼断裂内伤

  5)未采取适当的养护措施
  混凝土成型后未按规范规定在12h内对混凝土加以覆盖和浇水,并至少湿润养护7d,以
致混凝土在风吹日晒的影响下,表面水分散失过快,体积收缩大,而其内部温度和收缩变化
小,其表面收缩变形内部约束出现拉应力而导致开裂。
  三、预防现浇混凝土楼板开裂的措施
  混凝土收缩开裂是与材料性能有关的固有特性。要想完全阻止裂缝的开展是不可能的,
只能从材料、设计以及施工等方面加以改进,采取“防和放”的手段防止和释放收缩变形产
生的应力集中,以减小和细化裂缝。
  1.材料方面
  严格控制商品混凝土的坍落度,不得大幅降低泵送混凝土粗骨料含量和减少粒径。不应
采用收缩率较大的水泥,如矿渣水泥等,应选用低热或中热水泥。在满足混凝土设计强度等
级的前提下,水泥用量尽可能不超过350kg/m3,并尽量降低单方用水量,必要时可采用“双
掺技术”(掺高效减水剂和优质粉煤灰),同时把水灰比和砂率控制在合理水平,并适当提
高粗骨料含量。为减少收缩裂缝,应采用比现行行业规范更严格的含泥量限制,砂和碎石分
别不少于2%和1%,且均不应含有泥块。
  2.设计方面
  1)平面转角过多,即薄弱部位越多, 而这些部位由于应力集中,往往是裂缝的多发区
。因此平面布置上尽量减少凹凸现象。
  2)根据《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)中第9.1.2条:“材料收缩较大、
夏季炎热且暴雨频繁地区的结构伸缩缝最大间距宜适当减小”,设计单位可根据实际情况适
当设置伸缩缝。
  3)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。现浇板的四周在设计上都已配置负筋,但
针对绝大多数裂缝产生于板角这一现象,在板角四周增设辐射筋,使产生裂缝的应力作用方
向与辐射筋相一致,能有效地抑制裂缝,此外配筋较多时,相对来说也能明显改善裂缝的产
生或扩展,根据裂缝距板角的距离,辐射筋长度为1.5m左右。
  4)现浇楼板厚度应比《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2002)表10.1.1现浇钢筋
混凝土板的最小厚度有所提高。
  5)单向板的长向钢筋间距不应大于200mm。
  3.施工方面
  1)强化模板工程作业方案编制和审批制度,认真计算模板支撑体系,确保模板强度、
刚度和稳定性。严格按规范要求安装模板,做到方案与现场一致。且混凝土浇筑前,模板应
充分湿润。编制切合实际的施工组织设计,增加模板资源投入,加强同条件试块强度决定拆
模时间的管理,认真执行《 砼结构工程施工质量验收规范》第4.3.1条规定,杜绝以往凭经
验拆模的做法。
  2)对双层板筋间及板面负筋增设有效支承马登,支承马登筋直径不小10mm,间距不大
于600×600 mm ,同一方向上的支承筋不少于一道。有效设置足量的砼垫块,保证钢筋保护
层厚度。加强现场混凝土浇捣施工管理,强化操作平台铺设,防止施工操作人员直接踩踏负
弯矩钢筋,落实浇捣过程的钢筋看护,随时将位移、变形的钢筋复位,确保其置准确。并结
合马登筋设置一定数量的标高控制点,同时在浇捣过程用探针等专用工具随时检查砼厚度和
保护层厚度,确保现浇楼板厚度达到设计要求,且板筋保护层厚度应控制在20mm内。
  3)严格控制混凝土振捣
  加强对混凝土工人的技术交底和严格的管理,要求混凝土应振捣密实,但避免过度振捣
,可在处凝后终凝前进行二次抹压。
  4)落实混凝土浇筑完毕12小时后开始浇水养护,克服因施工放样停止养护的不规范做
法,禁止在浇筑砼强度未达到1.2Mpa /mm2 之前上人施工或堆载钢筋、模板等物料,消除砼
早龄低强度的断裂内伤。
  5)加强现浇板浇捣后的养护。混凝土养护是整个施工过程中必不可少的一个环节,混
凝土成型后12h(炎热时应缩短至2~3h)内应覆盖草垫、草袋等材料,避免阳光直射和大风
吹袭。混凝土应要求润湿养护不少于14d,泵送混凝土则不少于21d。尤其在高温下施工,更
应经常浇水养护,这样既可减少温度产生的裂缝,也可降低由于混凝土的收缩而产生的约束
应力,有效控制裂缝。对大面积的楼板可采用蓄水养护和塑料薄膜养护。
  四、现浇混凝土楼板开裂的处理措施
  混凝土裂缝修补方法主要有三种:开槽填补法、压力注浆法和表面封闭法(见图1)
1. 开槽填补法
通常做法沿砼裂缝凿一条V型深槽,并清理干净后在槽内填补水泥砂浆或环氧胶泥、
聚氯乙烯胶泥,然后在其表面抹上水泥砂浆保护层。
  2. 压力注浆法
  这是一种借助压力将改性环氧水泥浆液注入砼裂缝中,而将裂缝充满补牢。为避免注浆
过程中产生自身损坏,其压力应在安全工作范围内,一般不追求高压而倾向于采用适当的低
压,一般在0.1~0.15 Mpa 。注浆后,可在表面粘贴碳纤维布,纤维布的粘贴宽度以350~4
00mm为宜,既能起到良好的抗拉裂补强作用,又不影响粉刷和装饰效果。该修补方法质量好
,是可优先选用的裂缝修补法。
  3.表面封闭法
  适用于对承载能力无影响且小于0.2 mm的表面微细裂缝。通常做法在表面裂缝处直接清
理干净涂抹水泥砂浆、环氧胶泥或环氧粘贴玻璃布。
  五、结束语
  混凝土楼板裂缝是一个带普遍性的技术问题,产生裂缝的原因有多种多样。所以混凝土
楼板裂缝的防治重点在于“防”,而不在于“治”。我们应从裂缝产生过程的各个环节进行
预防,就可以最大程度上减少混凝土裂缝的产生,从而不影响结构耐久性和正常使用。
     
 
 
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