現澆鋼筋混凝土樓板裂縫分析與控制

彭 亮

鋼筋混凝土已被廣泛地運用在建筑工程的各個領域,但隨之而來的弊病——裂縫影響著構件的外觀、結構安全及使用壽命。2006年春季,我公司施工的北京市順義南彩溫泉度假酒店附樓工程,建筑面積6 015 m2,4層框架結構,層高3.6 m,房間跨度5.8 m,樓板厚度為120 mm;結構施工過程中發現樓板出現裂縫,通過對樓板裂縫的分析研究,發現樓板裂縫產生的原因主要有板薄、鋼筋含量少、材料的集中堆放、模板沉降、養護不及時、商品混凝土原材料等;針對該項目出現的具有代表性的裂縫,文章中分析原因并提出整改措施。

1 設計原因

1.1 樓板的板厚及混凝土等級

本工程中房間跨度為5.8 m,按照規范要求,樓板的設計厚度的范圍為120 mm～130 mm;該工程樓板的設計厚度為120 mm,剛滿足規范要求,但是設計將水、電線管暗埋于樓板內,管線又在樓板內交叉敷設,這樣削弱后的樓板的有效厚度就不能滿足規范規定,樓板厚度相對較薄,在后期水化硬化過程中導致樓板開裂。設計要求為“強柱弱梁”,柱子混凝土等級一般比板的混凝土等級高2級,為保證柱子強度不減弱,柱節點核心區混凝土強度單獨澆筑,這樣與梁板的混凝土在后期硬化過程中,由于兩者強度差別較大,后期收縮變形量不一致,導致柱子周邊樓板出現裂縫。必要時加厚樓板和縮小梁板與柱混凝土等級是減少抑制裂縫的有效方法。

1.2 鋼筋設置

1)構造配筋。本工程中樓板只設置底筋雙向Φ 10,沒有設置上層鋼筋網,樓板混凝土在后期水化硬化過程中,由于上下層混凝土的變形量不一致,而且樓板上下表面抵抗變形能力也不一樣,造成樓板開裂;通過查閱得知,對鋼筋混凝土樓板宜設置雙層構造配筋,配筋率要提高,不宜低于0.5%,同時宜采取直徑較小,間距不大于150 mm的配筋,以提高鋼筋混凝土的極限拉伸變形值和分散收縮應力。2)陽角配筋。最常見、最普遍和數量最多的裂縫出現在房屋四周陽角處的房間離開陽角1 m左右,主要原因是混凝土的收縮特性和溫差雙重作用引起的,并且愈靠近屋面處裂縫愈大,通過實踐證明,建議設計單位對陽角處樓面板配筋時進行加強,負彎矩筋不切斷,沿房間全長配置,并且適當的加密加粗,可以有效地減少這類裂縫的產生。

2 施工原因

1)鋼筋保護層。在實際施工中樓面下層的鋼筋網片保護層墊塊比較容易控制,而上層鋼筋一般較細:a.受作業人員踩踏后立即彎曲、變形、下墜;b.各工種交叉作業,施工人員多,大量踩踏上層鋼筋;c.墊塊綁扎不牢固,容易松動;d.馬凳支撐設置較遠,鋼筋容易變形,而且在混凝土澆筑過程中又不及時校正鋼筋位置。以上四種原因都可能導致上層鋼筋保護層加大,由于鋼筋位移不能滿足樓板上層混凝土抵抗拉力,造成樓板表皮收縮開裂,建議:合理安排工序;加強技術交底。

2)預埋管線。本工程為工建,設備管線較多,自身樓板厚度較薄,又沒有對管線周邊混凝土進行抗裂處理,導致混凝土出現裂縫。預埋線管管徑較小,而且房間開間寬度也較小,線管的敷設不重合,一般不會發生樓面開裂,反之,樓面容易產生裂縫,根據經驗增設抗裂短鋼筋,一般采用Φ 6～Φ 8,間距不大于150 mm,兩端的錨固長度不小于300 mm。線管在敷設時應盡量避免立體交叉穿越,交叉布線處盡可能采用線盒,同時在多根線管的集散處宜采用放射形分布,盡量避免緊密平行排列,以確保線管底部的混凝土振搗密實。

3)材料集中堆放。在主體結構施工過程中,普遍存在著質量與進度之間的矛盾,一般主體結構施工一層的時間為5 d～7 d左右,最快時甚至不到5 d就達到一層。當樓層混凝土澆筑完畢后不足24 h養護時間就忙著進行材料吊運、鋼筋綁扎等施工活動,容易引起在混凝土擾動,混凝土強度不足的情況下,受材料吊卸沖擊振動荷載作用而產生裂縫,為了趕工期,本工程在樓板澆筑完畢混凝土初凝后就進行流水施工,吊運材料集中堆放,事先沒有計劃材料堆放房間模板的加固,造成混凝土因強度低不能滿足施工沖擊荷載,產生裂縫。

4)混凝土振搗。不正確的振搗方式可能造成混凝土分層離析、表面浮漿,而使混凝土面層開裂或造成混凝土砂漿大量向低處流淌,致使產生不均勻沉降收縮,在結構薄厚交界處出現裂縫,施工人員又沒有做好二次振搗和多次抹面,讓塑性裂縫和干縮裂縫及時得到愈合;如果不對混凝土進行二次振搗和多次抹面,混凝土表面不可避免的出現裂縫,裂縫從表皮向內部擴展,由于應力集中,最終可能出現貫穿性的透縫。

5)混凝土養護。混凝土保濕養護對其強度增長和各類性能的提高十分重要,特別是早期的妥善養護可以避免表面脫水造成混凝土初期收縮裂縫的發生。本工程施工季節是在春季,北京春季多風,氣候干燥,而且樓板有的比較薄,自身含水量較少,養護又不及時,導致出現干縮裂縫。因此養護工作非常重要,尤其是在澆筑完畢7 d以內,若表面不及時覆蓋、澆水養護,表面水分迅速蒸發,同時混凝土水化又需要大量的水分,特別是在氣溫高、相對濕度低、有風的情況下不及時養護,是造成混凝土收縮開裂的主要原因。

6)模板的支搭。根據GB 50204鋼筋混凝土工程施工質量驗收規范規定,模板及其支撐必須有足夠的剛度、強度和穩定性。本工程首層支撐坐落在回填土上,雖然支撐下敷設通長腳手板,但由于回填土的壓實系數沒有達到要求,導致模板整體下沉,產生沉降裂縫。同時,一定要嚴格控制拆模時間,規范要求,跨度大于2 m的樓板,拆模強度必須達到設計強度的100%,拆模時間過早也會引起樓板的沉降裂縫。

7)混凝土找平、抹壓。為進一步控制混凝土因沉降、干縮變形引起的裂縫,在找平后可視具體情況,通常進行三次抹壓來消除表面裂縫產生,但整個抹壓時間應控制在混凝土初凝前完成。本工程在混凝土澆筑完畢后,只進行一次抹壓,沒有在混凝土初凝前進行二次抹壓,無法減少因收縮和沉陷造成的表面裂縫。

3 材料原因

1)水泥質量要求:水泥安定性不合格,氧化鈣含量超標。氧化鈣在凝結過程中水化很慢,在混凝土凝結后仍然繼續起水化作用,可能破壞已硬化的水泥石,使混凝土的抗拉強度下降。實踐證明,應選擇一些水化熱較低的水泥,本工程采用的是冀東普通硅酸鹽水泥,樓板薄而且前期水化熱大,容易產生裂縫。2)砂石骨料要求:砂石粒徑太小,級配不良,孔隙率大,將導致水泥和拌合水用量加大,影響混凝土的強度,使混凝土收縮加大,如果使用超出規定的砂子,后果將更加嚴重,應該選用中粗砂,還應控制砂子中的云母、泥和有機質的含量過多,將延緩水泥的硬化過程,降低混凝土的強度,特別是早期強度。同時砂率對混凝土的性能、抗壓強度都有不同程度的影響。3)外加劑使用:水泥用量也是混凝土收縮率的重要因素,摻加減水防裂劑的混凝土在保持混凝土強度的條件下可減少15%的水泥用量,其體積用增加骨料來補充,摻加合理的外加劑可以改善水泥漿的稠度,減少混凝土泌水,減少干縮變形,提高水泥漿與骨料的粘結力,從而提高混凝土的密實度,提高混凝土的抗裂和抗碳化性能。4)混凝土配比:混凝土配合比應切合實際,注意原材料自然性能的不利因素,控制最佳含量配比,以減少混凝土內部的溫度收縮、干燥收縮的應力,減少早期裂縫的產生;水灰比大收縮變形將更加明顯,試驗表明,水灰比為0.6的混凝土收縮比水灰比為0.4的約增加40%,可見水灰比也是影響混凝土收縮的一個重要因素。

4 結語

現澆鋼筋混凝土樓板裂縫是目前工程中較普遍的一項質量頑癥,通過上述分析表明,其產生原因主要是混凝土施工、生產制造、設計等多個方面,施工環節則是避免混凝土樓板出現裂縫的關鍵所在,每一位建筑技術人員必須高度重視混凝土的施工過程,商品混凝土廠家在材料選擇、混凝土配比制造過程,設計人員在樓板配筋、板厚方面給予重點防范,雖然不能完全解決混凝土樓板裂縫問題,但可以有效地減少樓板裂縫。

[1] 滕明智,朱金銓.鋼筋混凝土結構及砌體結構[M].北京:中國建筑工業出版社,2005.

[2] GB 50010,混凝土結構設計規范[S].

[3] 徐錚澄.商品混凝土裂縫的原因與防治[M].北京:中國建筑工業出版社,2007:63-64.

[4] 廉慧珍.水泥標準修訂后對混凝土質量的影響[J].建筑技術,2002(1):9-12.

[5] GB 50204,鋼筋混凝土工程施工質量驗收規范[S].

[6] 林建寧,劉軍華,李慶生,等.泵送混凝土施工裂縫的成因和防治[J].混凝土,2000(127):15-19.

[7] 趙國藩,立樹瑤,廖婉卿.鋼筋混凝土結構的裂縫控制[M].北京:海洋出版社,2004.