鋼筋混凝土現(xiàn)澆板裂縫原因分析

王福順 WANG Fu-shun

（北京電力建設(shè)公司，北京 100070）

（Beijing Electric Power Construction Company，Beijing 100070，China）

0 引言

混凝土是一種由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而成的非均質(zhì)脆性材料。由于混凝土施工、本身變形和約束等一系列問(wèn)題，使混凝土裂縫成了土木、水利、橋梁、隧道等工程中最常見的工程病害。輕者使內(nèi)部的鋼筋等材料產(chǎn)生腐蝕，降低鋼筋混凝土材料的承載能力、耐久性等，嚴(yán)重的將威脅到人民的生命、財(cái)產(chǎn)。

1 鋼筋混凝土板裂縫成因

1.1 收縮裂縫 混凝土凝固時(shí)，一些水份與水泥顆粒結(jié)合，使體積減少，稱為凝縮?，F(xiàn)拌混凝土收縮值一般為（4～6）×10-4，泵送流態(tài)混凝土收縮值約為（6～8）×10-4。另一些水份蒸發(fā)，使體積減小，稱為干縮，一般為（0.5～1.0）×10-4。收縮是凝縮和干縮的合稱，混凝土在干燥的過(guò)程中由表面逐步擴(kuò)展到內(nèi)部，在混凝土內(nèi)呈現(xiàn)含水梯度，因此，表面收縮大而內(nèi)部手縮小，這種不均勻手段導(dǎo)致混凝土表面承受拉力，內(nèi)部承受壓力，當(dāng)拉力超過(guò)混凝抗拉強(qiáng)度時(shí)就產(chǎn)生了收縮裂縫。

1.2 溫度裂縫 混凝土受水泥水化放熱、陽(yáng)光照射、夜間降溫等因素影響而出現(xiàn)冷熱變化時(shí)，將發(fā)生收縮和膨脹，一般混凝土的熱膨脹系數(shù)a=1×10-4/℃，產(chǎn)生溫度應(yīng)力，當(dāng)混凝土溫度和大氣溫差20～25℃，則造成溫差收縮值為（2～2.5）×10-4。當(dāng)溫度應(yīng)力超過(guò)混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)即產(chǎn)生裂縫。由于混凝土水化熱的作用使得內(nèi)部與表面溫差過(guò)大，從而混凝土內(nèi)部受壓，表面受拉，因此，溫度裂縫大多是水化熱引起的。由于混凝土的抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于抗拉強(qiáng)度，表面拉應(yīng)力可能先達(dá)到并超過(guò)混凝土的抗拉強(qiáng)度從而產(chǎn)生間距大致相等的直線裂縫即溫差裂縫，這也正是結(jié)構(gòu)裂縫的形態(tài)?；炷猎?～14d養(yǎng)護(hù)期間，主要出現(xiàn)溫差收縮，在養(yǎng)護(hù)結(jié)束后，主要出現(xiàn)干燥收縮和自收縮。混凝土收縮變形隨時(shí)間的發(fā)展如表1所示。14d的收縮量約占總收縮量的30%左右，3個(gè)月為80%左右。

表1 混凝土收縮變形的發(fā)展

溫度變化也是引起混凝土開裂的一個(gè)重要原因，由于混凝土早期抗拉強(qiáng)度低，極限拉伸值 εp為（0.8～1.0）×10-4，而混凝土收縮值 Sm 往往可以達(dá)到（2～3）×10-4，而當(dāng) Sm>εp時(shí)，則會(huì)出現(xiàn)裂縫。

1.3 施工的缺陷 在工程建設(shè)中，有相當(dāng)一部分的鋼筋混凝土現(xiàn)澆板出現(xiàn)裂縫，是由于施工方面的原因造成的，這些原因包括以下幾個(gè)方面：混凝土的強(qiáng)度等級(jí)達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，現(xiàn)澆板的厚度不夠，鋼筋的放置不到位，配筋量的不足等均會(huì)造成現(xiàn)澆板的撓度過(guò)大，從而引起它在受彎抗拉處產(chǎn)生裂縫；剛澆筑的混凝土板也會(huì)因模板支撐下沉，使樓板撓度加大，拆模后也會(huì)出現(xiàn)裂縫；特別是對(duì)于陽(yáng)臺(tái)、雨蓬、挑檐等懸臂構(gòu)件，往往由于工人在澆灌混凝土過(guò)程中，將板上的負(fù)彎矩鋼筋踩倒，使構(gòu)件不能承受負(fù)彎矩從而引起裂縫，嚴(yán)重的甚至于引起這些構(gòu)件斷裂。

1.4 設(shè)備專業(yè)的影響 在工程建設(shè)中，鋼筋混凝土現(xiàn)澆板的裂縫也有一部分是受設(shè)備專業(yè)的影響引起的。目前，在樓房的設(shè)計(jì)中，設(shè)備專業(yè)特別是電氣專業(yè)，大多將照明，有線電視，通訊等所需的管線直接敷設(shè)于現(xiàn)澆板中，而且有時(shí)集中于某一處現(xiàn)澆板中的管線多達(dá)7-8根，并且這些管線的直徑多為2-3CM，由此就會(huì)使該處的現(xiàn)澆板厚度大大削弱，從而引起現(xiàn)澆板在該處開裂。

1.5 荷載的作用 在工程建設(shè)中，也有少部分鋼筋混凝土現(xiàn)澆板的裂縫，是由于荷載作用方面的原因引起的，由于設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行現(xiàn)澆板的配筋計(jì)算過(guò)程中，通常只是根據(jù)其承載能力來(lái)確定配筋量的，而往往忽略了對(duì)板在正常使用階段由其承受的荷載而引起的撓度及裂縫寬度的驗(yàn)算，由此而引起裂縫的產(chǎn)生，這些裂縫有時(shí)也會(huì)超過(guò)規(guī)范的最大允許值，這也應(yīng)當(dāng)引起足夠的重視。

1.6 地基的不均勻沉降 在工程建設(shè)中，也有相當(dāng)一部分的鋼筋混凝土現(xiàn)澆板的裂縫，是由于地基不均勻沉降的原因而造成的。例如某些軟土場(chǎng)地，其地質(zhì)層理構(gòu)造一般為：表面1-1.5米為粘土，第二層為淤泥或淤泥質(zhì)土。厚度為6-15米，其下為承載力較高的粘土層，這種地質(zhì)情況下，對(duì)于那些相對(duì)較長(zhǎng)的條式樓來(lái)說(shuō)，要想保正它們沉降均勻是相當(dāng)困難的，因此，在這種情況下，有時(shí)也會(huì)由于基礎(chǔ)的不均勻沉降，而引起樓房的拉裂和鋼筋混凝土現(xiàn)澆板的開裂。

2 裂縫的預(yù)防措施

2.1 嚴(yán)把原材料質(zhì)量關(guān) 進(jìn)場(chǎng)的原材料必須經(jīng)過(guò)嚴(yán)格檢驗(yàn)后才可以使用，嚴(yán)格控制水灰比，減少水泥用了以降低水化熱。為了保證混凝土質(zhì)量，華北電網(wǎng)培訓(xùn)中心培訓(xùn)樓施工采用商品混凝土，并且我們對(duì)商品站進(jìn)行了嚴(yán)格的考察。

2.2 混凝土拌和 為了減少混凝土的塌落度應(yīng)當(dāng)細(xì)致分析混凝土集料的配比并控制其水灰比，合理?yè)郊铀芑瘎┖蜏p少劑。如果攪拌混凝土?xí)r間過(guò)長(zhǎng)會(huì)破壞材料的結(jié)構(gòu)，時(shí)間短則混合料不均勻，因此將拌合時(shí)間控制在2min。嚴(yán)格控制加水量以保證混凝土的均勻性，經(jīng)常檢測(cè)混凝土塌落度以保證混凝土的和易性。

2.3 混凝土的澆注 選擇一天溫度較低的時(shí)候澆注混凝土，采用的插入式振搗器在振搗時(shí)移動(dòng)間距不超過(guò)振搗器作用半徑的1.5倍，當(dāng)混凝土停止下沉、不再冒氣泡且表面平坦泛漿，但是不得出現(xiàn)明顯的粉煤灰浮漿層時(shí)，為了避免過(guò)振而造成混凝土離析，應(yīng)當(dāng)邊振動(dòng)，變慢慢的提出振動(dòng)棒。

2.4 混凝土養(yǎng)護(hù) 無(wú)論是收縮裂縫還是溫度裂縫，對(duì)混凝土進(jìn)行養(yǎng)護(hù)最為關(guān)鍵。澆注混凝土收漿完成后，為了保持混凝土表面處于濕潤(rùn)狀態(tài)應(yīng)當(dāng)盡快用草簾覆蓋并進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)，禁止混凝土在高溫下裸露暴曬。由于水泥具有很大的水化熱，為了避免混凝土由于溫度過(guò)高而體積膨脹，冷卻后體積收縮產(chǎn)生過(guò)大裂縫，除了澆筑后在側(cè)模外噴水散熱外，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于兩周。

3 處理方法

問(wèn)題出現(xiàn)了，解決它的方法自然而然也隨之產(chǎn)生。隨著施工技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在混凝土裂縫修補(bǔ)的方法有很多：如涂膜封閉法、表面修補(bǔ)法、灌漿嵌縫封堵法、結(jié)構(gòu)加固法、混凝土置換法、電化學(xué)防護(hù)法、仿生自愈合法等等，其中灌漿嵌縫封堵法又可分為壓力注漿法、開槽填補(bǔ)法和涂膜封閉法三種。舉例如下：涂膜封閉法適用于寬度小于0.2mm的微細(xì)裂縫的修補(bǔ)，也可用于混凝土外表面的裝飾和防水處理，以及防止混凝土保護(hù)層的炭化和有害離子對(duì)混凝土的腐蝕。華北電網(wǎng)有限公司培訓(xùn)中心培訓(xùn)樓工程西南輔樓首層頂板澆筑完畢，拆模后發(fā)現(xiàn)面積較大的細(xì)小裂縫，我們按涂膜封閉法進(jìn)行了處理，施工工序?yàn)椋呵鍜摺文佔(zhàn)印克⒌讓油苛稀克⒅鲗油苛稀空置鎸印；炷帘砻媪芽p、氣孔和缺陷先用膩?zhàn)樱ɑ炷列扪a(bǔ)膠：粉料=1：1.8-2.0）填充補(bǔ)平，待干后用砂布磨平，再進(jìn)行底層涂刷（混凝土修補(bǔ)膠：粉料=1：0.7-0.8），涂料在使用前要通過(guò)鐵窗紗過(guò)濾，除去雜質(zhì)和團(tuán)塊。主層涂料要涂刷三遍，每遍涂刷都要等上遍涂料干后再涂，且兩次涂刷方向最好是相互垂直。處理后效果良好。其它層施工時(shí)嚴(yán)格執(zhí)行預(yù)防措施，沒(méi)發(fā)現(xiàn)裂縫現(xiàn)象。

4 結(jié)論

經(jīng)過(guò)以上改進(jìn)措施，混凝土表面裂縫逐漸消失?，F(xiàn)澆混凝土板作為樓層的承重結(jié)構(gòu)，為了確?；炷涟宓臐沧①|(zhì)量，在澆注前一定要制定出嚴(yán)格的施工工藝流程并對(duì)所有參與的施工人員進(jìn)行技術(shù)交底，此外，還應(yīng)當(dāng)掌握關(guān)鍵工序技術(shù)要點(diǎn)，嚴(yán)格按照規(guī)范檢測(cè)各項(xiàng)指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)異常時(shí)及時(shí)找出原因并采取相應(yīng)措施予以解決。

通過(guò)以上的分析可以看出，雖然鋼筋混凝土現(xiàn)澆板在使用過(guò)程中，存在出現(xiàn)裂縫這一重大缺陷，但它與預(yù)制板相比，還是優(yōu)點(diǎn)要大于其缺點(diǎn)的，并且它的這一缺點(diǎn)在設(shè)計(jì)與施工過(guò)程中，可以通過(guò)一定的措施，使其影響控制在規(guī)范允許的范圍內(nèi)。現(xiàn)澆板的優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)在結(jié)構(gòu)性能方面，采用現(xiàn)澆板后，將使樓，屋蓋的結(jié)構(gòu)剛度及強(qiáng)度，建筑物的整體抗震性能得到顯著的提高。

[1]GB50010-2002，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2]建筑工程施工手冊(cè)，第四版.

[3]王鐵夢(mèng)著.工程結(jié)構(gòu)裂縫控制[M].

[4]張雄主編.混凝土結(jié)構(gòu)裂縫防治技術(shù)[M].