桁架鋼筋混凝土疊合板裂縫成因分析及對策研究

盧巧玲 LU Qiao-ling；盧健樂 LU Jian-le

（①浙江廣廈建設職業(yè)技術大學，東陽 322100；②浙江筑工科技有限公司，東陽 322100）

0 引言

近幾年國家大力發(fā)展裝配式建筑，桁架鋼筋混凝土疊合板是應用最廣泛的一種預制構件，基本每個采用裝配式建造技術的項目都會應用，具有機械化程度高、質(zhì)量易控制、生產(chǎn)速度快、建設周期短等優(yōu)點，但疊合板在實際工程應用上存一個較普遍的問題：預制部分板很薄，一般是60mm，在板跨度較大的情況下疊合板板面、板底經(jīng)常發(fā)生開裂現(xiàn)象，裂縫寬度0.2~2mm，個別疊合板甚至出現(xiàn)通長、通透裂縫。該情況嚴重影響預制疊合板質(zhì)量，修補費時費力且效果不理想，個別出現(xiàn)嚴重斷裂的疊合板只能報廢處理，損失巨大。

本文結(jié)合實際工程案例以及訪問工程師期間的實踐，經(jīng)過嘗試優(yōu)化混凝土配合比和控制塌落度、加強鋼筋保護層厚度控制、應力集中處增加補強鋼筋、提高振搗質(zhì)量、及時澆水養(yǎng)護、嚴格按要求碼放及其他輔助措施，能有效改善疊合板開裂問題。

1 原因分析

1.1 問題描述和照片記錄

依據(jù)現(xiàn)場反饋及存貨檢查，疊合板普遍性的裂縫集中在以下四個地方（如圖1）：①短向裂縫，主要在放槽鋼處和長板跨中處；②應力集中引起的裂縫，主要是線盒處、缺口處和洞口處；③長向裂縫，主要在跨中處；④外力作用產(chǎn)生的不規(guī)則裂縫。

圖1 各類型疊合板裂縫

1.2 可能的原因分析及初步排查

1.2.1 混凝土配合比不當、坍落度過大

混凝土配合比不當，如出現(xiàn)水泥用量過大、水灰比過大等將直接影響混凝土的抗拉強度。水泥用量過多，收縮會增大進而引起裂縫，且水泥水化反應放出的熱量會使疊合板混凝土內(nèi)外溫差過大而引起內(nèi)應力，使正在凝結(jié)硬化的混凝土產(chǎn)生裂縫。水灰比過大，會使水泥漿過稀，拌合物流動性大。雖然有利于工人澆搗施工，但會極大影響混凝土拌合物的粘聚性和保水性，嚴重的會出現(xiàn)離析和泌水現(xiàn)象，水泥膠體與骨料粘結(jié)面積減小，粘結(jié)力下降，混凝土硬化時會產(chǎn)生細小裂縫。

1.2.2 鋼筋網(wǎng)片保護層厚度偏大

部分預制疊合板底部裂縫在10~20mm，基本與疊合板保護層厚度15mm相當，預制疊合板基本為單層雙向鋼筋，如果鋼筋網(wǎng)片放置不到位，或者混凝土澆搗過程中出現(xiàn)鋼筋網(wǎng)片上浮等情況，會導致鋼筋保護層厚度偏大，影響預制疊合板整體受力，抵抗外界荷載和變形能力差，進而引發(fā)開裂現(xiàn)象。

1.2.3 混凝土澆搗質(zhì)量差

混凝土施工過程中過分振搗，粗骨料下沉擠出水分、空氣，混凝土表面因泌水而形成豎向體積縮小沉落，從而形成表面砂漿層，它比下層混凝土有較大的干縮性能，待水分蒸發(fā)后，容易形成塑性收縮裂縫。另外，混凝土厚度偏薄也會導致預制疊合板剛度不足，在荷載作用下抵抗變形能力變差，易引起開裂現(xiàn)象。

1.2.4 養(yǎng)護不到位

預制疊合板由于其表面積大，厚度薄，暴露于環(huán)境中的面積較大，混凝土的保濕養(yǎng)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(yǎng)護可以避免表面脫水，可大量減少混凝土初期收縮裂縫的產(chǎn)生。

1.2.5 預制疊合板碼放方式不當

預制疊合板在拆模后需先在車間內(nèi)碼放整齊后，再短駁至堆場堆放，此時疊合板強度僅滿足脫模要求，尚未達到設計標準值，合理規(guī)范的碼放方式至關重要。疊合板碼放不同規(guī)格混裝、墊木規(guī)格不統(tǒng)一、上下層墊木未同心設置、不同寬度疊合板層間支墊不當、堆放層數(shù)過大等均會導致預制疊合板局部受力過大、應力集中，引發(fā)疊合板開裂現(xiàn)象。

1.2.6 應力集中引起的裂縫

許多的項目實例普遍體現(xiàn)在預埋線盒四角處、角部缺口陰角處、中間洞口四角處開裂比較明顯；每一摞疊合板最下面的一塊與槽鋼接觸處開裂現(xiàn)象也比較明顯，這些裂縫均是應力集中作用導致。

1.2.7 脫模起吊不當

脫模起吊時考慮到乘以動力系數(shù)的底板自重和底模對構件的吸附力，此時荷載產(chǎn)生的板底拉應力超過混凝土的抗拉強度標準值，會導致預制底板開裂。起吊時某個吊點先于其他吊點受力，會在起吊瞬間受力不均出現(xiàn)開裂現(xiàn)象。另外受條件所限，原計劃六吊點起吊改為四吊點起吊，較寬的板未按照設計的吊點起吊，這些操作導致脫模起吊時預制底板板底混凝土拉應力增大，造成開裂現(xiàn)象。

2 預防措施

①混凝土：控制原材料，特別是砂的含泥量應有嚴格要求；水灰比和坍落度、水泥出廠日期（安定性），現(xiàn)場試塊強度實測值，確保強度。在開盤前，試驗人員進行砂、石含水量試驗，并根據(jù)具體情況適當調(diào)整生產(chǎn)配合比。小方量商品砼供應時，預防粗骨料和水泥砂漿分離，如現(xiàn)場卸料時發(fā)生這一情況，要攪拌均勻再使用。第一盤混凝土攪拌完成后，及時進行坍落度檢測，一般需在180mm左右，使混凝土具有可靠的性能和合理的工作狀態(tài)。

②鋼筋綁扎：建議預制疊合板鋼筋網(wǎng)片統(tǒng)一在鋼筋后臺集中綁扎，針對不同鋼筋間距，制作相應的定型化綁扎支架，確保鋼筋網(wǎng)片間距、整體綁扎質(zhì)量滿足設計要求。模具組裝完成后，對鋼筋網(wǎng)片集中安裝塑料保護層墊塊，確保墊塊墊設均勻。鋼筋網(wǎng)片入模后，專人跟進復核鋼筋網(wǎng)片是否安裝到位，避免鋼筋保護層過大。在預制板變截面處、預留洞、預埋線盒及一些容易開裂的薄弱部位、適當增加補強鋼筋。

③澆筑混凝土：預制疊合板混凝土澆搗過程中，根據(jù)混凝土塌落度情況，均勻、一次布料到位，確保布料厚度。同時適當控制振搗棒前進速度，保持均勻前行，嚴格控制振搗時間，混凝土停止下沉，表面平坦泛漿不再冒出氣泡為準，確保混凝土達到最佳振搗效果，有效避免表面干縮裂縫的形成和發(fā)展。振搗時間不宜過長，掌控好第二次收面的時間，以防產(chǎn)生收縮裂縫。

④養(yǎng)護：在預制疊合板短駁至堆場后一周內(nèi)，正是混凝土水化反應進行的關鍵時期。安排專人對所有預制疊合板表面灑水，確保構件保持濕潤狀態(tài)，保障混凝土的水化反應的正常進行，最終確保預制疊合板強度滿足設計要求。蒸汽養(yǎng)護要控制升溫降溫的速度，出窯前控制溫差在20℃以內(nèi)，超過20℃需蓋膜養(yǎng)護使溫度逐漸降低。確保在初始養(yǎng)護期間的溫差不宜過大，有效避免溫度裂縫的產(chǎn)生。

⑤脫模：要嚴格按照操作規(guī)程，由于此時強度較低，這一期間很容易產(chǎn)生裂縫。使用平衡架起吊，吊點嚴格按設計的點位，起模強度不得低于15MPa。

⑥堆放：預制疊合板在拆模后嚴格按規(guī)格、樓層分類碼放整齊，板之間隔離墊木統(tǒng)一墊木厚度，上下層預制疊合板間墊木同心設置，不同寬度疊合板層間支墊采用同一厚度墊木，墊木間距不大于1.2m，同一規(guī)格板塊數(shù)較多時優(yōu)先堆放在一起，不同規(guī)格板混裝時，確保大板寬板在下、窄板小板在上，每堆疊合板最大堆放層數(shù)不宜超過6層，防止因構件堆放不當導致預制疊合板局部受力過大、應力集中，有效減少疊合板開裂現(xiàn)象。

⑦與項目部充分溝通：工地卸貨、堆放、或直接吊到樓面時要提出廠家的合理要求，以免產(chǎn)生裂縫；對工地項目部支模方案要把關控制、現(xiàn)場同方案是否相符合、預制板下面同支模架是否擱置平整密實牢固的驗收，察看記錄。樓面澆筑混凝土時，輸送泵管和布料機放置點可能會損壞疊合板而產(chǎn)生裂縫，特別是跨度過大部位，樓層施工時，對堆放材料的要求及振動荷載要求不應超過設計規(guī)定。樓層支模架拆除時，不應有較大振動，材料堆放不能超過設計值要求。

3 試驗檢測

以東陽市某中心小學為例，因疊合板開裂現(xiàn)象較明顯，該小學特委托專業(yè)的檢測公司隨機抽檢，對疊合板進行結(jié)構性能靜荷載試驗，確定疊合板是否滿足承載力、撓度、裂縫寬度的規(guī)范要求。2022年9月在生產(chǎn)車間現(xiàn)場對2FPC103疊合板進行結(jié)構性能靜荷載試驗，本次試驗建設單位、監(jiān)理單位、施工單位均到場見證。在加載前，發(fā)現(xiàn)此構件底面存在6條明顯可視裂縫。

根據(jù)現(xiàn)場情況及規(guī)范要求，被檢測的疊合板下部支撐方式按實際安裝時搭設，與設計條件相符。本次試驗共布置了5個測點，如圖2所示；裂縫觀測采用HC-U81型混凝土超聲波檢測儀。

圖2 結(jié)構性能靜荷載觀測示意圖

3.1 撓度觀測結(jié)果

現(xiàn)場荷載試驗修正后結(jié)果如表1所示；測點加載修正后曲線變化情況如圖3所示。

圖3 測點加載曲線變化圖

表1 2FPC103疊合板撓度監(jiān)測統(tǒng)計表

3.2 裂縫觀測結(jié)果

在加載前，發(fā)現(xiàn)構件底面存在6條明顯可視裂縫；在加載過程中，共計存在4條豎向裂縫，最大裂縫寬度為0.14mm，最大裂縫長度為3647mm；在加載到最大加載值后，裂縫寬度最大變化值為0.04mm，卸載后裂縫寬度有明顯恢復，具體數(shù)據(jù)如表2及表3所示，裂縫示意圖見圖4所示。

表2 加載裂縫監(jiān)測統(tǒng)計表 單位：mm

表3 卸載裂縫監(jiān)測統(tǒng)計表 單位：mm

圖4 底部裂縫示意圖

3.3 檢測結(jié)論

①由檢測結(jié)果可知抽檢構件的撓度值、殘余撓度均滿足《混凝土結(jié)構試驗方法標準》（GB 50152-2012）第9.4.2條的要求，所選構件結(jié)構性能滿足規(guī)范要求。②試驗過程中發(fā)現(xiàn)構件存在裂縫，最大裂縫寬度為0.14mm，最大裂縫變化量為0.04mm，本次試驗所檢2FPC103疊合板滿足正常使用極限狀態(tài)的要求。

4 結(jié)語

本文通過工程實踐總結(jié)桁架鋼筋混凝土疊合板開裂的原因及預防措施，借此與同行交流。工廠操作不當很容易引起疊合板開裂，控制原材料、規(guī)范操作、合理堆放、使用補強措施等可以大大較少疊合板裂縫的產(chǎn)生。同時，在實際工程中，裂縫是很難完全避免的，大部分淺表裂縫不影響結(jié)構安全，可修補解決。