钢筋混凝土现浇楼板裂缝的成因与防治

张国超

(中平能化建工集团土建处,河南平顶山467000)

商品混凝土由于能确保工程质量,减轻劳动强度,缩短工期,同时可减少噪音,实现文明施工,在建筑施工中应用日益普遍,但通过多数工程实践,发现现浇钢筋混凝土楼板经常会出现大量的不规则裂缝,裂缝多发生在混凝土硬化早期,所以此类裂缝与由荷载引起的裂缝不同,会影响建筑物的耐久性,并且会给人心理上产生一种不安全的感觉。

平顶山市行政服务综合楼位于平顶山市新城区市政大厦东侧,纬二路南侧,经三路西侧。该工程为地下一层,地上七层的框架结构,建筑面积37 329.5 m2,是一栋集办公、会议、审批为一体的智能化综合性大楼。针对现浇钢筋混凝土楼板裂缝问题,从设计、构造开始到材料、施工等方面采取综合有效的措施,建立了超长钢筋混凝土现浇楼板施工期裂缝防治控制体系,提出了基于全过程控制的超长钢筋混凝土现浇楼板施工期裂缝控制技术,控制了超长现浇混凝土楼板裂缝的产生。

1 楼板裂缝的种类

现浇楼板裂缝有荷载引起的裂缝和非荷载引起的裂缝之分,非荷载裂缝的主要表现为收缩裂缝、温度裂缝、构造裂缝、化学反应变形裂缝及施工裂缝。

⑴收缩裂缝

混凝土在凝结、硬化过程中,由于材料尤其是水泥浆自身收缩而形成的裂缝。

⑵温度裂缝

由于混凝土热胀冷缩而形成的裂缝。温度裂缝的表现形式是多样的,多在结构连接处、截面变化、约束度大及混凝土缺陷部位产生。

⑶构造裂缝

由于结构设计、建筑物整体布置或局部处理不当,使钢筋混凝土结构局部应力不能得到有效缓解,抵抗变形的约束拉应力作用导致开裂,或者缺少构造措施导致钢筋混凝土中出现结构上的缺陷,导致约束应力的集中使局部产生开裂。

⑷化学反应变形裂缝

在混凝土硬化后,当体积发生不均匀变化时,由于内部变形不协调,导致混凝土内部产生拉应力,使混凝土开裂。可能导致硬化后混凝土体积不均匀变化的因素有：水泥的体积安定性不良,碱骨料反应、硫酸盐侵蚀作用等,这些裂缝的产生对混凝土具有严重的破坏作用,但制备混凝土材料时采取措施,完全可以避免。

⑸施工裂缝

由于施工不当引起的裂缝。这种裂缝往往表现在对预留施工缝或后浇带处置不当而引起的接槎裂缝,或浇筑时间间隔过长,将已凝固的混凝土振散引起的“冷缝”,以及养护不周引起的干缩裂缝,跨季节施工温差导致的裂缝等。

2 现浇钢筋混凝土楼板裂缝原因

⑴在材料方面,现浇楼板已广泛采用商品混凝土,为满足混凝土的和易性,商品混凝土多采用提高用水量、水泥用量及提高砂率的配比方案,同时,为降低成本,商用混凝土中普遍采用矿物掺合料,而且水泥品种以及外加剂多从经济性的角度加以选择。因此,同等级混凝土收缩性能相差很大,多数混凝土有较大的收缩值。

⑵在施工方面,普遍存在赶进度、赶工期现象,有些工程施工过程中缺乏严格管理,模板周转快,新浇楼板上荷早,且没有进行足够的养护,并且存在负筋踩踏,支模错位,雨天浇筑混凝土等现象。

⑶在设计方面,为了使建筑造型新颖别致,楼板变截面部位多。为降低成本,楼板厚度多取设计下限,有些工程在装修时,甚至出现了楼板钻穿现象。此外,大量的管线自楼板穿过。

⑷在构造方面,以考虑楼板的受力钢筋为主,纵长建筑多设置后浇带,板角多配置放射构造钢筋以防止板角45°裂缝的产生,为节约成本,除大跨度开间外,板面很少配筋。

混凝土楼板非荷载裂缝的产生原因,在于混凝土非荷载变形受到约束产生的拉应力超过了极限拉应变。从实际工程中楼板的开裂情况看,楼板裂缝的产生和开展需要一定的时间积累。同时,许多地基条件良好,材料选择、施工和构造措施进行严格控制的工作,尽管板跨中裂缝的出现有所减少,但楼板开裂仍然不可避免,尤其是板角裂缝的出现频率最高。因此,在施工中加强对这类裂缝的控制具有很重要的现实意义。

3 裂缝控制措施

3.1 基本原则

“抗”和“放”相结合的原则,“抗”就是加强配筋,提高钢筋混凝土本身的抗拉强度或极限拉伸。“放”就是有效释放混凝土的非荷载变形,减少结构所受的约束程度。

3.2 楼板设计和构造技术措施

⑴结构平面布置

本工程平面规则,避免平面形状多变。当平面有凹口时,凹口处外横墙宜与内横墙拉通对齐,并宜在凹口外边缘设置拉梁,其截面及配筋不宜太小,凹口处周边楼板宜适当加厚并加强配筋,宜考虑该处楼板负筋拉通,使其能抵抗在此处集中的温度应力及混凝土收缩应力。

本工程楼板长度大于100 m,采用无缝设计,在结构中部设置后浇带,以减少混凝土收缩应力的影响。

⑵楼板厚度

适当增大板厚,板厚应≥L/35(L为单向板跨度),一般现浇楼板设计厚度不宜小于110mm。

⑶配筋设计

为使楼板计算简图与实际受力情况一致,现浇楼板应按双向连续板计算配筋。为减少开裂,本工程底层、屋面及会议大厅楼面采用双面配筋,增加表面配筋量。楼板最小配筋率≥0.3%,本工程楼面配筋采用HRB400级钢筋。有关资料表明：适当提高楼板受力钢筋和非受力钢筋最小配筋百分率可以提高楼板的抗裂性能,泵送商品混凝土楼板受力钢筋和非受力钢筋配筋下限应比规范规定的最小配筋率高。

⑷加强构造配筋

为克服墙角45°斜裂缝,本工程在房屋楼面阳角及阴角处及大板块的四角部位板上、下侧,增设直径与原面筋相同的双层双向@100钢筋网,其范围为L/4(L为大跨长度),使楼板受力均匀,增强混凝土抵抗温度,干缩变形的能力。

⑸管线敷设

现浇板中的线管必须布置在钢筋网片之上(双层双向配筋时,布置在下层钢筋之上),交叉布线处应采用线盒,线管的直径应小于1/3楼板厚度,且不应超过50 mm,沿预埋管线方向应增设Φ 6@150 mm,宽度不少于200 mm的钢筋网带。

3.3 材料方面

原材料选用：

水泥：采用天瑞P.O42.5级,避免采用细度过细的水泥,过细的水泥会导致收缩的增大。

骨料：骨料的含泥量和级配对混凝土收缩和力学性能都具有显著的影响,因此必须严格控制砂石的含泥量,要保证砂石达到一级品质。集料的级配合理,才能形成紧密的骨架,减少水泥浆体积,有效解决干缩问题。本工程石子采用郏县产碎石,粒径1～2 cm含泥量控制在1%以内,砂采用鲁山沙河中粗砂,细度模数不小于2.5,含泥量控制在2%以内。

矿物掺合料：平顶山拥有丰富的粉煤灰资源,因此采用粉煤灰掺料是物美价廉,同时有效的提高了混凝土的和易性,但会增大混凝土的收缩,只要控制合理掺量范围(20%～30%),对混凝土干缩的影响不大,本工程选用姚孟电厂F类Ⅱ级优质粉煤灰作为矿物掺合料,粉煤灰掺量为水泥用量的11.2%。

外加剂：外加剂已成为商品混凝土的必要组分。研究表明,同样条件下高效减水剂、早强剂和缓凝剂掺加过量都会增大混凝土收缩。因此,各种外加剂在使用前,必须按照国家标准进行水泥适应性检验,以防止对混凝土收缩率过大。本工程减水剂采用WAN-A高效减水剂,减水率15%,缓凝时间不少于6 h,膨胀剂采用KJ-LZB,掺量为水泥用量的5%。

4 施工方面

⑴混凝土浇筑质量控制

对于较大的构件或结构,先浇较深部分,根据气候条件静停0.5～1.5 h后再与较薄部分一起浇筑。混凝土施工时,注意振捣的时间和位置,防止过振、欠振和漏振,严禁振捣棒振碰钢筋。

浇筑楼板混凝土时,必须铺设操作平台,防止施工操作人员直接踩踏上部负弯矩钢筋,同时加强振捣混凝土整个过程中的钢筋看护,随时将位置不准的钢筋复位,确保其发挥作用。

⑵采用二次振捣

楼板混凝土浇筑时,采用二次振捣,即在混凝土初凝前,再用平板振捣器二次振捣,避免早期塑性裂缝产生,并对已产生裂缝起闭合作用。

⑶采用二次抹光

混凝土初凝前进行二次抹光,能够有效愈合前期形成的裂缝,从而减少后期变形约束裂缝的产生。

⑷后浇带施工

后浇带两侧的梁板支撑模板应加强,尽量避免二次支模,且必须在混凝土强度达到要求后方可拆模。

⑸加强对混凝土的养护

楼板的混凝土浇筑完毕,收光扫毛后,立即用塑料薄膜进行覆盖,表面再铺一层毡布或麻袋,12 h内进行浇水养护,养护时间不得少于7 d,对掺用缓凝型外加剂的混凝土养护时间不少于14 d,防止出现干缩裂缝,为解决养护与工期的矛盾,采用喷养护液进行养护。

⑹材料吊卸区域的楼面裂缝控制

在混凝土未达到规定强度时严格禁止现浇混凝土楼板上人、上料,根据结构设计和混凝土强度发展及支撑情况确定楼板堆载及施工荷载,且应均匀堆放或沿周边堆放。

科学安排楼层施工作业计划,在楼层混凝土浇筑完毕的24 h以前,可限于做测量、定位放线等准备工作,不允许吊大宗材料,避免冲击振动。混凝土浇筑完毕24 h以后,可先分批安排吊运小批量的材料,做到轻放,以控制和减少冲击振动力,第3天方可开始吊钢管、砖等大宗材料。

⑺严格控制施工荷载,当施工时的荷载效应与正常使用的荷载效应不同时,应对构件的承载能力,刚度和可能出现的裂缝进行核算。当上一层模板正在浇注混凝土时,下层模板和支承不得拆除。

⑻按照标准规范及施工技术方案的要求对支承现浇混凝土结构的模板必须通过模板设计使其具有足够的强度、刚度和稳定性,上下层模板支架的立柱应对准,并铺设垫板。

⑼混凝土强度达到1.2 MPa后才能在其上踩踏或安装模板及支架,拆模或进行其他操作时,避免撞击板面,混凝土楼面需要打孔钻眼时,必须经设计人员认可后方可施工。

⑽尽可能采用多套模板周转,避免过早拆模。

⑾本工程在主体结构混凝土中全部掺入KJLZB抗裂膨胀纤维,抗裂膨胀纤维防水剂在混凝土中(纤维)的乱向分布大小有助于消弱混凝土塑性收缩的应力,抑制微细裂缝的产生和发展,而本产品有一定的膨胀性,能在混凝土中产生膨胀,减少了混凝土的干缩裂缝,实践证明,混凝土中加入抗裂膨胀纤维是控制混凝土塑性收缩、干缩等非受力裂缝的重要手段。

5 结论

目前,采用商品混凝土的现浇框架结构的楼板裂缝是一种常见的建筑质量通病。应从设计、材料、施工三个方面采取控制措施,从源头上加以控制,加强商品混凝土的现场管理,严格按标准、规范组织施工可有效控制楼板裂缝的产生。

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