某框剪结构梁板裂缝缺陷原因及危害分析

□□ 王晓冰 (清徐县建筑工程质量安全监督站，山西 清徐 030400)

引言

随着经济的飞速发展，混凝土结构已成为目前新建建筑的主要结构形式。作为房地产开发企业，将资金投入到建筑工程中，就想立即得到回报，这在开发企业中普遍存在，因而赶工期成为了施工单位施工过程中必不可少的环节之一。但在北方地区冬季不宜施工，在冬季施工会遇到较多的难题，不仅会影响施工质量，而且施工成本较高，最终导致的结果是欲速则不达。本文结合某冬期施工工程案例，分析结构梁、板构件中产生裂缝的原因及其危害，以期为类似过程提供参考。

1 工程概况

某商业楼为地下1层，地上22层建筑，总建筑面积27 832 m2，结构形式为框架-剪力墙结构，设计使用年限为50年，梁、板构件的混凝土强度设计等级均为C30。在该楼交付使用后多数业主发现梁、板构件上存在不同程度的裂缝，为分析裂缝产生的原因及其对结构的影响，委托第三方检测机构对该楼进行检测。根据现场查看，该楼梁、板构件上出现的裂缝位置及裂缝形态大致相同，由于多数楼层和房间已经装修，已经装修的部分未再出现裂缝。结合现场条件，对未装修的部分进行检测，检测的位置为该楼7层部分构件。

根据该楼相关施工资料可知，7层混凝土浇筑时间为2017年11月29日，拆模时间为2018年1月13日，8层混凝土浇筑时间为2017年12月20日。依据JGJ/T 104—2011《建筑工程冬期施工规程》中1.0.3条的规定：本规程冬期施工期限划分原则是根据当地多年气象资料统计，当室外日平均气温连续5 d稳定<5 ℃即进入冬期施工，当室外日平均气温连续5 d>5 ℃即解除冬期施工。按照山西省太原市的相关文件，11月15日～次年3月15日为冬期施工阶段，因此，7层混凝土浇筑时已经属于冬期施工。

2 裂缝普查

经现场查看，梁、板构件均存在不同程度的开裂现象，由于检测范围上方的房间已经装修，无法从上表面查看裂缝情况，仅能从梁侧、梁底和板底进行检测。检测范围内混凝土构件的裂缝形态及分布如图1和图2所示。此次所检测的混凝土梁构件上现存裂缝最大宽度为0.3 mm，裂缝多数呈中间宽两端窄，个别呈下宽上窄状；楼板构件上现存裂缝最大宽度为0.4 mm。从楼板裂缝所处部位可见明显的渗水痕迹。据7层业主反映，交房前未做地暖时，所检楼板的上表面也存在大量裂缝，当8层地板受水后，水会沿裂缝部位渗至板底，由此可见部分楼板裂缝已贯通。

图1 梁裂缝形态及分布示意图

图2 楼板裂缝形态及分布示意图

现场检测时，使用钢筋扫描仪对梁、板裂缝处进行检测，发现多数梁、板裂缝处为梁箍筋位置、梁构造筋位置和板底层钢筋位置，部分楼板裂缝为线盒间的线管位置。

3 其他检测

为查找裂缝产生的原因，现场对检测范围的梁、板构件保护层厚度，梁截面尺寸，梁板挠度变形，混凝土强度等进行检测，检测结果显示所检测项目均能达到设计和相关规范要求。其中混凝土现龄期抗压强度检测结果显示，所检测的构件混凝土强度值范围为53.1～70.1 MPa，混凝土强度值均远高于设计强度。

在进行钻芯取样测试混凝土现龄期抗压强度时，通过钻取的3个梁构件混凝土芯样，发现芯样上也存在裂缝，裂缝情况如下：

第1个混凝土芯样，芯样顶面存在较多裂缝，裂缝多由混凝土表面干缩而产生的龟裂，除此之外还有一条裂缝已经延伸至梁构件内部，裂缝最宽处延伸至构件内85 mm位置，最窄处延伸至构件内10 mm位置，裂缝均未贯通整个混凝土芯样，即梁构件上的裂缝未贯穿梁整个截面，沿梁截面呈U型分布。

第2个混凝土芯样，裂缝较宽的位置已经延伸至梁构件内部，裂缝最宽处延伸至构件内90 mm位置，最窄处延伸至构件内15 mm位置，裂缝均未贯通整个混凝土芯样，即梁构件上的裂缝未贯穿梁整个截面，沿梁截面呈U型分布。

第3个混凝土芯样，芯样顶面存在少量龟裂。

根据现场调查，目前8层业主仅是对室内进行装修，未出现集中荷载的情况，楼板仅承受自重、面层、地暖、地砖等均布荷载，设计荷载均未达到。

4 裂缝产生原因及危害分析

根据现场的检测情况，依据相关规范及各项检测工作的检测结果，对裂缝产生的原因及危害分析如下。

4.1 裂缝产生原因分析

根据现场检测结果，将此次检测的梁、板构件上现存裂缝按裂缝形态及出现位置的原因分析如下：

(1)混凝土构件表面龟裂

检测范围梁、板构件上存在不同程度的龟裂，裂缝深度一般在15 mm以内，这是由于在施工阶段混凝土成型后，受到风吹日晒，表面水分散失快，体积收缩大，而内部湿度变化很小，收缩也小，因而表面收缩变形受到内部混凝土的约束，出现拉应力，引起混凝土表面开裂；或构件表面水分蒸发，体积收缩而出现干缩裂缝，最终表现为在混凝土构件表面出现不规则的龟裂，此类裂缝为早期变形裂缝。

(2)混凝土构件现存其他裂缝

通过查阅施工资料，发现该层混凝土浇筑施工时处于冬期施工期间。在北方地区冬期施工时，往往通过在混凝土中加入早强剂来提高混凝土早期强度，使混凝土快速凝结硬化，当浇筑后混凝土保温养护措施存在一定欠缺时，在昼夜温差较大的情况下，混凝土内外温差也会相对较大。在混凝土硬化过程中，水泥发生水化反应，会释放出一定的热量，水泥的细度越大，水化反应越迅速，释放的热量也越大。热量堆积导致混凝土内部的水化热无法及时散发出去，在此作用下混凝土内部产生较大的拉应力。混凝土浇筑初期，其抗拉能力较低，弹性模量也较低，当拉应力大于混凝土抗拉能力时，就会在构件的薄弱位置(如梁箍筋、梁构造筋、板钢筋、楼板内线管处等)产生温度收缩裂缝，裂缝表现为中间宽两端窄。随着混凝土强度的提高，混凝土收缩会更加剧烈，所出现的裂缝宽度也会越宽，这与现场裂缝检查的结果相一致。

此次所检测的梁、板构件，梁类构件现存裂缝均未贯通梁截面，板类构件现存裂缝部分已经贯通楼板。这是由于梁类构件截面尺寸相对较大，梁截面中心位置水化热相对最大，自梁截面中心至梁表面，水化热呈梯度降低，直观表现为外层混凝土开裂明显，内部混凝土开裂不明显，这与所取混凝土芯样上存在的裂缝自外侧向内逐渐收敛相吻合；楼板厚度较薄，混凝土中心区域距离板上下表面较近，混凝土内外温差梯度变化较快，裂缝更为明显，为早期变形裂缝。

综上所述，此次所检测的梁、板构件现存裂缝均属于变形裂缝，此类裂缝产生的原因是由于混凝土材料自身收缩特性、外界环境因素、冬期施工时施工难以控制等综合因素所致的非受力裂缝，均为施工期间产生的早期裂缝。

4.2 裂缝危害分析

此次所检测的梁、板构件现存裂缝均属于混凝土早期变形裂缝，为非受力裂缝，部分楼板裂缝已贯通楼板，多数裂缝是因收缩沿梁箍筋和楼板底筋而产生的表面裂缝。上述裂缝对构件的承载能力基本无影响，但裂缝的存在易使空气中的水蒸气及CO2等有害介质侵入，侵蚀混凝土内部，造成裂缝内部混凝土过早碳化，受力钢筋产生锈蚀，从而降低结构的耐久性，同时削弱了构件的整体性，对构件的使用功能也有一定影响，应对裂缝进行有效的处理。

5 结语

混凝土结构是目前建筑结构的主要形式，混凝土结构具有整体性好、稳定性强等优点。但混凝土结构的施工质量又受较多的人为和环境因素影响，尤其是在冬期施工时，当养护措施不到位或不易正常养护时，往往在混凝土中加入早强剂以提高混凝土的早期强度，此种方法的结果是混凝土强度易满足设计要求，但超出设计值较多。混凝土强度过高或过低对结构均有不利影响，当混凝土强度过高时，混凝土受弯构件发生的破坏属于少筋破坏，在混凝土构件上尤其是受弯构件上易出现较为明显的收缩裂缝，从而影响构件的耐久性和使用性，因此混凝土搅拌站在配制混凝土时应根据设计要求拌制同强度的混凝土，否则既浪费资源又提高了混凝土成本。