某高层建筑楼板裂缝成因及质量控制措施分析

任亚莉 张文丽 陕艳娟

（1.山西一建集团有限公司第一工程公司，山西 临汾 041000；2.山西一建集团有限公司，山西 太原 030000）

钢筋混凝土楼板的开裂原因多种多样，包括材料选取、结构设计、施工技术、温差及荷载等多方面因素。裂缝初期发展阶段如果未对其进行有效的预防及控制，将会随着时间的延续，逐渐演变为网状等有害裂缝，会降低混凝土结构的承载能力，从而对建筑结构性能及安全造成严重影响[1]。高层建筑钢筋混凝土楼板裂缝的出现，不仅会影响建筑物外观，使人产生恐惧心理，而且极易发生渗漏现象，造成混凝土保护层脱落，危害内部主体结构，降低建筑物耐久性。基于此，本文对高层建筑钢筋混凝土楼板裂缝成因及防治措施进行研究，将裂缝控制在许可范围内，降低其安全隐患。

1 混凝土裂缝形成机理

建筑混凝土裂缝是指表面结构出现开裂，其主要是由于内部或外部微小裂缝在受到内、外作用下发展形成的，内部作用包括温差、干缩等因素，外部作用包括荷载、变形等直接因素。因此，造成混凝土开裂的内因主要包括以下几点：①内部结构。混凝土材料由固体、液体、气体三种组成属于非匀质多相体混合物，其中固体指骨料、掺和料等，液体指水、外加剂等，气体指内部孔隙等，主要物质组成多样性及成型方式的特殊性极易造成混凝土结构出现裂缝缺陷[2]；②离析、泌水。混凝土浇筑振捣后，出现粗骨料下沉、水泥浆体上浮的离析现象或内部游离水溢出至混凝土表面的泌水现象，导致混凝土体积稳定性差，并随着水分的蒸发，内外收缩差异性大，从而造成混凝土内部及表面开裂；③收缩、内应力。混凝土收缩分为胶凝收缩、干燥收缩和碳化收缩三种，发生收缩时引起混凝土内部出现内应力，骨料与水泥浆体之间变形受到约束，致使混凝土出现裂缝现象[3]。此外，混凝土在外力作用下产生裂缝现象主要包括直接作用和间接作用两方面：直接作用指混凝土受到外力荷载作用时，其抗压、抗拉强度已不能满足承载需求而发生的断裂，裂缝主要沿主受力方向延伸，最终形成危害混凝土结构承载能力的贯穿等有害裂缝；间接作用是指未受到外荷载的直接作用，但由于温度、基础沉降等因素降低了混凝土的承载能力，使混凝土长期处于负荷工作，从而使混凝土出现裂缝现象。

2 工程案例

2.1 工程概况

某项目建筑总面积23258.25m2，地上22 层，地下2层，主体为现浇剪力墙结构，基础采用筏板基础，地上部分剪力墙厚度为200mm，楼板设计厚度包含80mm、100mm、120mm、150mm、180mm 等，标准层层高为2.8m，其部分位置结构混凝土相关参数见表1。本工程位于城市繁华区域，业主对其质量要求较高，禁止其出现渗漏等现状，该地区昼夜温差较大，冬季较为寒冷，且建筑细骨料以河砂为主，其含泥量较大，对浆体与骨料的粘结性能造成较大影响。本工程对首层楼板进行混凝土浇筑后第二天，相关人员发现楼板出现较多不规则裂缝，但未引起施工人员的重视，直至施工至第4层时，不规则裂缝仍不断出现，经过对现场实际情况进行勘查检测，发现部分裂缝已出现贯通，以及沿钢筋、PVC 管方向出现龟裂，裂缝长度均在20mm 以上，宽度在0.1mm～0.3mm之间。

表1 部分位置结构混凝土参数

2.2 楼板裂缝成因

2.2.1 结构设计方面

本工程中楼板内部均埋设有PVC 管线，甚至出现多根交错叠放现象，越是邻近房间的楼板厚度越小，致使楼板的有效截面高度大幅减小，PVC 管线表面光滑与混凝土粘结性能差，导致PVC 管线在楼板内位置上下不一致，从而使其沿管线敷设方向产生集中应力，引起裂缝现象的出现。本工程楼板裂缝缺陷多数出现在楼板厚度100mm、跨度3m～3.6m的尺寸上，跨度较大的楼板很少出现裂缝现象，且裂缝宽度相较较小。因此，通过增加楼板厚度，提高混凝土的抗弯性能，能最大限度减少楼板的挠曲变形，增强楼板的抗裂性能。

2.2.2 建筑材料方面

本工程均采用预拌泵送混凝土，其坍落度大、水泥用量多及砂率大，导致裂缝出现的概率相应增加，混凝土的强度主要依靠水泥原料，水泥的自身化学收缩、安定性、用量等性能会对裂缝均产生一定的影响。比如，随着水泥用量增多，混凝土自身收缩变化随之明显，裂缝出现概率随之增大。混凝土是通过水泥浆体与骨料混合搅拌而成的，水灰比过大，多余的水分蒸发后必然导致水泥浆体收缩，从而导致了裂缝的产生。混凝土的干缩与砂率的选择也有较大关系，骨料的体系稳定性较差，也会致使混凝土出现收缩变形的现象。本工程1～4 层采用的商品混凝土坍落度在180mm～200mm，其商品混凝土的配合比见表2，振捣时极易出现石子下沉，浆体上浮现象，随着水分的不断蒸发，从而出现了大量收缩裂缝。

表2 混凝土配合比

2.2.3 施工技术方面

本项目在楼板混凝土施工过程中，影响其产生裂缝的因素种类较多，主要从以下几个方面进行分析：①模板因素。混凝土未终凝时，模板的移动会导致混凝土开裂，且模板尺寸与设计标高出现误差，导致楼板有效截面尺寸不一致，增大了裂缝的发生率；②混凝土养护。夏季施工时，楼板混凝土表面早期未进行覆膜或浇水养护，导致混凝土内部水分蒸发，从而使混凝土产生了急剧收缩；③保护层过小。PVC管线相互叠放、钢筋放置位置不精准和剪力墙与顶板分开浇筑导致负弯矩钢筋偏高，造成钢筋保护层厚度减小，引发裂缝的出现；④堆载裂缝。为加快施工进度，短时间养护后即开始后续施工，材料吊运等施工荷载对楼板进行作用而引起不规则裂缝；⑤温度裂缝。冬季施工时，混凝土内外温差较大，造成温度裂缝；⑥振捣不密实。混凝土浇筑后，需进行适宜的振捣，振捣不密实、过度振捣使混凝土表面形成砂浆层，产生碳化收缩裂缝。

3 裂缝处理方法

混凝土具有抗压强度高、抗拉强度低的特性，裂缝通常不会因单一因素而引起，多数是通过多种因素叠加共同导致的，对于楼板裂缝的处理，应先分析其产生原因，并待其发展为最终状态时，再对其进行裂缝修复处理。裂缝修复方法包括表面处理法、压力灌浆法、碳纤维加固法和其他处理措施[4]。表面处理法分为涂膜封闭法和喷涂聚合物水泥砂浆法两种，该方法多用于宽度小于0.2mm 的裂缝，常见的细微裂缝多数为干缩裂缝，且深度和宽度基本不会扩张，多数采用成本低廉、施工简单的涂膜封闭法，而对于蜂窝、麻面和渗漏现象的多数采用喷涂聚合物水泥砂浆法，从而增强其防水性和抗裂性；压力灌浆法对于细微裂缝和较大裂缝都适用，对于宽度小于0.1mm 的裂缝采用甲凝灌浆方法，对于裂缝宽度超过0.1mm 的裂缝采用环氧树脂灌浆方法；碳纤维加固法多数用于结构配筋较少、楼板厚度不满足要求和出现结构受力裂缝的情况下，其主要改善结构的抗弯、抗剪承载力，提高结构的刚度，控制裂缝的进一步发展，但其造价较为昂贵；其他处理措施包括裂缝补强法和锚固法。

本工程裂缝宽度为0.1mm～0.3mm，裂缝处理过程中，主要采用了表面处理法和压力灌浆法。表面修补法：利用喷涂聚合物水泥砂浆方法，对宽度0.2mm以下的裂缝，采用机械和手工的方式将修补材料涂抹在裂缝表面，具体施工流程：表面凿毛—表面清理—自然干燥—表面涂抹快硬水泥砂浆；压力灌浆法：对宽度大于0.2mm 的裂缝，利用环氧液注浆补强，表面用环氧树胶密封，主要施工流程：裂缝检测—基层处理—配置补强液—压力灌浆—恢复原状。因此，针对不同裂缝采取相应的处理措施，可为混凝土楼板质量提供保障。

4 混凝土楼板工程裂缝预防措施

4.1 设计方面

本工程中，裂缝可能出现的位置位于房屋四周阳角处，主要是由材料收缩变形和温度变形共同作用产生拉应力引起，在混凝土楼板板角受到横、纵方向现浇梁或剪力墙约束时，距房屋四周阳角1m处为负弯矩筋和放射筋的末端位置，配筋薄弱且强度较低，极易导致板角出现45°斜向裂缝，该裂缝不会威胁建筑结构安全，但会对结构美观和舒适性造成一定影响，并极易引起楼板渗漏问等质量缺陷。为避免再出现此裂缝现象，可通过以下几方面对其进行防控：①在混凝土楼板四周阳角配筋均采用双层双向设计方式，设置纵、横两方向的钢筋网约束斜向裂缝的产生与发展，楼板转角角部配筋设置为放射形分布筋；②合理设置伸缩缝，有效缩小楼板的变形单元，避免伸缩缝过大而导致楼板跨中积聚的应力过大；③温度应力设置。本工程楼板选用Φ8mm 钢筋，钢筋间距为180mm，配筋率为0.3%，最大限度地通过改变钢筋配筋方式，约束混凝土的变形；④增大楼板厚度。考虑到建筑物中水、电管线普遍采用暗埋方式，本工程楼板厚度设置为120mm，有效增加了楼板的有效截面面积，提高了建筑楼板的强度。此外，本工程楼板采用双层双向配筋、加厚楼板等措施，虽会一定程度上提高建筑成本，但较于后期建筑运维阶段，提前采用裂缝防控措施具有非常重要的意义。

4.2 材料方面

为避免再次由于材料原因引起裂缝现象，本工程做了下面几点预防措施：①严格控制砂子、石子的含泥量，砂子的含泥量控制在3%以下，石子的含泥量控制在2%以下；②粗、细骨料选取颗粒级配良好、表面粗糙的砂子、石子，选取砂率为38%和5mm～20mm的连续级配石子；③严格控制混凝土坍落度，4层至10层混凝土的坍落度控制在14mm～16mm，10层以上坍落度控制在16mm～18mm，且派遣专业人员对坍落度进行检验，同时，混凝土入模温度不低于5℃。此外，通过控制水泥用量、高效外加剂等方法提高原材料方面的性能，从而避免材料原因对混凝土裂缝造成影响。

4.3 施工方面

本工程在混凝土主体结构施工过程中，针对裂缝现状做出以下几方面的裂缝防控措施：①科学规划施工进度。首先，混凝土主体结构施工进度不能过快，各楼层施工进度不得低于7d，保证混凝土浇筑后的养护效果，在楼面混凝土浇筑完成后，仅可由相关工作人员进行放线、测量、定位等准备工作，最后，已浇筑的混凝土强度未达到1.2MPa时，禁止施工人员踩踏、安装模板等；②局部加强预埋管线施工效果。预埋管线的直径不应大于楼板厚度的1/3，对于管线的集中部位，在其上下位置布置宽度为200mm 的钢丝网片，并在预埋管线上缠绕铁丝、涂抹素水泥浆后埋入楼板内；③减小温度应力作用。混凝土楼板通过设置后浇带，减少大面积混凝土收缩变形和温度应力对裂缝的影响，且后浇带施工时，将已硬化的混凝土表面凿除松动的骨料，之后进行凿毛、清水清洗和润湿处理，水平施工缝浇筑前铺设10mm 厚的水泥砂浆，振捣时沿施工缝方向推进；④保证养护效果。冬季施工时，混凝土养护难度较大，在混凝土浇筑完成后，表面覆盖薄膜，并定期进行润湿处理，避免在温度和自然风影响下混凝土内部水分快速蒸发，保证其内部水泥的水化进程。因此，严格控制混凝土楼板工程的各个施工环节，提高各施工环节的施工效果，为工程质量提供保障，从而避免裂缝缺陷的发生。

5 结语

综上所述，通过对混凝土楼板工程裂缝现象进行探讨，得出工程中各种裂缝的形成原因，对不同因素引起的裂缝采取相应的处理方法，有效减轻裂缝所造成的危害，提高了施工质量，并以此缺陷对后续施工提供相应的裂缝防控措施，进一步为建筑工程施工质量提供保障。