现浇混凝土楼板裂缝的成因、处理及预防措施.pdf

现浇混凝土楼板裂缝的成 因、 处理及预防措施 许 贤平 ( 南陵县建筑工程质量安全监督站， 安徽 芜湖 2 4 1 3 0 0 ) 0 引 言 混凝土是一种由水泥、 砂 、 石 、 水、 外加剂及掺合料混合而 成的非均质脆性材料。 由于混凝土生产工艺、 施工技术、 自身变 形、 外部环境和约束等一系列问题， 使混凝土裂缝成为建筑工 程中最常见的病害，也是当前工程质量投诉的热点问题之一。 它的出现不仅影响建筑物的使用功能， 而且会降低建筑物的抗 渗能力， 会引起钢筋的锈蚀 ， 降低结构的耐久性， 因此要对 昆 凝 土裂缝进行认真研究、 区别对待， 采用合理的方法进行处理 ， 保 证结构的安全和耐久性 。 1 工程概况 南陵县某小区住宅楼工程 ， 6 层框架结构，基础为静压管 桩， 建筑面积 4 2 0 0 m ： 。施工过程中发现五层楼面现浇楼板出现 不 同程度 的无 规则收缩性裂缝 ， 部分 为贯 穿性裂缝 ( 板底 可见 渗水痕迹) ， 主要位于套内的客厅、 卧室等部位。 经检测， 该楼板 混凝土强度及厚度、 钢筋配置、 钢筋间距及钢筋保护层厚度均 满足设计和规范要求， 裂缝宽度在 0 0 5 m m O 2 0 mm。 2 原 因分析 经调查了解 ，该工程一至 四层结构使用 的是 自拌混凝土 ， 五层及以上结构使用的是商品混凝土。 根据现场调查了解及检 测结果分析 ， 混凝土 裂缝 产生的原 因主要 是塑性收缩 、 水 化反 应收缩、 干燥收缩和混凝土骨料沉降引起的。 2 1塑性收缩裂缝 主要是混凝土在初凝前的塑性阶段失水形成的。 由于新拌 混凝土颗粒之 间的空间充满 了水 ， 浇筑后 的混凝 土表面遭受风 吹 日晒， 外部的高温度和低湿度等因素的影响， 随着混凝土表 面水分的蒸发 ， 内部水分逐渐向外部迁移 ， 造成混凝土在塑性 阶段的体积收缩。塑性收缩一般可达新浇混凝土体积的 1 左 右， 大流动性混凝土有时可达 2 。在浇筑大面积平板( 如楼层 板 、 基础底板 、 顶板等 ) 时 ， 由于风吹 日晒 ， 内部水分迁 移速度小 于上表面水分蒸发 的速度 ， 混凝土 表面的收缩 应力远大于混凝 土的抗拉强度， 就会产生大量不规则微细裂缝。如不及时抹压 和覆盖， 此类裂缝会迅速向内部延伸， 严重时会造成贯通裂缝。 3 _ 2水化反应收缩裂缝 水泥水化反应后， 反应产物的体积与剩余自由水体积之和 小于反应前水泥矿物体积与水体积之和，形成水化反应收缩。 水泥水化反应收缩量可达混凝土体积的 0 5 以上。混凝土初 凝前， 水化反应收缩的一部分反映在塑性收缩中； 在混凝土初 凝后的水泥化学反应收缩则主要形成混凝土内部的毛细孔， 在 养护不及时或养护时间过短时会产生收缩裂缝。 2 3干燥收缩裂缝 混凝土硬化后， 侧部的游离水会由表及里逐渐蒸发， 导致 混凝土由表及里逐渐产生干燥收缩裂缝。在约束条件下， 收缩 变形导致的收缩应力大于混凝土的抗拉强度时， 混凝土就会出 现由表及里的干燥收缩裂缝。 混凝土的干燥收缩是从施工阶段 撤除养护时开始的， 早期的收缩裂缝比较细微， 往往不为人们 所注意。随着时间的推移， 混凝土的蒸发量和干燥收缩量逐渐 增大 ， 裂缝也逐渐明显起来 。 混凝土干燥收缩值的大小与混凝土的体积稳定性直接相 关， 并受环境相对湿度的影响。 混凝土的诸多成分中， 以粗骨料 的体积稳定性最好， 砂子次之。 收缩变形主要发生在水泥及掺 和料构成的浆体和砂浆上。 因此， 在施工和易性允许的情况下， 尽可能加大石子用量， 降低砂率， 降低用水量 ， 对减少干燥收缩 裂缝以及提高混凝土的体积稳定性、 强度和耐久性是有利的。 2 4混凝土骨料沉降引起 的裂缝 混凝土初凝前处于一种 自由状态，经过振动器械的振捣， 排除了混凝土内的大部分空隙， 但仍有少部分空隙不可避免地 存在。 振捣完毕后 ， 在混凝土内部骨料 自身重量的作用下， 粗骨 料等比重大的颗粒缓慢沉降密实。 水气泡等比重小的成分被挤 压浮至混凝土面层。出现此现象 ， 若均匀沉降， 则不会出现裂 缝。然而混凝土在下沉过程中受到钢筋骨架的影响， 阻碍了混 凝土下沉 ， 所 以在钢筋 附近就会 出现裂缝 ， 这 种裂缝在塑性 混 凝土中尤为明显。有时在施工过程中， 因模板移动 、 变形或受到 剧烈振动， 或拆模过早、 混凝土强度不够等， 均能造成沉降裂缝。 3 处理 方法 裂缝 的出现不但会影响结构 的安全性和耐久性 ， 还会 引起 钢筋的锈蚀、 加速混凝土的碳化、 降低混凝土的抗疲劳和抗渗 能力。因此 ， 根据裂缝的性质和具体情况要区别对待 、 及时处 理， 以保证建筑物的安全。裂缝的处理措施主要有以下几种方 法： 表面修补法、 填充法、 灌浆法、 结构补强法等。 本工程主要采 用灌浆法和结构补强法， 具体做法如下。 对缝宽小于0 2 m m未贯穿板厚的裂缝， 采用渗透型水泥 基防水材料灌缝再采用专用封缝胶封闭， 若板底出现未贯穿至 板面的采用压力注胶修复。 贯穿的裂缝采用压力注胶后， 再采用粘贴碳纤维布进行 裂缝补强。 对有抗渗要求的部位， 根据规范要求在混凝土表面粘贴 碳纤维复合材料以增强封闭作用。 4 预 防措施 4 1改善混凝 土原材料及配比 配制混凝土时宜优先选用 区砂；当采用 I 区砂时， 应 提高砂率， 并保持足够的水泥用量 ， 以满足混凝土的和易性； 当 采用区砂时， 宜适当降低砂率， 以保证混凝土强度。 当砂颗粒 级配不符合上述要求时， 应采取相应措施 ， 经试验证明能确保 工程质量， 方允许使用。对于泵送混凝土用砂， 应选用中砂。 现浇板的混凝土应采用中砂，在满足和易性的前提下， 宜降低砂率。泥块含量1 ， 含泥量3 。 当混凝土强度等级 C 3 0时， 碎石或卵石中的针片状颗 粒含量应l 5 ； 当混凝土强度等级 C 3 0时， 碎石或卵石中的 针 、 片状颗粒含量应 2 5 。 粗骨料( 石子 ) ， 最大粒径不得超过构件最小尺寸的 1 4 且不得超过钢筋间距的 3 4 ； 对于实心板 ， 最大粒径不得超过构 件最小尺寸的 1 3且不得超过 4 0 mm。 选用 l- ；b n 剂时应根据混凝土的性能要求 、 施工条件及气 候条件， 结合混凝土的原材料性能 、 配合比以及对水泥的适应 性等因素， 综合考虑， 确定选用外加剂的品种， 并应经过试验确 定其掺量。 预拌混凝土应采用减水率高、 分散性能好、 对? 昆 凝土 收缩影响较小的外加剂。 严格执行混凝土施工配合 比，预拌混凝土严禁现场加 水， 改变水灰比， 提高混凝土的坍落度。 4 2改善混凝土施工技术 4 2 1 模板的安装及拆 除 支撑模板的选用必须经过计算。严禁在虚土上支撑。上层 支撑同下层支撑应在同一垂直线位置上， 边支撑立杆与墙间距 不得大于 3 0 0 mm， 中间不宜大于 8 0 0 mm。尽量使用钢管支撑 ， 层高大于 4 m时必须采用钢管支撑 ； 使用木支撑时 ， 尾径不得 小于 6 0 m m， 间距不得大于 8 0 0 m m， 横 向拉杆不得少 于两 道 ； 层 高大于 3 m时须增加拉杆， 木模支撑不得二次接长 ， 不得使用 斜撑； 模板标高控制在 + 2 ra m， 平整度控制在 2 mm， 板缝控制 在 2 mm以内， 并用胶带贴缝； 根据工期要求， 配备足够数量的 模板； 侧模拆模应控制在混凝土浇筑完毕 4 8 h后 ， 底模按规范 和设计要求拆模。 拆除支撑的楼板作为上部支撑的支承面时， 应对楼板的强 度 、 挠度、 裂缝进行验算； 后浇带两侧的支撑拆除时间应符合设 计文件的要求； 设计文件无明确要求时， 应待后浇带闭合并达 到设计强度时方可拆除。 4 2 2钢筋的绑扎 现浇板板底钢筋绑扎完后方可进行水电管线预埋， 结束后 方可进行上层钢筋绑扎， 严禁钢筋绑扎与水电施工同步。 4 2 3 现浇板中钢筋的保护措施 严格控制现浇板的厚度和现浇板中钢筋保护层的厚度以 及钢筋间距。应使用定型预制保护层垫块 ， 且每 1 m： 不得少于 3块， 在易开裂部位适当加密； 阳台、 雨蓬等悬挑现浇板的负弯 矩钢筋下面，应设置间距不大于 3 0 0 ra m的钢筋保护层垫块或 支撑， 保证在浇筑混凝土时钢筋不位移和不被下踩； 施工时必 须铺设架空通道， 防止混凝土浇筑后遭踩踏。 4 2 4现浇板 中线管的布设 现浇板中的线管必须分散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，沿预埋线管方向应增设 1 5 0 ram、 宽度不小于4 5 0 m m的钢筋网带。线管并排水平埋设在现浇板 中， 线管间的最小间距不小于2 0 m m。 布置在现浇板上线管的找 平层应适当加厚并采取加强措施 ， 施工时应提前考虑局部 加强 找平层带来的现浇板厚度引起净高变化的问题。 4 2 5混凝土的浇筑 4 2 5 1 合理振捣 在现浇混凝土楼板的混凝土浇筑过程中，不应集中布料 ， 应采用分散布料。然后用铁耙子将混凝土基本搂平， 接着进行 梅花式振捣。 振捣棒插入的点与点之间， 应相距 4 0 0 mm， 振捣时 间不宜超过 1 5 s ，并以观察粗骨料在混凝土的各个层面上能均 布为基准 。 4 2 5 2二次振捣 若采用的是商品混凝土 。 建议进行二次振捣 ， 即在混凝土 初凝前 1 h进行二次振捣，这样可以有效地防止收缩裂缝的产 生。 商品混凝土由于采用搅拌车运送、 泵送浇捣， 混凝土坍落度 比较大， 凝结时间比较长。 即使在炎热的夏天， 混凝土掺了高效 缓凝减水剂后， 表面被太阳曝晒， 水分蒸发很快， 表面形成一层 几毫米厚“ 被子” ， 看上去混凝土好像已凝结， 实际上内部还远 未达到初凝， 甚至还能流动。这样的混凝土若不进行二次振捣 和多次抹面， 混凝土表面不可避免会出现裂缝。开始裂缝是浅 表的、 窄细的， 若不及时处理， 裂缝就会扩展 ， 由于应力集中， 最 终的裂缝很可 能是贯穿性的 。 采用二次振捣可 以消除因塑性沉 降而引起的内分层 ， 阻断因泌水而留下的连贯通道， 改善骨料 界面结构， 提高混凝土强度和抗渗透能力。有人怕二次振捣会 影响混凝 土强度 ， 实 际上对初凝前 的混凝土进行二次振捣不仅 不会降低强度， 反而会使强度提高。 4 2 5 - 3 合理抹压 在第一次混凝土振捣后 立即用抹子碾压一遍( 也可采用 平板振动器) 。然后根据天气环境和混凝土表面塑性收缩变形 的情况， 在混凝土初凝时或二次振捣后， 再进行一次全面抹压。 最后在混凝土终凝前， 再进行有选择性的抹压， 彻底消除塑性 收缩产生的裂缝。 4 3混凝土的养护 4 3 1 保温养护措施 保湿养护是防止混凝土产生裂缝的重要措施， 必须充分重 视， 并制定养护方案， 派专人负责养护工作。混凝土浇筑后， 若 表面不及时覆盖、 浇水养护， 表面水分迅速蒸发， 很容易产生收 缩裂缝。特别是在气温高、 相对湿度低、 风速大的情况下， 干缩 ( 下转第 8 7页 ) 虽 菜 研 主用 垂 筑 _ 隙料 ， 可以保证夏季不发生流淌， 而且由于孔隙率较低， 可以有 效地防止雨水下渗到基层。 从表 2数据可以看出， 环氧沥青密级配填隙料具有较高弯 曲强度， 基本上达到了2 0 MP a以上， 较普通及改性沥青混凝土 强度高。 此外， 环氧沥青密级配填隙料低温弯曲模量较高， 与水 泥混凝土路面模量差距较普通及改性沥青混凝土小 ， 这样可以 保证环氧沥青密级配填隙料与水泥混凝土强度与刚度一致 ， 使 得整体受力均匀。 4 环氧沥青界面粘结料性能 4 1常温性能 本研究选择 S B S改性沥青与环氧沥青材料作为界面粘结 材料。成型强度不低于 C 4 0的水泥板 ， 按规定用量将配制好的 环氧沥青粘结层材料涂刷于水泥板表面， 然后将直径为 5 0 m m 的拉拔头粘在水泥板表面。试件成型后， 将其放入 5 0 的电热 鼓风干燥箱中预固化 2 4 h ， 升温至 1 2 0 C 继续养护 1 2 h 。取出冷 却至室温待用。对于 S B S改性沥青材料 ， 采取相同标号的水泥 混凝土板， 将 S B S改性沥青加热至 1 7 0 C， 按规定用量将 S B S 改性沥青涂刷于水泥板表面， 然后将直径为 5 0 mm的拉拔头粘 在水泥板表面。 试件成型后， 静置至室温进行拉拔试验， 加载速 率 5 0 m m m i n ， 试验结果见表 3 。 从表 3数据可以看出， 环氧沥青 界面粘结材料较 S B S改性沥青具有较高拉拔强度， 随着环氧沥 青用量提高， 则拉拔强度提高。 4 2高温性能 采用常温陛能研究中的拉拔试验来测试环氧沥青粘结层 的高温 性能 ，试验 温度 为 6 0 C，直剪试 验加 载速率 为 l O m m m i n 。为了进行性能对比， 采用环氧沥青与 S B S改性沥青 两种材料 ， 其中环氧沥青的用量为 0 6 k g m ， S B S改性沥青的用 量为 0 8 k g m ： ， 试验结果见表4 。从表中数据可以看出， 在 6 0 下， 环氧沥青仍具有 0 1 MP a以上的拉拔强度 ， 而此时 S B S改性 沥青的拉拔强度基本上载 0 0 3 MP a以下， 甚至由于强度较低而 无法夹持 。 4 3低温性能 规范【 3 】 4 等均采用低温弯折性试验方法表征防水粘结层 低温性能 ， 该方法对于一般柔性材料较为适宜， 但是由于环氧 沥青在低温下具有较高的强度， 很难内绕在圆棒上， 因此， 采用 该法不能较好地表征材料的低温性能 ， 本研究采用低温拉伸试 验方法测取材料在低温下的抗拉强度及断裂延伸率， 以考察材 料的低温性能。 试验结果见表 5 。 从表中数据可以看出， 在不同 低温条件下 ，环氧沥青均具有较高的破坏变形值和拉升强度， 通过拉伸曲线下面积计算获得断裂韧性指数可以看出， 环氧沥 青具有较高的断裂韧性指数。 5 结论 环氧沥青密级配填隙料及环氧沥青界面粘结料具有较 高强度和较好低温变形性能。 采用环氧沥青密级配填隙料及环氧沥青界面粘结料可 以有效地处理水泥混凝土路面的早期裂缝， 尤其当裂缝处于较 为细微阶段， 无法实施灌缝 ， 采用该方法对裂缝进行处理， 可以 有效减缓裂缝发展 ， 阻止雨水等下渗， 防止基层在雨水浸湿下 软化 ， 减少新生裂缝的产生 ； 可以迅速开展交通， 减少对正常的 交通影响 。 参考文献 1 徐 昌， 闽景侠 条带型沥青砂封层与混凝土路面裂缝养护 J 1 _华 东公路 ， 2 0 0 4 ( 1 0 ) 2 J T J 0 5 2 2 0 0 0 ， 公路工程沥青及沥青混合料试验规程 s 北京： 人 民交通 出版社 ， 2 0 0 0 ( 上接第 5 6页) 更容易发生。 有资料表明， 当风速为 1 6 m s 时， 混凝土中的水分 蒸发速度为无风时的 4 倍。 一些高层建筑的楼面为什么更容易 产生裂缝， 就是因为高空中的风速比地面大。目前， 许多施工工 地在浇筑混凝土时， 都不能做到及时覆盖保湿养护， 一般总要等 到最后一遍抹光结束后才覆盖， 还有好多工地根本不盖。 4 3 2养护 时间 在夏季 ， 如果是夜间施工气温比较低， 保湿养护可在混凝 土浇筑后混凝土初凝时( 2 h 一 3 h ) 进行； 白天施工气温较高时， 保 湿养护可在混凝土浇筑后 l h 1 5 h 进行； 但在炎热、 干燥又伴 有大风的季节里， 保湿养护应在第一次抹压时立即进行。用普 通硅酸盐水泥、 复合硅酸盐水泥拌合的混凝土， 养护时间不得 少于7 d ； 商品混凝土、 掺用缓凝型 l, J J u 剂或有抗渗要求的混凝 土。 不得少于 1 4 d 。 5 小结 混凝土现浇结构的裂缝是 目前较难克服的质量通病之一。 特别是住宅工程的裂缝的出现往往会引起质量投诉、 纠纷及索 赔要求等。因此， 作为工程建设的各责任主体及当地建设行政 主管部门对此高度重视 ， 尽量避免裂缝的 出现 。处理裂缝的方 法很多， 在处理前要进行认真检查、 分析裂缝成因， 为制定合理 的处理方案提供可靠依据。 只有选择了合适的修补材料和正确 的施工方法， 混凝土裂缝的修补才能达到预期的目的。 参考文献 1 G B 5 0 2 0 4 2 0 0 2 ， 混凝土结构工程施工质量验收规范【 s E 京： 中 国建筑 工业 出版社 ， 2 0 0 2 2 G B 5 0 3 6 7 2 0 0 6 ， 混凝土结构加固设计规范 s 北京： 中国建筑工 业出版社 ， 2 0 0 6 3 韩素芳 ， 耿维 恕 钢筋混凝土结构 裂缝控制指南 M 北京 ： 化学 工 业 出版社 ， 2 0 0 6 4 王铁梦工程结构裂缝控制 M E 京： 中国建筑工业出版社， 1 9 9 7