现浇混凝土楼板施工裂缝控制.pdf

安徽建筑 2 0 1 1年第 2期( 总 1 7 7期 ) 现浇混凝土楼板施工裂缝控制 Cont r ol 0f C1 ( 3 0k 0f Concrete FIoor Constructi on 张先楚 ( 合 肥 城改 投 资 建 设 ( 集 团 ) 有 限 公 司， 安 徽 合 肥 2 3 0 0 0 1 ) 摘要 ： 文章从现浇混凝土楼板出现裂缝的现状， 分析了产生裂缝的原因， 提 出了防止现浇混凝土楼板出现裂缝的施工控制措施， 对已出现的楼板 裂缝提 出了处理 办法 ； 最后 ， 在总结 了前面的工作 的基础上 ， 指 出了正确对待混凝土楼板裂缝和裂缝控制措 施的建议 。 关键词 ： 现浇混凝土； 裂缝； 控制措施 中图分类号 ： T U 7 5 5 7 文献标识码 ： B 文章编号 ： 1 0 0 7 7 3 5 9 ( 2 0 1 1 ) 0 2 0 0 8 3 0 3 O引 言 近年来， 随着我国经济的发展， 在我国的住宅建设中无论 是砖混结构或是框架结构都广泛采用现浇钢筋混凝土楼板 ， 它 在加强住宅的整体性和抗震性方面都取得了很好的效果。 但与 此同时， 也产生了一个非常普遍的问题 ， 即楼板裂缝， 它直接影 响到住宅的质量， 成为用户质量投诉的热点。 因此， 控制混凝土 楼板裂缝产生是一个迫切需要解决 的技术难题 。 本文从现浇楼 板产生裂缝 的原 因分析人 手 ， 提 出了今后 防止现浇楼板 出现 裂 缝的施工控制措施， 并对已出现楼板裂缝提出了处理方法的建 议。 1 裂缝产生原 因分析 1 1由变 形作用引起的裂缝 变形作用包括温度变形 、收缩变形和地基不均匀沉降变 形 。 根据调查 ， 现浇楼板大量裂缝的出现并非与荷载有直接关 系 ， 通过对现浇楼板 裂缝现状 的调研 、 分析可 以认 定 ， 9 0 以上 的裂缝是由变形作用引起的； 在变形作用中， 由地基不均匀沉 降变形 引起 的裂缝发生的很少 ， 主要是 温度 变形 和收缩变形引 起的。由于这两种变形受到约束超过混凝土的抗拉强度， 从而 导致裂缝产生。 混凝土的收缩变形和温度应力是其本身固有的物理化学 性质 。混凝土 的收缩包括塑性收缩 、 干燥收缩 、 碳化收缩 。塑性 收缩在混凝 土硬化前 ， 时间较短 ， 而碳化收缩在后期 。 对混凝土 影 响最大 、 时间最长的就是干燥 收缩 ， 即干缩裂缝 。 干燥收缩主要是 混凝 土在硬 化后较长 时间产生 的水 分蒸 发引起 的。混凝土中 由于集料 的干燥 收缩很 小， 主要 是水泥石 干燥收缩造成 的。 其中水分蒸发引起孑 L 壁压力变化，导致混凝土体积的缩 小。混凝土内除少部分水提供水泥水化的需要， 其余大部分水 分都要蒸发掉， 收缩变形同时发生， 混凝土的水分蒸发， 干燥过 程是由表及里逐渐发展的。由于混凝土蒸发干燥非常缓慢， 产 生干燥 收缩裂缝多数在一 个月以上 ， 据有关资 料介绍 ， 混凝 土 最终收缩完成的时间约 2 0年，一年内收缩值为 2 0年总值的 6 0 8 5 。在调查中发现 ， 出现裂缝的时间大多在主体工程完 工后 3 1 0个月之间。 再如 ： 温度应力。 水泥水化过程 中产生大量的热量 ， 每克水 收稿 日期 ： 2 0 1 1 0 3 1 4 作者简介 ： 张先楚( 1 9 5 5 一) ， 男， 安徽合肥人 ， 工程师。 泥约放出 5 0 - 2 卡的热量 ， 从而使混凝土内部温度升高 ， 在浇筑 温度的基础上通常升高 3 5 ，如果使施工规范规定的最高浇 筑温度 2 8 C， 则可使混凝土 内部温度达 到 6 O ， 因为混凝土 内 部与表面的散热条件不同， 所以中心温度高， 形成温度梯度， 造 成温度 变形 和温度应力 。 现浇混凝土楼板是表面系数较大的构件 ， 上述混凝土的温 度应力和收缩变形， 如果是完全自由的， 变形达到最大值时， 内 应力为零， 也就不会产生裂缝。 如果变形受到约束， 在完全约束 状态下内应力达到最大值， 而变形为零。在全约束与完全自由 状态的中间过程， 即为弹性约束状态， 亦即自由变形分解为约 束变形和显现变形( 实际变形 ) ， 也就是说 ， 在约束状态下， 结构 首先要求有变形的余地 ，如结构能满足要求不再产生约束应 力 ； 如结构没有条件满足要求 ， 则必然产生约束应力 ， 超过混凝 土 的抗拉强度 ， 导致开裂。 所以说 ， 只要混凝土的温差应力和收缩变形这一固有本性 不变， 只要有约束存在， 现浇混凝土板的裂缝就是不可避免的。 这就是混凝土楼板裂缝的内在原因， 是事物发展的内因。 那么既然混凝土现浇板裂缝是不可避免的， 为什么有的现 浇板没有裂缝 ? 而出现 裂缝 的楼板 ， 其裂缝 的程度也不一样? 除 了内因条件外， 还有外因条件的作用， 外因通过内因起作用。 笔者认为， 外因条件 ， 首先是季节温差对楼板的影响。 在住 宅工程施工工期主要有两种情况：一是当年开工当年竣工 ； 二 是入冬前完成主体。 越冬后， 装修竣工。 其主体_T程不是在炎夏 就是 在严冬 ， 混凝 土现浇板 一年 内季节 温差 4 0 6 0 ， 尤 其 是越冬的建筑物， 主体完工后即停止养护。有的住宅入冬前交 验， 但多数用户并不入住， 室内在封闭状态下采暖， 处于完全干 燥状态。现浇板在这种反复温差作用下， 混凝土内部产生温差 应力， 必然引起变形 ， 但其变形却受到圈梁构造柱和墙体的约 束， 造成现浇楼板在四角折角处和房间中部受拉产生裂缝。 1 _ 2由施工原因造成裂缝的分析 1 2 1 裂缝的出现与养护条件的关系 干燥 的环境对早期混凝土 的抗裂能力有严重影 响 ， 国内有 关试验表明， 湿润养护的混凝土其极限拉伸值比干燥养护的要 大 2 0 5 0 。日本学者神田等人曾对养护条件与混凝土耐久 性的关系进行了研究 ， 认为养护条件可改变混凝土结构、 浸透 性及吸水性等性能。 特别是混凝土表面， 因其早期水分散失， 混 凝土强度降低， 不能抵消张拉应力， 故易产生裂缝。 特别是泵送 混凝土多采用“ 双掺技术” ， 由于外加剂中的引气保塑组分的存 在改变了混凝土孔结构， 当表面水分蒸发散失时， 由于保水性 好毛细管不易形成， 内部水分难以外移平衡 ， 使现浇楼板表面 层与内部的湿度梯度增大 ， 表面失水干燥 ， 而引发裂缝 。 裂缝一 施 工 技 术 研 究 与 应 用 安 徽 建 筑 _ 巨 2 0 1 1年第 2期( 总 1 7 7期 ) 安徽建筑 _ _I-一I = = 1 _ 施 工 技 术 研 究 与 应 用 旦产生， 开始的微裂缝和楔形裂缝的尖端起到毛细管的吸水作 用和楔劈作用， 收缩应力集中， 裂缝向下延伸 ， 此种裂缝一般发 生较早， 当混凝土再次经历温差变化及干缩变形时， 应力集中 于原有裂缝处， 致使原有的部分裂缝裂透。 1 2 2裂缝的形成与混凝土早期扰动的关系 混凝土结构工程施工及验收规范 ( G B 5 0 2 0 4 9 2 ) 第 4 5 4 条规定“ 在已浇筑的混凝土强度未达到 1 2 N mm ： ， 以前， 不得在 其上踩踏或安装模板及支架。 ” 此时能否在其上进行砌筑活动， 值得讨论。而目前的普遍状况是第一天浇筑混凝土， 第二天即 就在混凝土板面上施工， 而且施工荷载严重超标， 养护随即停 止。混凝土楼板在停止养护的干燥环境下受到过载的扰动， 影 响了混凝土的致密性。板并非理想的连续匀质体， 它的物质组 成很不均匀， 加之施工扰动， 内部存在很多不均衡点， 这些点的 集中应力当受到变形作用时， 极易产生裂缝。 1 2 3裂缝出现的部位与薄弱环节的关系 施工缝处 ， 多是接槎处理不细， 致使新旧混凝土衔接不 紧密， 混凝土凝固过程中收缩变形引发裂缝。 预埋线管部位。在线管预埋时不按规程严格操作， 致使 线管位置的保护层厚度失控， 有的多管交叉 ， 如不仔细处理会 使局部截面削弱， 抵抗混凝土变形能力减小 ， 在混凝土产生温 差应力或干缩时， 在此位置引发裂缝。 早期塑性裂缝 ， 中后期产生的裂缝 ， 有许多是早期裂缝 的发展 ， 这种裂缝一般发生较早， 在混凝土浇筑完数小时内便 出现， 有的干缩裂缝是早期塑性裂缝的延伸。 3 2 4泵送混凝土施工工艺与裂缝的关系 目前随着泵送混凝土施工工艺的发展， 使混凝土裂缝控制 的技术难度大大增加，泵送混凝土由于流动性与和易性的要 求 ， 坍落度、 水灰比较大， 骨料粒径减小等诸因素变化， 导致混 凝土的收缩及水化热作用增加， 收缩时间延长 ， 已引起建筑业 同行的共识。 2 裂缝控制措施 根据上述分析， 让其裂缝不产生是不可能的， 但限制一定 的裂缝宽度 ， 防止有害裂缝 ， 随着技术水平的提高， 使裂缝逐渐 减少， 或推迟裂缝的发生是完全可以做到的。 设计规范规定，根据不同使用功能要求，裂缝宽度最小 0 1 mm， 最大 0 3 m m， 与国际标准接近， 但裂缝控制却是相当复 杂的。 它涉及到结构设计、 地基基础、 施工技术、 材料质量、 环境 状态等诸多因素， 所以国内许多专家认为， 裂缝控制实质上是 一 综合性相当强的“ 交叉学科” ， 这类问题不仅是我国特有的技 术问题， 也是国际上钢筋混凝土的共性难题。著名学者王铁梦 在 钢筋混凝土结构的裂缝控制 中还引用了大体积的新定义： “ 过去大体积混凝土的定义是根据几何尺寸 ，主要是根据厚度 定义的， 国际上一般采用 0 8 m 1 0 m作为界限。自2 0世纪 8 0 年代以后， 大体积混凝土的定义有了改变， 新的定义是 ： 任意体 量的混凝土， 其尺寸大到足以必须采取措施减小由于体积变形 引起的裂缝 ， 统称为大体积混凝土， 这是美国混凝土协会的定 义。由此可见 ， 在近代泵送商品混凝土获得广泛应用的条件下， 臣 口 便是很薄的结构， 虽然水化热很低 ， 但是其收缩很大， 控制收 缩裂缝的要求比过去任何时候都显得非常重要。因此， 泵送混 凝土的薄壁结构应当按照大体积混凝土的要求 ， 采取措施控制 混凝土的收缩裂缝， 特别是环境气温变化与收缩共同作用对于 薄壁结构尤为不利， 收缩换算为当量降温。从另一个角度说明 了裂缝控制的重要性和迫切性。笔者认为， 对现浇混凝土楼板 裂缝的控制主要应采取以下几项措施。 优化混凝土配合比， 提高混凝土抗拉性能。无论是现场 拌制的小坍落度混凝土还是泵送混凝土， 都应当在现有混凝土 配合比的基础上， 进一步试验研究高性能混凝土， 优选有利于 抗裂性能的混凝土级配 尽力减小水灰比， 减少坍落度， 降低砂 率， 增加骨料粒径， 降低砂石的含泥量及杂质含量。 选用影响收 缩和水化热较小的外加剂和掺合料， 比如， 复合矿渣磨细粉， 对 提高混凝土的抗裂性能比较有利。 对设计要求严格控制裂缝的 结构， 还应掺加补偿收缩的膨胀剂。 改善混凝土养护工艺， 减少混凝土自身收缩。 试验证明， 养护条件对混凝土的收缩影响很大 ，养护 1 4 d的收缩比养护 3 d的收缩降低约 2 0 。按施工规范进行养护， 能有效持续地使 混凝土表面保持适当的温度和湿度条件。 浇筑时间不长的混凝 土， 仍然处于凝结、 硬化过程， 水泥水化速度较快， 养护形成的 潮湿条件可防止混凝土表面脱水而产生收缩裂缝。 同时由于散 热时间延长， 混凝土强度的松弛作用得到充分发挥， 使混凝土 的总温差产生的拉应力小于混凝土的抗拉强度 ， 防止贯通裂缝 的产生。 此外， 在潮湿条件下， 可使水泥水化充分、 完全， 从而提 高混凝土的抗拉强度， 增强后期裂缝的抗力。 可见， 在混凝土裂缝控制措施中， 养护工艺是很关键的环 节。 很多住宅工程混凝土楼板施工中始终坚持按规范规定的养 护时间进行养护， 而且设定专人， 改善了养护方法， 用喷雾器不 问断地轮流喷洒混凝土表面， 既不影响下道工序又保证了养护 效果， 楼板基本上没出现过楼板裂缝 ， 这种方法应当提倡和推 广。 规范施工操作规程， 避免混凝土浇筑后的扰动。尽量采 用小流水段施工， 混凝土现浇板浇筑后不要过早上人， 合适的 下道工序的施工时间应在楼板混凝土达到 5 N ram ： 后； 为使混 凝土不早期受损， 且不影响工期， 宜采取早强措施； 5 N m m 2 值 应制作同条件试块， 确定达到的时间。 楼板浇筑完毕时， 新浇混凝土、 模板体系、 施工人员、 机具、 脚手板和手推车等也可能使下一层楼板超载。 除非下一层板的 混凝土已达 1 0 0 设计强度。一股情况下应在上一层的混凝土 浇筑完后再拆下一层模板。 为防止新浇混凝土受震动和发生局 部的荷载重分布，在楼板混凝土浇筑后 2 d内不要拆除其下部 的任何一层模板和支撑。 重视薄弱环节管理， 控制引发裂缝。对施工缝、 后浇带、 预埋线管部位、 塑性裂缝等 ， 应严格按规范施工， 制定具体措 施 ， 作好技术交底 ， 必要 时加膨胀剂 ， 调节混凝土的收缩 。 3 裂缝处理 目前混凝土楼板施工中要彻底杜绝裂缝，还不太现实， 而 且设计规范允许一定宽度的裂缝出现， 一旦出现了裂缝 ， 处理 时应遵守 以下原则 。 裂缝宽度在设计允许范围内时， 可不作处理 裂缝宽度超过规范要求时， 不要急于处理， 先查清开裂 原因， 一般应待其发展基本稳定后再处理。若影响结构安全的 裂缝 ， 不要擅 自决定处理意见， 应提请设计或主管部门处理解 ( 下转第 7 8页) 筑 _ 2 0 1 1年第 2期( 总 1 7 7期 ) 安徽建筑 一 I II i 施 工 技 术 研 究 与 应 用 安 徽 建 筑 一I一 I 墙 柱 箍 筋 I 入 拉结筋长度 厘 搬 好 迥 A P 厘 埒 厘 好 墙柱主筋 迥 l ) ， ： l 深度 1 下 图 5内埋外伸拉 结筋法模板施工图 图 4，内埋外伸拉结筋法 图 6 优化后 的拉结筋效果图 柱截面尺 寸较 大时 ，要找准拉结筋固定 的主筋。( 见图 4 、 5 、 6内埋外伸拉结筋 法) 。3 技术总结 植筋法： 该方法定位准确 ， 便于施 工， 观感质量好， 影响其施工质量的因素 较多， 对工程实体质量要求高， 且成本较 高。 预埋铁件法 ：该方法涉及铁件加 工、 铁件安装、 混凝土剔除、 拉墙钢筋焊 接等工序 ，可以很好的控制拉墙钢筋的 施工质量和保证混凝士构件 的观感质 量， 但费工费料 ， 成本较高， 流水步距较 长。 内埋钢筋法 ：该方法预埋安装方 便， 但位置易偏离 ， 混凝土剔除量大， 容 易影响混凝土观感， 易造成质量缺陷。 内埋外伸拉结筋法 ：该方法施工 方便 ， 质量控制可靠， 不影响混凝土观感 质量， 成本低， 不影响工期， 建议推广使 用。 2 4内埋外伸拉结筋法 在要砌筑的 框架 柱或剪力墙的钢筋绑扎完 成后， 将拉结筋按不同 墙体要求折弯 参考文献 成同砖墙厚， 外露长度按要求留设。两边绑扎固定在框架柱或剪力墙的主筋内侧上， 1 G B 5 0 0 1 1 2 0 0 1 建筑结构抗震设计规范 在支模时将从侧模端部开 l O m m的槽口， 将加工成型的预埋钢筋卡入槽口， 要外露的 i s 北京： 中国建筑工业出版社， 2 0 0 1 钢筋从小 口中伸出， 再按正常方法进行支模加固， 拆模后只需将拉结筋调直既可。此 2 实用建筑施工手册编写组实用建筑施 方法施工方便 ， 不影响模板拆除以及其它工序施工， 能够确保质量和观感 ， 不增加成 工手册【 M 】 北京： 中国建筑工业出版社， 本， 但主体结构施工时要熟悉建筑图， 拉结筋定位必须和砖墙位置相符合 ， 特别是墙 2 0 0 7 】H 】H】 】H 】 】H ( 上接 第 8 4页) 决。 不影响结构安全的裂缝应结合使用情况， 按下述方法处理： a 化学灌浆 ， 适用于贯通裂缝， 采用专用压力设备， 将化学浆液压入缝内， 一般化 学浆 液为环氧树脂 、 氰凝 、 聚氨脂等 ； b 开槽嵌缝， 在原有裂缝位置开槽 ， 槽内清理干净， 用密封材料填满嵌实， 密封材 料有环氧胶泥， 密封油膏， 聚合物砂浆等； c 表面涂抹， 在裂缝表面涂刷密封涂料或防护砂浆， 一般加玻纤布作加劲层， 密封 涂料采用聚氨脂或环氧树脂 ， 防护砂浆采用聚合物砂浆或氯丁胶乳砂浆。 4结语 由于结构在外荷载作用下的破坏和倒塌是从裂缝开始的， 因此 ， 人们对裂缝往 往会产生一种建筑破坏的恐惧感。 尤其是近年来 ， 房屋产权体制的改变和生活水平的 提高， 对房屋的质量要求更加严格 ， 虽然经鉴定认为没有影响安全的有害裂缝 ， 但从 美观和对人的精神作用的要求仍有许多工作要作。 我们的态度是遇到裂缝问题 ， 首先 ， 应根据反复调查裂缝资料进行荷载分析， 其 次再进行变形分析， 断定引起开裂的主要原因， 分析其危害性， 既不能忽视隐患的存 在， 也不能产生“ 裂缝恐惧症” 。 这一点， 应通过各种渠道向用户作科普宣传， 使大家都 能正确对待裂缝。 我们应逐步和国际标准接轨， 按 I S O 9 0 0 0族标准 ， 好的产品标准是唯一的， 即 “ 用户满意 的产品” 。 企业的发展本来就是“ 受益者推动” ， 施工单位应把现浇楼板这一 工序列为“ 关键工序” 和“ 特殊工序” ， 进 行严格的“ 过程控制” ， 在总结经验的基 础上， 编写出施工工法， 由主管部门组织 交流， 以推动“ 裂缝控制” 技术进步。 在结构设计上，现在我们遵循的 是极限状态设计原则、 承载力极限状态、 正常使用极限状态。 目前， 第一极限状态 已引起足够重视并严格执行 ，而对第二 极限状态有所忽视。所以，有的专家建 议 ， 对现浇板尽量降低约束程度， 加强构 造配筋 ， 如板 顶部受压 区连续配筋 ， 板 的 阳角及阴角配置放射筋等，这一建议是 否可以试行， 应引起讨论。 参考文献 1 焦 亚明 混凝土及 钢筋 混凝土收缩变形 的浅析f J 】 低温建筑技术， 2 0 0 0 ( 2 ) 2 林 建宁 泵送混凝 土施工裂缝 的成 因和 防治 J 混凝土， 2 o o o ( 5 )