试论现浇混凝土楼板裂缝成因及技术措施
摘要:本文从混凝土材料本身、施工、设计3 个方面分析混凝土现浇楼板产生裂缝的原因,并提出了相应的预防控制措施。指出当前混凝土现浇楼板裂缝日趋增多的主要因素是混凝土材料的收缩和温度变形。
关键词:混凝土;裂缝原因;控制;措施
1 前言
近年来,本人在从事工程监督和检测中发现,住宅建筑现浇楼板因变形作用(如温度变形、收缩变形、基础不均匀沉降变形等) 引起的裂缝几乎占全部裂缝的85%以上。因荷载效应引起的裂缝不足15%。而在这些变形裂缝中,以收缩变形作用为主引起的裂缝占绝大多数,并且逐年呈上升趋势。
因此,不能像过去一样,一旦发现结构裂缝就首先怀疑混凝土未达到设计强度,也不能把造成裂缝的责任全推给施工单位,而应该从混凝土材料、设计和施工等多方面查找原因,以期更好地控制结构裂缝的出现和发展。下面,从这三方面对当前现浇混凝土楼盖产生裂缝的原因进行分析,并提出一些控制措施。
2 混凝土材料
近年来,随着水泥工业的发展,水泥生产商由于采用新工艺、新方法,可以生产出更多的满足当前工程建设需要的优质、高强早强新型水泥。这些新型水泥的显著特征就是，硅酸三钙、铝酸三钙的含量比过去有较大幅度的提高,粉磨细度增大(比表面积加大) 。另一方面,随着混凝土技术进步,在工程中采用的混凝土强度等级日趋提高,而当前大量使用的混凝土已提高到C30～C40 。
对混凝土而言,采用大比表面积以及硅酸三钙和铝酸三钙含量大的水泥,将会使水泥水化热升高和混凝土的收缩变形加大。同时,混凝土中单方水泥用量增加,也将造成混凝土收缩变形增大以及内部温升增大。
由于流动性的要求,泵送商品混凝土的坍落度增加,水泥标号提高,骨料粒径减小、水泥用量、用水量、砂率等都比以往现场拌制混凝土有显著的增大,以及各种外加剂的应用,从而导致混凝土收缩及水化热都比以往现场拌制混凝土有较大幅度的增加,且收缩时间延长。
建筑工程使用的石子应为连续级配,最小粒径为5 mm。实际工程中,石子空隙率越来越大,已成为不争的事实,许多工程根本无法做到连续级配,况且人们由于只重视混凝土强度,而对石子的要求仅限于强度的要求和最大粒径的控制,对粗细骨料的级配往往忽视。这也是当前混凝土收缩越来越大、造成混凝土结构开裂日趋严重的一个原因。
由于原材料的种种因素造成混凝土收缩越来越大,对表面系数不大的梁柱结构来说,开裂风险似乎并不大,但对表面系数较大的楼板却非常敏感。
3 施工因素
楼板实际厚度达不到设计厚度,使得楼板刚度减弱,楼板过大变形而产生裂缝;保护层过厚,导致楼板有效高度h 0 减小,钢筋应力得不到发挥而使楼板产生裂缝;踩踏楼板负筋使其下移,使得楼板支座处边沿板顶产生裂缝;楼板混凝土实际强度等级低于设计强度,从而导致混凝土受压不足开裂;施工单位为了赶进度,加快模板周转,楼板拆模过早,或在板上过早、过重地堆放材料,即混凝土早期受力而导致楼板开裂。上述裂缝均会影响到结构构件的安全,一旦出现,往往需加固处理。
找平层过厚,因找平层素混凝土抗裂性差,在温度和收缩变形作用下,楼板易产生表面裂缝。当前,在现浇楼板中大多采用PVC管作为预埋穿线管,这种材料表面光滑,弹性较大,直径较大,与混凝土结合差,在楼板中形成薄弱层。混凝土浇捣时,容易引起PVC 管上移或下沉,使得板顶或板底保护层变薄,从而使楼板出现沿穿线管走向的裂缝。
另外,板底钢筋保护层垫块设置不当或过稀时,也易使板底出现裂缝。在混凝土浇捣过程中或施工荷载作用下,若模板支撑的变形较大,使得楼板在混凝土硬化前,产生初始塑性裂缝。这种裂缝在拆模后会受到干缩、温度变化等因素的影响而逐渐开展。本人在检测中发现,2 层楼板裂缝往往比上部各层严重,且裂缝形态很不规则,即与此因素有关。
泵送混凝土具有较大的粘聚性和流动性,现浇楼板的塑性裂缝问题较普通混凝土显得更为突出。施工过程中,若混凝土浇捣不密实、不均匀、漏振、过振,会引起沿钢筋走向或与构件形状有关的塑性沉降裂缝。这种裂缝多发生在混凝土浇筑后0.5～3h之间。混凝土浇筑后3～4h左右,如不及时覆盖养护,特别是在炎热、大风季节,水分蒸发过快,混凝土剧烈收缩,极易造成楼板表面呈龟裂状的塑性收缩裂缝。
应严格执行国标《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204 — 2002 规范规定的混凝土养护制度。这样,大多数楼板裂缝是可以得到控制的。试验表明,养护14 d 的混凝土比养护3 d 的混凝土收缩降低约20 % ,因为在环境潮湿条件下,混凝土收缩值很小,甚至不收缩,如水中养护。但是,许多施工单位对此不够重视,往往不能严格执行规范规定,养护时间不足,养护措施不当。
4 设 计
由于设计因素造成楼板开裂的主要原因有:受力分析错误,结构计算或者疏忽而导致楼板偏薄,梁截面偏小,梁、板配筋偏少,或对楼板荷载,特别是装修荷载估计不足而导致楼板实际承载力偏小等。
上述原因造成的梁板裂缝往往是致命性的,危及结构安全,需要加固处理。另外,恰好相反,出于安全性的考虑,不少结构设计人员由于担心施工单位偷工减料或施工质量不能保证,往往在施工图中高出实际计算一级标注混凝土强度等级。还有设计人员为了迁就施工方,便将现浇楼盖的混凝土强度等级与梁柱取为一致。这样做似乎楼板比较\"安全\"了,实际上,过高的混凝土强度等级带来的负面影响就是混凝土的收缩和水化热增大,从而增大了导致楼板非结构性开裂的倾向。
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