浅析现浇楼板裂缝的成因及防治措施

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摘要:混凝土现浇楼板裂缝的一个主要原因是来源于混凝土本身的性质,另一个主要原因是施工因数造成的,其次,设计方面的经验不足也对现浇楼板裂缝产生消极影响。文章通过分析混凝土楼板裂缝的成因,结合施工经验,探讨了解决混凝土楼板裂缝的方法。

关键词:现浇楼板裂缝;施工因数;施工现场管理;混凝土;工程设计

中图分类号:TU241文献标识码:A文章编号:1009-2374(2010)07-0144-02

混凝土楼板裂缝,一直是建筑界头痛之事,近年来,尽管楼板采用了全部现浇,但还是不能避免。根据观察和实际测量,平行于横轴方向的中部及中部边缘扣铁(负筋)处,出现的裂缝较多,有的裂缝南北贯通,有的裂缝上下“透亮”。另外,其他部位也不同程度的出现长短不一、方向不规则的裂缝。裂缝的宽度80%在0.3mm之内,有一部分裂缝上口比下口宽。虽然宽度在0.3mm以内的裂缝不影响正常使用,也满足规范要求,但会引起使用者不安。另外混凝土碳化加深有可能很快导致钢筋锈蚀,影响结构使用寿命。为此,必须采取措施根治裂缝,保证混凝土现浇楼板有较好的安全性、适用性、耐久性。

混凝土现浇楼板裂缝的一个主要原因是来源于混凝土本身的性质,另一个主要原因是施工因数造成的,其次,设计方面的经验不足也对现浇楼板裂缝产生消极影响。

一、混凝土本身的性质

1.众所周知,混凝土是用水泥、水和骨料(细骨料如砂,粗骨料如卵石、碎石)等原材料经搅拌后入模浇筑、并经养护硬化后做成的人工石材。混凝土经搅拌后,入模,在干燥状态下凝结硬化,首先发生气孔水和毛细孔水的蒸发。气孔水的蒸发,并不引起混凝土的收缩。毛细孔水的蒸发,使毛细孔内水面后退,弯月面的曲率变大,在表面张力的作用下,水的内部压力比外部压力小,随着温度的降低,毛细孔中的负压逐渐增大,产生的收缩力使混凝土失水收缩。空气中的CO2与水泥中的氢氧化钙作用生成碳酸钙、游离水,混凝土表面的这种炭化会引起混凝土的收缩,使混凝土外露表面发生开裂。以上两种收缩量统称为混凝土收缩,收缩现象的本质是混凝土内水泥浆凝固硬化过程中的物理化学作用的结果。

2.水泥的品种和细度、水灰比均影响混凝土收缩。火山灰质硅酸盐水泥比普通硅酸盐水泥干缩大;水泥越细越早强,收缩也越大,一般早强水泥的收缩比普通水泥大10%左右;高标号水泥制成的混凝土比低标号水泥制成的混凝土收缩大;水泥用量多,水灰比大,收缩也大。

3.砂石料的质量和用量对混凝土的收缩也有影响。混凝土的收缩主要是水泥石的收缩,但实践表明,由于骨料颗粒的约束作用,混凝土的收缩量一般比纯水泥浆小。主要表现为:(1)砂石用量越大混凝土的收缩越小;(2)石骨料弹性模量越高,收缩值越小;弹性模量越低,收缩值越大。由松软砂石骨料做成的混凝土,其收缩量可比坚硬骨料混凝土大50%左右;(3)骨料粒径对混凝土的收缩也有明显的影响,其原因之一是粒径越大抵抗砂浆收缩越大。骨料尺寸从20mm变至40mm时,可减少收缩量20%,原因之二是,骨料尺寸从12mm变至40mm时保持同一稠度条件下,可以减少用水量10%。由于用水量的减少,可以使收缩量降低约40%;(4)砂中含有大量云母会影响水泥与砂粒的粘结,黑云母易于风化,尘屑、淤泥和粘土(粒径小于0.08mm)常包裹着砂粒增大收缩变形,含泥大的石料同样也会使混凝土增大收缩,所以砂石越干净越好。(5)混凝土温度变形对裂缝的影响。混凝土的热胀冷缩系数一般为1.0×10-5,比砖砌体的热胀系数5.0×10-6大一个数量级。当温度变化时,混凝土现浇板受到周边约束的限制不能自由收缩,势必引起混凝土的拉应力;当拉应力超过混凝土抗拉强度时,混凝土就会产生裂缝并随温度逐渐变化。

4.混凝土干缩变形是一个综合缓慢的过程,初期收缩变形发展较快,2周可完成全部收缩量的25%,1个月约完成50%,3个月后增长缓慢,整个过程延续2年以上。由于收缩是由表及里的进行,所以表面收缩大内部收速小,使得裂缝上口比下口宽。

二、分析现场施工的因数

(一)混凝土的养护

通过以上分析可知,现浇混凝土在相对湿度较小和干燥的环境中,毛细孔中的水蒸发较快,同时混凝土也发生碳化,混凝土就会发生很大的收缩。很多施工单位,混凝土浇筑后不进行洒水养护或养护不够,尤其是在夏天,现浇板就会出现裂缝。

(二)混凝土的振捣

在混凝土现浇板的施工过程中,有些施工单位不认真振捣,造成混凝土不密实,混凝土易产生“沉降”裂缝和初级干缩。特别是扣铁部分,沿扣铁出现一道很明显的裂缝。尤其是商品混凝土,由于泵送工艺的特殊要求,水泥、用水量较多塌落度较大,外加剂的存在使水泥浆有一定的稠度,短时间振捣不易密实,扣铁下面存在不少游离水浆,混凝土在自重的作用下沿钢筋裂缝更明显。

(三)模板的支模和拆模时间

在实际施工中,有很多施工单位模板横楞和竖向支撑的数量和刚度不够,也有不少不直的顶柱,当浇筑混凝土时混凝土的自重和较大的施工荷载会使下层模板横楞和支撑系统发生变形,而下层刚刚硬结的混凝土承受不了由于上述变形而产生的拉应力,所以导致楼板裂缝。另外,拆模过早,混凝土现浇板承受不了自重和上部继续施工的施工荷载,楼板也会产生裂缝。拆模过早,碳化作用也增大。

三、分析设计方面的因数

根据现状分析,混凝土板较薄的裂缝较多、较深、较宽,其主要原因是天气较热,混凝土养护不及时,水分蒸发较快,现浇板干缩值大,形成裂缝。所以设计时楼板厚度的取值不易采用下限值,另外在配筋的选择上易选用细钢筋,间距易小,例如Ф10@190的钢筋截面面积为413mm2,Ф8@120的钢筋截面面积为419mm2,在满足设计要求的前提下我们就选用后者,因为后者的钢筋表面积比前者大,混凝土的握裹力比前者强,可以减少裂缝。

根据以上三个方面的分析,混凝土现浇板裂缝是各种原因复合作用的结果,施工缝处理不当传线管的位置不对,地基不均匀沉降也会是楼板发生裂缝。所以,要想解决混凝土现浇板裂缝,必须从各方面努力。

(一)严把混凝土用料质量关

采用收缩性较小的水泥品种,比如硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥;选用坚硬、刚度大的碎石,优质的河砂(因河砂比山砂含软粒和有机质少),把碎石中的石粉冲洗干净;在进行混凝土配比时,尽量加大砂率和石子的用量,保证混凝土塌落度的前提下减小用水量。

(二)加强混凝土的施工现场管理

混凝土的振倒要充分,在混凝土初凝之前用木抹子至少抹3遍;钢筋的正确位置对混凝土的裂缝起一定的抑制作用,特别是扣铁,在绑筋时要特别注意,验筋时特别检查杜绝扣铁“趴地”;尽量避开炎热的天气施工,否则要采取措施,比如加盖塑料布,以防混凝土的水分过分蒸发,或者定时浇水养护;模板要规格,使用要符合规范,模板的支柱最好采用可调式钢管支撑,以避免刚度不够和产生偏心变形,支柱变形受干湿影响也小;合理安排施工速度,混凝土强度较低阶段,严禁小车直接压混凝土楼面,楼板上堆放建筑材料和设备要分散,均匀,严禁发生冲击荷载;在混凝土养护期间一定安排专人养护,确实做到养护到位;为了对混凝土收缩进行补偿,可在混凝土内掺入微量膨胀剂;混凝土拆模后为了抵抗过大的施工荷载,应按现浇板的力学性质设置临时支撑。

(三)设计要力求合理

建议确定混凝土现浇板的厚度时,单向板采用L/30,双向板采用L/35;在钢筋用量相同的情况下,钢筋的直径和间距尽量小些。

参考文献

[1]沈蒲生,罗国强.混凝土结构[M].武汉工业大学出版社,1993.

[2]钢筋混凝土结构设计规范(GB50010-2002)[S].中国建筑工业出版社,2002.

[3]王世芳.建筑材料[M].中央广播电视大学出版社,1985.

作者简介:王荣玉(1973-),河北怀安人,张家口市建筑勘察设计院工程师,研究方向:建筑工程。