现浇钢筋混凝土楼板裂缝成因及控制分析

 摘要：混凝土结构裂缝产生给施工带来了困扰，给工程质量带来了不良影响，其产生的原因比较复杂，因此造成了裂缝防治困难性，往往需要针对不同类型的裂缝具有针对性的控制策略，虽说对混凝土结构裂缝控制的研究无论是在理论知识还是具体实践方面都取得了长足的进步，但由于技术的复杂性，需要进一步进行研究总结，文章以现浇钢筋混凝土楼板裂缝为研究对象，在简要分析各种形态裂缝成因的基础上，综合性的提出一种具有普遍适应性的裂缝控制方法，可为类似工程提供参考和借鉴。 

　　关键词：现浇钢筋混凝土成因楼板裂缝控制 

　　混凝土裂缝可以说是混凝土结构的一大顽症，对混凝土结构的施工工序和施工质量都产生了重要影响，在现浇钢筋混凝土楼板中，裂缝事故时有发生，有必要对其进行深入研究，以提出控制的策略。 

　　1、现浇钢筋混凝土楼板裂缝常见形态及成因分析 

　　混凝土结构施工裂缝的控制涉及到诸多的因素，综合了地基基础、结构、材料、施工工艺等各个方面的建筑技术知识，总体来讲，混凝土裂缝控制是一门较为复杂的工艺，需要一种综合性的控制方案。经过笔者的大量的调研和施工经验总结，现浇混凝土楼板裂缝的常见形态主要有以下7种类型： 

　　（1）产生在房间中部。横向或纵向跨中裂缝，通常贯通楼板，宽度可达0.5～1.5mm。（2）在建筑物四角的斜裂缝，与墙呈大约45度角，宽度不大于1.0mm。（3）板面沿顺钢筋方向的裂缝。（4）板上面沿墙边或梁边的裂缝。（5）沿PVC管线在板内埋设位置的裂缝。（6）沿在楼板留置的施工缝或后浇带位置的裂缝。（7）板面分布的不规则裂缝，裂缝宽度较小，深度也较浅。 

　　对于上述7种类型的裂缝主要由以下几方面的原因产生的。 

　　首先，设计因素导致的裂缝。设计方面的原因是形成现浇混凝土楼板裂缝的重要原因之一，如果工程设计不当，即使施工及其它方面不出问题，也将会出现裂缝，因此设计方面的原因是形成现浇混凝土楼板裂缝的内因。主要是由楼板配筋不当、楼板中暗埋有大量PVC电线管、建筑平面不规则、地基基础处理不当、混凝土设计标号偏大、设计时忽略了屋面板的温度应力作用等因素所造成的。 

　　其次，施工因素导致的裂缝。施工方面的原因往往是容易忽略和比较微小的，正是这些时常不注意的因素直接导致了裂缝的产生。如施工过程中随意增加水泥的用量；后浇带后施工缝施工不慎；混凝土浇捣和养护不当行等。 

　　2、现浇混凝土楼板裂缝控制的综合方法 

　　混凝土是一种各向不均匀的脆性材料，其抗拉强度很低，一旦发生裂缝经常有两种以上类型的裂缝并存(如自收缩和干燥收缩裂缝)，而裂缝产生的原因又十分复杂，诸如结构状况(受力及约束状况)、所用的原材料、混凝土配合比、施工方法及环境因素等都对裂缝的出现产生直接影响，而且这种影响不是单一的，往往是数种原因并存。也就是说，既然裂缝是好多因素综合作用产生的，裂缝的控制也决不是使用单一措施所能奏效的，如对于可能产生温度收缩裂缝的混凝土，认为只要掺加膨胀剂就完全可以防止此类裂缝的出现，显然是十分片面的。面对出现裂缝的诸多因素，裂缝的控制必须采用综合的方法。 

　　综合法控制裂缝是根据混凝土结构情况、施工方法及环境条件分析可能出现的原因，设计相应的控制程序，通过结构设计控制、原材料及配合比控制和施工控制综合地控制裂缝，达到不产生有害裂缝的目的。综合法的特点是：通过分析，综合控制，既不面面俱到，也不顾此失彼。 

　　2.1裂缝分析 

　　施工前预先对混凝土楼板可能产生的裂缝进行分析，分析的目地是预计混凝土会产生何种裂缝及裂缝的开展程度，并由此设计综合控制程序。裂缝分析的依据是： 

　　(1)结构设计情况：结构尺寸、结构类型、配筋情况、混凝土强度等级及其它性能要求。 

　　(2)施工方法：混凝土的供应方式、水平及垂直运输方法、混凝土坍落度要求、浇筑程序、养护方法等。 

　　(3)环境条件：气温、湿度、风速、雨量及天气预报等。 

　　2.2控制程序的设计 

　　根据上述分析可知混凝土楼板有可能出现何种裂缝，由此有重点地设计相应的抗裂程序。这些程序应该是综合措施，而不是措施的简单罗列。如经分析现浇混凝土楼板应该主要预防出现干燥收缩裂缝，则可能设计的综合程序包括：在收缩应力最大部位增配构造筋；在混凝土配合比设计中尽量减少用水量和胶凝材料的用量：在施工条件允许的情况下将坍落度降至最低；采取保温、保湿、防风等措施加|强混凝土的养护。 

　　设计控制程序在综合法控制裂缝中是极其重要的一环，因为只有控制程序合理、得当、有针对性，才能保证控制效果。 

　　以下将分别叙述结构设计控制、原材料、配合比控制及施工控制。其控制方法是多种多样，不要求在实际应用中足够多地使用这些方法，而是针对裂缝分析有重点地采取其中最有效的措施，达到综合控制的目的。 

　　2.3结构设计控制 

　　目前混凝土结构设计大都是荷载、变形及裂缝计算，然后按照设计规范的构造要求配制构造筋。实践证明，这对于防止出现裂缝，特别是出现变形裂缝是远远不够的。因为结构设计往往没有考虑以下问题： 

　　(1)未考虑混凝土因变形而产生裂缝的可能，没有配制相应的抗裂钢筋。(2)没有考虑结构约束过大对产生裂缝的不利影响，没有减少约束的措施。(3)采用高强混凝土虽然降低了自重荷载，但没有考虑高强混凝土增加开裂的可能性，缺乏相应的抗裂要求。 

　　因此，钢筋混凝土设计规范应增加抗裂措施内容，在容易产生应力集中和变形部位增配构造钢筋，并在结构设计中考虑到混凝土产生裂缝的各种可能性。结构设计控制措施有： 

　　(1)增加混凝土耐久性要求，并提出具体的耐久性指标。(2)混凝土结构形式应合理，对可能产生应力集中的部位要配制构造筋。(3)对于强约束的结构应适当留有变形余地，以减少约束力，有些结构之间可考虑设置滑动层。(4)在可能产生裂缝的部位增配构造筋，构造筋宜使用直径较小的变形钢筋，也可采用钢筋网片。(5)在荷载及构造要求允许的情况下，使用低强度等级的混凝土。 

　　2.4原材料及混凝土配合比控制 

　　原材料品种、质量状况及混凝土配合比对混凝土的抗裂性能影响很大，如厚大体积混凝土，水泥使用不当将有产生温度裂缝的可能，砂石的含泥量和泥块含量过高将加剧混凝土的干燥收缩，矿物掺料及外加剂的使用也应在满足混凝土一般技术要求的基础上避免引起混凝土的变形，同时，在确定混凝土配合比时应考虑其抗裂性能。 

　　原材料及配合比应控制以下几点： 

　　(1)根据裂缝分析选择原材料。为了防止产生温度裂缝应该选用铝酸三钙和硅酸三钙含量低，细度不宜过细(即比表面积不宜过大)即水化热较低的水泥。而矿渣硅酸盐水泥虽然水化热较低，但泌水量较大，故塑性收缩也大，所以选用水泥应扬长避短、综合考虑加以确定。选用低热膨胀系数的骨料，严格控制砂石的含泥量和泥块含量，尽量不使用细砂或特细砂，使用连续级配的石子，否则应采用人工级配使其满足要求。 

　　一般来讲，混凝土中掺入矿物掺料对降低水化热减少混凝土收缩变形有一定作用，但因各种矿物掺料性能不同，也会带来其它问题。如细度很细的掺料需水量很大，易造成混凝土塑性收缩或者干燥收缩。所以，选择矿物掺料需要根据混凝土要求和原材料性能综合分析确定。 

　　采用合适的外加剂。合适的外加剂能够有效地改善混凝土的某些性能，提高混凝土的抗裂性能。特别应指出的是，掺加高效引气型缓凝减水剂(或引气剂与高效缓凝剂双掺)，不但能够改善混凝土的工作性，降低泌水，使混凝土不易发生塑性裂缝，而且引入的微气泡能够阻塞混凝土的毛细通道，使水分不易散失，减少了混凝土收缩的可能性，外界侵蚀性介质也难以进入。总之，它明显改善了混凝土的抗裂性能。掺加膨胀剂可以补偿混凝土的早期收缩，防止产生收缩裂缝。所以，目前膨胀剂应用较多。但是膨胀剂适宜用在有适当配筋率，有一定约束的混凝土结构中，同时因产生水化热，掺膨胀剂的混凝土需水量较大，故必须加强养护。 

　　(2)尽量降低用水量和水泥用量。含水量和水泥用量较高是产生裂缝的主要原因，因混凝土强度等级的不断提高和泵送混凝土的大量使用，两者难有较大的下降空间，但采取一些措施用量还是可以降低的。 

　　预控制混凝土的用水量必须控制坍落度，大力提倡使用塑性混凝土，尽量不使用大流动性的混凝土，同时掺加引气减水剂改善混凝土工作性。经验证明，混凝土具有良好的工作性比具有较大的坍落度易于浇筑，如果工作性不良，及时坍落度提高了，反而会使混凝土产生离析，故应将改善工作性放在第一位，并采取增加矿物掺料用量，改善砂石级配，或者掺入引气剂等措施改善混凝土工作性。降低水泥用量的其它措施是掺加矿物掺料，它不仅代替一部分水泥，而且能够有效地降低水化热和混凝土自收缩。 

　　2.5施工控制 

　　以下针对常见的塑性裂缝、温度裂缝和干缩裂缝，说明对裂缝的施工控制。 

　　2.5.1防止塑性裂缝的施工控制 

　　①不随意提高混凝土的坍落度。 

　　②保持适宜的搅拌时间，防止混凝土离析。 

　　③在混凝土初凝前进行二次压光。混凝土浇筑后表面会产生泌水，泌水较多时应予清除，待泌水消失后对混凝土表面进行二次压光，即用木抹子拍打压实，这有利于避免或消除塑性裂缝。也可在混凝土终凝前用平板振动器进行二次振捣，以排除混凝土中的空隙和水分。 

　　④混凝土初凝后及时用草帘等物覆盖，立即进行保湿养护。实践证明，开始养护时间越迟，则产生收缩裂缝的机会越大，因此，混凝土终凝前必须立即进行养护。 

　　2.5.2防止温度裂缝的施工控制 

　　①控制混凝土温度。因为发生温度裂缝的主要原因是混凝土存在温度梯度，故控制混凝土温度是首要的措施。控制混凝土温度主要是控制入模温度、内部最高升温及降温速度。混凝土的最高升温(Tmax)等于其入模温度(Tc)与绝热升温(△T)之和，即： 

　　Tmax= Tc +△T 

　　由上式可见，预控制混凝土最高升温，必须控制其入模温度及绝热升温，其中，绝热升温主要与水化热有关，应该使用中低热水泥，并适当掺加矿物掺料，而控制入模温度就需要在混凝土施工过程中，控制原材料及混凝土温度。控制原材料的温度对于南方或者夏季施工的混凝土具有特殊的意义。首先应提前备足水泥，不使用刚出厂的散装水泥，因为这种水泥温度较高，最好采用温度较低的地下水作为混凝土用水。如果砂石本身温度较高，可以事先喷水降温，入构以上措施仍不能满足入模温度要求，可采用向搅拌机内加碎冰或喷液氮的方法降温，该法虽然降温明显，但是成本较高。 

　　为了降低混凝土入模温度，还应防止混凝土在运输过程中升温，为此，应尽量缩短混凝土运输距离，并用湿麻袋覆盖泵管。此外，因夜间气温较低，应尽量安排夜间施工。 

　　为了防止产生温度裂缝，还必须控制混凝土的降温速度。因为混凝土在降温过程中会产生收缩，使外部混凝土承受拉应力，降温速度过大，混凝土容易开裂。降温速度应控制在日降温1～2℃，同时采取措施防止混凝土表面温度骤降。南方夏季在混凝土表面温度较高时不宜用地下水养护，因为地下水温度较低，可能使混凝土表面温度骤降而开裂：北方冬季施工时则应防止寒流侵袭气温骤降，应该预先做好防寒流的保温措施。为避免过大的降温速度，宜延长拆模时间(一般应延长2～3天)，利用模板对混凝土保温、保湿，特别是在北方冬季施工时有一定的效果。 

　　②控制浇筑程序。为了有利于混凝土的散热，有利于减少混凝土的约束，使混凝土留有变形的时间和空间，对于现浇钢筋混凝土楼板应控制其浇筑程序，采用分段施工的方法，各个段间可设置变形缝。 

　　2.5.3防止干燥收缩裂缝的施工控制 

　　干燥收缩裂缝的施工控制与上述两种收缩裂缝的控制相同。由于干燥收缩裂缝主要是混凝土中的毛细水蒸发过快所致，而且此种收缩又是一个比较长的过程，故在混凝土施工时应使其达到最大密实。 

　　此外，必须保证混凝土有较好的匀质性，因混凝土多在最薄弱的地方开裂，如果匀质性较差，虽然整体强度满足要求，但是存在较多的薄弱部位，也就增加了开裂的机会，因此，施工过程中应保证混凝土原材料的品种一致，准确计量，浇筑时做到不过振或漏振。 

　　3、结语 

　　通过文章的分析，可以看出现浇混凝土楼板裂缝产生的原因是多方面的，因此，需要综合性的采取控制裂缝的策略，采用文章所述的综合性措施，能有效的解决现浇混凝土楼板各类裂缝的产生，但在具体的工程实践中，还需结合工程实际，采取有效性的控制方法。 

　　参考文献： 

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　　[2]刘超.现浇钢筋混凝土楼板构的裂缝成因和控制[J].安徽建筑,2005,12(6). 

　　[3]文贾伟锋.现浇钢筋混凝土楼板裂缝成因及防治措施[J].江西建材,2007,(2).