现浇混凝土板开裂原因及预防措施的探讨

近年来，现浇钢筋混凝土板裂缝已经成为一个较普遍的质量问题。如某小区住宅，在竣工交付使用后，住户装修时陆续发现其现浇楼板出现不同形态的裂缝（见图1）：有板四角的 45”斜裂缝，有穿过板中部的直裂缝，也有不规则的裂缝。这些裂缝的出现，给住户造成了极大的心理压力，由于一般的住户不具备建筑结构专业知识，因此对现浇钢筋混凝土板的裂缝有一种恐惧感。另一方面，由于国家房改政策的实施，居民将自己大半生的积蓄用于购房，当然希望住房没有一点毛病，由此也引起较多投诉和民事诉讼。为了对现浇楼板裂缝问题有一个清楚的认识，有必要对已检工程的现浇板裂缝的原因进行分析，并对裂缝的预防措施进行一些探讨。
1 现浇板裂缝的特征和性质
　　现浇板裂缝出现的位置、形态大约有四种情况：
　　1）在房屋四角的房间，裂缝在板角部，与板边缘约成45”，斜向发展；
　　2）穿过板中部，近似直线发展；
　　3）沿板边缘，近似直线发展；
　　4）不规则裂缝。
　　大多数裂缝成断裂状裂缝，上下贯通，即从板面和板底均可看见裂缝。裂缝宽度一般在0．Of nun　－0?35 mm之间，上宽下窄，不同于结构受力裂缝的形式。并且裂缝宽度会随着环境温度和湿度而变化。如有的裂缝在夏季已很难发现，冬季裂缝宽度随气温的降低而增加；有的裂缝在湿度较大的阴雨天几乎看不见，而在天气晴好时，环境湿度降低，裂缝就又明显可见了。
　　从对板出现裂缝的位置、形态分析，原因主要是混凝土收缩、环境温度影响和埋线管削弱板截面、施工季节或施工养护不当增大混凝土收缩造成。
　　这种收缩裂缝是一地控红遍四壁塾色I旦一一控制、限值等规定。
从对板的检测结果来看，一般所测板的混凝土强度推定值已达到楼板设计要求的混凝土强度要求，钢筋的配置也是满足设计要求的。因此，楼板具有设计的承载能力。从结构上讲，对结构承载力和结构安全没有影响，但是对结构的耐久性和使用功能、美观有影响，是应给予处理的。
2 现浇板开裂原因分析
　　混凝土收缩裂缝产生的机理是：水泥在水化过程中会产生水化热，由于构件内部和表面升温和降温速度不同，混凝土的收缩变形就不同，混凝土的收缩变形受到外界的约束时，如钢筋的约束，就会产生较大的收缩应力，当收缩应力超过混凝土的抗拉强度时，混凝土就会产生裂缝。
　　引起混凝土板收缩开裂与材料、设计、施工、环境等几个方面的因素有关。
1．材料原因

混凝土组分的变化对混凝土收缩的影响很大。
　　二）混凝土配合比不当
　　由于混凝土配合比不当，造成混凝土分层、离析，特别是梁板结构的板，由于混凝土的离析，上部出现富水泥浆层，收缩大，引起板面裂缝。
　　目前普遍采用的商品混凝土，为了保证商品混凝土的流动性能，坍落度较大（一般在12 cm－20cm之间），因此其水灰比较大，一般在0．4－0，6之间。而混凝土中参与水化反应的水量一般为20－25％，大部分水是为了保证混凝土和易性的要求，这些水在蒸发后会在混凝土中产生大量毛细孔增加混凝土的收缩。水灰比的增大，增大了混凝土的收缩。
　　2）混凝土强度高、水泥用量过大
　　混凝土强度高，水泥用量就大，同样会增加混凝土的收缩变形。工程中，为了提高混凝土的强度，水泥用量从过去的　300　kg／m’增加到了400 kg／m’。增加水泥用量，水化热就高，混凝土的收缩变形也增加。水泥标号越高，越快硬高强，水泥水化的发热量就越大，收缩也会越大。
　　如北京幕住宅楼楼板设计混凝土强度等级为C25，试块混凝土强度达到　47．5 Mpa，现场检测混凝土强度达到40MPa。该批混凝土为现场搅拌混凝土，经审核，发现水泥用量大，导致混凝土收缩过大，出现裂缝。
　　3）粉状掺合料大、品质不良引起的裂缝
　　粉剂掺合料的使用，如掺加硅粉、粉煤灰、矿渣等，也会增加混凝土的收缩。粉状材料的用量越大，收缩也越大。如某工程使用某搅拌站 的免振捣自流平商品混凝土施工，施工后，剪力墙及顶板出现裂缝，经检查，该批混凝土的粉煤灰用量及砂率偏大，其研制报告 的自收缩量远大于混凝土的收缩值。
　　4）粗骨料用量减少和粒径减小
　　为了保证混凝土的可泵性，工程中一般选用较小粒径的粗骨料，或减少粗骨料的用量。粗骨料的用量的减少和粗骨料粒径的减小，会使混凝土的体积稳定性下降，不稳定性变大，从而增大了混凝土收缩。过去混凝土的收缩为3m微应变（卜叫，现在达到400微应变（pmX而泵送混凝土500微应变…m人?赵卜细骨料含泥量大，也会导致混凝土收缩量大，出现裂缝。如北京某综合楼楼板采用商、品混凝土，混凝土浇注 1天，就发现板面出现裂纹，几个月后裂缝伸展至板底，形成网状裂缝，经检查，该批混凝土使用了堆场底部砂，由于露天堆场，雨水作用，底部砂子的含泥量大，超过规范规定的3％要求，致使混凝土收缩大，出现裂缝。
　　5）外加剂应用不当引起的裂缝
　　目前混凝土中外加剂起着不可替代的作用，但外加剂应用不当会直接引起混凝土种种质量问题，并且外加剂的使用也会增大混凝土的收缩。一般情况，使用外加剂后混凝土的收缩量大约要增大30％一38％。
　　A、外加剂与水泥的适应性不好
　　外加剂与水泥的适应性不好，将导致水泥假凝、泌水等，增加混凝土收缩，从而导致混凝土构件出现裂缝。
　　B、早强促凝剂的使用
　　由于工期模板周转及冬季施工的需要，混凝土中往往掺加早强促凝剂，早强促凝剂的使用，特别是CaCI。使用会显著增加混凝土的收缩值，引起混凝土构件开裂。
　　C、缓凝剂的使用
　　高效减水剂的使用需要克服的关键问题是坍落度损失问题，为解决坍落度的损失，高效减水剂往往复配缓凝剂，由于用于复配缓凝剂的品种繁多，部分缓凝剂会增加混凝土的收缩值，导致混凝土构件出现裂缝。D、微膨胀剂的使用在整体浇注混凝土中使用UEA等微膨胀剂，只是对混凝土的　一收缩时间进行调节，而不能改变混凝土的总收缩一一都不能发挥其微膨胀的作用。因此，往往掺加UEA等微膨胀剂的墙板构件仍然会出现收缩裂缝。如某博物院地下珍宝馆墙板工程，由于使用微膨胀剂，没有进行水养护，而是采用定时的浇水养护，结果墙板仍然开裂。
　　2．设计原因
　　1）建筑平面
　　收缩裂缝往往出现在收缩应力集中的薄弱截面上，如结构的凹凸处和角部。建筑设计中，一般只注重建筑功能而忽视结构问题。建筑平面不规则，而结构设计时没有采取加强措施，在凹凸角处容易产生温度应力和收缩应力集中，而造成板开裂。
　　2）楼板配筋
板配筋间距偏大，特别是板面抵抗负弯矩的钢　筋未通长设置，致使在靠近板边缘处沿负弯矩筋端　部出现裂缝。而在房屋角部的板角处，由于收缩是　双向的，由于没有配置足够的构造钢筋，因此产生45 O斜裂缝。
　　3）楼板厚度
　　楼板厚度不足也是引起裂缝的原因之一。钢　筋混凝土构件的受力是由钢筋与混凝土共同承担　的，板件过薄，板的刚度势必减弱，受拉钢筋和受压混凝土应力增大，板因此开裂。
　　4）楼板中暗埋PVC管
　　由于楼板较薄，因此在埋有PVC管线处楼板截面削弱很大，而楼板跨中部位一般只有一层下部钢筋，容易出现顺着PVC管线走向的裂缝，如我们发现板中部的通长裂缝经常从灯头处穿过。
　　3．施工原因
　　1）混凝土强度的影响
　　混凝土强度未达到设计要求，同时混凝土的抗拉强度降低，从而引起楼板开裂。如某住宅楼楼板，设计要求混凝土强度等级为C20，而实测混凝土强度仅达到14．SMPa，强度远远达不到设计要求。
　　另一种情况是施工中混凝土强度提高太多也会产生裂缝。混凝土强度提高一个等级，混凝土的弹性模量随之提高约1倍，而抗拉强度却只提高0．5倍。混凝土的弹性模量越大，对变形越敏感，收缩变化也越大，因而也更易出现裂缝。
　　2）配筋和楼板厚度达不到设计要求
　　施工中，由于钢筋配置不符合要求、钢筋间距偏大和楼板厚度不符合设计要求，均会导致楼板开裂。严重时，由于施工中擅自减小配筋量，则会引起构件的安全问题。
　　3）钢筋保护层偏大
　　施工浇注混凝土时为铺设跳板，施工人员在钢筋上踩踏，致使上层钢筋的保护层厚度偏大，引起板面开裂。特别是负弯矩钢筋没有通长配置时，裂　缝往往会出现在负弯矩钢筋的端部，沿板边缘近似　成直线发展。
　　4）未采取适当的养护措鹏”
混凝土浇注后，没有按要求进行养护，导致板　收缩开裂。如掺加外加剂、硅灰、矿渣或粉煤灰混凝土等，必须严格养护，才能达到提高强度同时控　制收缩裂缝的出现或发展。
3 预防措施的探讨
　　混凝土收缩开裂是与材料性能有关的固有特性。要想完全阻止裂缝的开展是不可能的，只能从设计、施工以及材料等方面加以改进，防止和释放收缩变形产生的应力集中，以减小和细化裂缝。
　　1．设计方面
　　设计人员应在设计构造上采取适当的措施，提高构件抵抗收缩应力的能力，如：
　　1）适当加大板的厚度；
　　2）在同样配筋率的情况下尽量减小钢筋间距，钢筋间距不宜大于 150 mm；
　　3）采用双层双向配筋或在板面无负筋处配置双向钢筋网；
　　4）在板角部位配置与对角线平行的角部加强钢筋；
　　5）采用预应力钢筋混凝土板，是防止楼板开裂的最有效的方法之一。
　　2．施工方面
　　施工人员应充分认识到材料变化对混凝土收缩的影响，采取有效措施减少收缩。
　　1）严格把好质量关，切忌偷工减料； 
　　2）注意钢筋绑扎质量，并采取措施保证钢筋的保护层厚度，浇注混凝土时应设跳板严禁施工人员在钢筋网上踩踏；
　　3）应严格控制混凝土配合比，适当控制水灰比及粉质掺加料的使用；
　　4）尽量采用含泥量较少的中沙，以减少混凝土收缩裂缝发生的可能性；
5）切实加强养护措施。

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