现浇钢筋混凝土楼板裂缝分析与防治

现浇钢筋混凝土楼板裂缝分析与防治

      随着土木工程施工技术的不断发展，传统上使用的预应力空心板楼面已让位于现浇钢筋混凝土楼面。现浇楼面解决了预应力空心板拼缝纵向的质量裂缝，加强了结构的抗震性能。但现浇楼板出现裂缝的情况较多，已成为居民住宅质量投诉的常见问题，也是长期困扰建筑施工企业的一个难题。笔者根据多年来的施工经验，现就钢筋混凝土楼板裂缝产生的原因及防治方法做一浅析。
      1  裂缝的基本现状
      1．1  在一字形布置的多层、小高层住宅的较高层楼面中，尤其房屋角部有大房间时，边跨板面常出现顺板外沿裂缝，房屋角部楼面常出现呈等腰三角形45°斜裂缝。
      1．2  在与施工井架或施工塔吊位置相接的楼板中，板面裂缝沿楼板支座边0.3m范围内平行于支座展开，甚至有些楼板四周均出现连续的裂缝。
      1．3  在钢筋混凝土楼板内有预埋管的部位，通常沿管线走向出现表面裂缝，局部出现呈发散状或龟裂状的不规则裂缝。
      2  裂缝的成因分析
      现浇楼板产生裂缝的原因是多方面因素共同作用的结果。总的来说可以从混凝土材料性能、结构设计和施工条件三方面来归类分析。
      2．1  混凝土的材料性能
      混凝土裂缝生成的直接原因是约束而产生的拉应力超出了混凝土所能承受的抗拉极限。这其中有两个关键因素。
      2．1．1混凝土的强度
      混凝土强度主要取决于水泥石强度及其与骨料表面的粘结强度，而这又与水泥标号、水灰比及其骨料性质有密切关系。
      2．1．2  混凝土的变形 
      混凝土的变形主要有收缩变形和温度变形。钢筋混凝土楼板与其支撑系统(梁、柱、墙)共处于同一个大气环境中，当环境温度和湿度变化时，混凝土构件相应都会产生收缩变形和温度变形。由于体型上的差异，板的体积与表面积比值小于其支撑系统的体积与表面积比值，在水平方向上板的变形一般大于其支撑系统，使板内出现拉应力。尤其目前，现浇钢筋混凝土楼板的混凝土普遍采用泵送混凝土，其水泥用量、水灰比、坍落度都比较大，石子半径又比较小，混凝土的收缩值比过去现场拌制的要大，混凝土的变形及其产生的拉应力也会更大。
      2．2结构设计方面
      为适应抗震要求，一般建筑大多采用框剪结构形式，这种结构刚度颇大，使用坚固耐久、安全可靠。但在楼板配筋及管线设计中，往往存在以下问题：
      2．2．1  设计中对多跨连续板边跨的板边往往简化处理为简支，由此而产生的误差在构造上予以配置构造钢筋补强，但所配置的构造钢筋有的往往存在直径过细，间距过大。
      2．2．2楼板配筋设计中，仅在楼板轴线承重梁处配置了负弯筋，这些钢筋在楼板挠度应变产生负弯矩时起抗力作用，刚性较大；而在楼板中间的配筋设计仅计算支撑平板的正压力负荷，数量较少，所以就显得相对薄弱，容易出现裂缝。
      2．2．3  对楼板来说，约束最大的位置在四个转角处，因为转角处梁或墙的刚度最大，它对楼板形成的约束也最大，同时沿外墙转角处因受外界气温影响，也是楼板收缩变形最大的部位；一般来说，板内配筋都按平行于板的两条相邻边设置，使得转角处夹角平分线方向的抗拉能力最薄弱，沿外墙转角处的楼板容易出现45°斜向放射状裂缝。
      2．2．4楼板内设计的水电管线有不少采用PVC塑料管，PVC塑料管与混凝土的线膨胀系数不一致，在未采取任何措施的情况下，很容易沿水电管线方向出现裂缝。
      2．3  施工操作方面
      2．3．1模板施工的影响
      模板支撑的刚度不够、梁板支撑刚度差异或模板挠度过大，在荷载作用下变形沉陷产生裂缝；有些项目为赶工期，混凝土尚未达到规定强度就过早地拆除底模和支撑，楼面荷载造成楼板超值挠曲而产生通长裂缝。
      2．3．2  钢筋成型质量的影响
      钢筋绑扎施工中，楼面支座上层钢筋网的支撑马凳高度不够或设置间距过大，甚至不设；各工种交叉作业，施工人员众多，行走频繁，板的上层钢筋受踩踏而弯曲、变形、下沉，使其不能有效发挥抵抗负弯矩的作用，板的实际有效高度减少，抵抗外荷载的能力降低而产生裂缝。
      2．3．3混凝土的振捣不当
      混凝土施工中充分振捣可使骨料和水泥浆在模板中得到致密排列，有助于混凝土的密实性和抗裂性。但过分振捣会出现粗骨料下沉，楼面出现表面砂浆层，表面砂浆干缩，造成表面裂纹；若振捣不均匀，未振捣部位结成块状而出现开裂。
      2．3．4施工安排不合理
      楼板混凝土浇筑完成后，混凝土强度未达到1．2mp。即进行下道工序的施工。在混凝土初凝期，施工荷载对混凝土产生较大的震动，尤其是重物冲撞，也容易使楼板产生不规则裂缝。
      2．3．5混凝土养护不到位
      现浇楼板的施工一次浇筑面积较大，表面与空气接触面积也大，混凝土表面水分蒸发过快，导致水泥缺乏必要的水化水而产生急剧的体积收缩，混凝土强度不能抵抗所出现的应力开裂；养护时覆盖保湿隔热措施不当，特别是夏、冬两季昼夜温差大，最易产生温差裂缝。
      3  裂缝的预防措施
      裂缝的预控重点在设计，关键在施工，而对混凝土原材料的控制，也是预防混凝土产生裂缝的重要环节。
      3．1  原材料方面
      3．1．1  严把原材料质量关 
      混凝土使用的水泥质量优劣、骨料级配及含泥量大小、外掺料用量多少都必须符合设计及国家有关规范标准要求。
      3．1．2严格控制混凝上配合比
      根据混凝土强度等级、质量检验及混凝土和易性的要求确定配合比，严格控制水泥用量、砂率及水灰比，选择级配良好的石子，以减少混凝土空隙率和收缩量，提高混凝土抗裂强度。
      3．1．3采用商品混凝土施工时，严禁在泵送过程中掺水
      因为中途加入的水为游离状态，在混凝土硬化过程中不参与水化反应，而且会影响已设计好的混凝土配合比，降低了混凝土的抗折性。
      3．2  设计方面
      3．2．1  建议设计多跨连续板边跨边支座配筋时按固端考虑边支点，对该跨跨中及内支座配筋时，边支座仍可按简支考虑，并适当增大板边的构造配筋率。
      3．2．2现浇钢筋混凝土楼板上部钢筋大于10—12mm时，最好采用变形钢筋或冷扎带肋钢筋，提高钢筋混凝土板的极限抗拉能力。
      3．2．3外墙转角处房间内的现浇钢筋混凝土楼板可通过适当增加板厚、提高板的配筋率、有针对性地增配放射钢筋等措施，以提高楼板含钢率，增大钢筋混凝土板的极限抗拉能力。提高部分外墙的保温隔热标准，使温差对楼板变形带来的影响减少到最低程度。
      3．2．4楼板内水电管线走向最好平行于楼板受力方向，对钢筋间有水电管线穿过部位，应考虑用钢筋加强，或在楼板中增设钢丝网片，同时还应保证保护层有足够的厚度。
      3．3  施工操作方面
      3．3．1  设计楼板底模与支架时，应充分考虑能够满足承受各种可能的施工荷载需要。合理掌握拆模时间，特别是楼板顶撑模板，达不到拆模强度，不准随意拆模。
      3．3．2严格按图施工。施工中对钢筋的排列绑扎和保护层尺寸控制必须符合施工图纸及施工规范要求；并采取措施，严禁人为践踏，尤其是容易产生裂缝的部位。
      3．3．3浇筑混凝土时必须保证楼板厚度，振捣必须密实，严禁过振和漏振；对混凝土表面的泌水，必须设法排除或吸干，严禁撒干水泥抹干或任由泌水溢面。
      3．3．4  现浇板上不要过早上人、堆料、施加荷载，必须做到在混凝土强度达到1．2Mpa以后，才允许在其上踩踏或安装模板及支架。
      3．3．5  加强混凝土的早期养护，适当延长养护时间，在气温高或风速大的条件下应喷水养护，冬季施工应覆盖塑料薄膜和草帘蓄热养护。
      4  裂缝的处理方法
      4．1  涂刷法
      对钢筋混凝土楼板表面龟裂，可先将裂缝清理干净，干燥后用环氧树脂浆液灌缝或表面涂刷封闭。
      4．2  抹压法
      对钢筋混凝土楼板一般裂缝，应先清洗板缝，而后用高标号水泥砂浆抹缝，压平养护；当裂缝较大时，应沿裂缝凿成八字形凹槽，冲洗干净后用高标号水泥砂浆抹压或用环氧胶泥嵌补。
      4．3  试验法
      钢筋混凝土楼板裂缝面积较大时，应对楼板进行静载试验，检验其结构安全性；必要时，可在楼板上增做一层细石混凝土钢筋网片，以提高板的整体性。
      4．4  补强法
      钢筋混凝土楼板出现通长、贯通、宽度大于0．3mm的危险结构裂缝，应邀请设计等有关专家进行分析论证，制定方案，进行结构加固补强。
      5  结束语
      现浇钢筋混凝土楼板裂缝与由荷载引起的裂缝不同，它一般不影响结构的承载力，但在实际施工中仍有必要对其进行有效控制。只要能从设计开始，严格控制裂缝产生的各个环节，就能大大减少混凝土楼板裂缝产生的可能性。