印陸飛

南通明達建設工程有限公司 江蘇 南通 226300

1 常見收縮裂縫產(chǎn)生機理

1.1 干燥收縮裂縫

混凝土在凝結硬化過程中，水泥水化反應激烈，各種固體顆粒之間形成一層水膜。混凝土內(nèi)部的自由水會由內(nèi)向外遷移并蒸發(fā)，以致在水膜間形成復雜的凹面，形成毛細孔壓力，使得骨料受壓，水泥結晶體受拉。混凝土毛細孔隨混凝土內(nèi)部水分向外界不斷遷移、蒸發(fā)而逐漸變細，毛細孔壓力則隨著進一步增大，導致混凝土產(chǎn)生體積縮小的現(xiàn)象稱之為為混凝土的干燥收縮[1]。對于樓板這種體表比很小的混凝土構件，在大風、高溫、低濕環(huán)境下澆筑的大流動性混凝土，澆筑完畢后不及時覆蓋養(yǎng)護，就開始由表及里地逐步發(fā)生水分遷移、蒸發(fā)，在混凝土構件橫截面上形成濕度梯度，產(chǎn)生內(nèi)外干縮量不一致的變形。由于混凝土表面收縮變形量大，而混凝土內(nèi)部收縮變形量小，因此現(xiàn)澆板表面混凝土的收縮變形受到內(nèi)部混凝土的制約；對于整個樓蓋而言，樓板收縮變形大于四周混凝土梁的收縮變形，同理，混凝土板的收縮變形受到四周梁的制約。

1.2 溫度收縮裂縫

混凝土攪拌后終凝前的整個階段，產(chǎn)生的水化熱導致混凝土持續(xù)升溫，在混凝土硬化過程中，通常自然環(huán)境溫度較混凝土內(nèi)部溫度低，混凝土會持續(xù)向大氣中散熱。由于混凝土是熱的不良導體，加之空氣的流動，因此混凝土表層溫度降低得快，而中心溫度降低緩慢，于是混凝土形成內(nèi)部熱量積聚?，F(xiàn)澆混凝土板的的表體比很大，這導致其內(nèi)外部水化熱散失的速率差異很顯著，因而在樓板內(nèi)部與外部間就產(chǎn)生了明顯的溫度差，亦即形成了溫度梯度。溫度梯度的出現(xiàn)將在混凝土表面中產(chǎn)生溫度拉應變，無論混凝土的初期升溫階段還是后期的降溫階段，現(xiàn)澆混凝土板的外表溫度總是低于內(nèi)部溫度，在升溫階段樓板內(nèi)部混凝土膨脹率大于其表層混凝土，降溫截斷內(nèi)部混凝土收縮速率則小于表層混凝土[2]，因此，現(xiàn)澆混凝土板澆筑之后，沿樓板厚度方向從樓板中心至樓板表面就會產(chǎn)生應變差，這種溫度應變差使得表層混凝土總是處于受拉狀態(tài)，當表層混凝土的拉應變超越混凝土的極限拉應變，現(xiàn)澆混凝土板就會在表層出現(xiàn)開裂。

2 工程概況

某市某高層建筑，由2棟住宅樓組成。其中1#,2#住宅樓為18層鋼筋混凝土結構，混凝土采用C30的商品混凝土，泵送法施工。主體施工期在2014年4月至2014年9月,主體工程封頂后,發(fā)現(xiàn)兩棟樓部分樓板局部出現(xiàn)裂縫,其中2#5、6層尤其明顯和集中。經(jīng)過對裂縫原因進行認真分析后,對其進行了恰當?shù)奶幚?取得了良好的效果。

3 裂縫情況分析

本工程主體分兩個區(qū)的施工。在項目主體施工中,筆者發(fā)現(xiàn)相同攪拌站的混凝土,且在當天分別在1區(qū)5層1段和2區(qū)5層5段澆筑的頂板混凝土,得出了不同的結果。其中2區(qū)5層5段樓板沒有產(chǎn)生裂縫,而2區(qū)5層1段樓板卻產(chǎn)生8條裂縫。對9層以下樓板進行檢查,1區(qū)出現(xiàn)的裂縫多于2區(qū)。9層以下樓板1380塊,出現(xiàn)裂縫的165塊,比例為114%。(1)裂縫多集中在搶工時澆筑的混凝土樓板上,樓板裂縫共有121塊,占總數(shù)684%。(2)裂縫集中在薄板上。其中110mm厚以下的樓板104塊出現(xiàn)裂縫,占總數(shù)588%。(3)陽角處的450裂縫有14條,長度基本為1-1.5m,占總數(shù)的19.7%。廁所間等小開間房間裂縫較少。(4)裂縫走向各異,長短不一,短的只有40-50cm,長的達2-3m,有的發(fā)生在角部,與剪力墻呈450角,有的發(fā)生在板中部[3]。裂縫寬度大部分在0.1-0.2mm之間。

4 某住宅工程現(xiàn)澆混凝土板施工中裂縫的成因分析

4.1 混凝土施工所造成的裂縫

混凝土施工過程中由于施工操作的不科學或是不規(guī)范，都可能導致后續(xù)鋼筋混凝土板出現(xiàn)裂縫。例如，混凝土施工造成的裂縫主要包括以下幾種類型：①澆筑時模板灑水所造成的裂縫，混凝土模具表面的過度濕潤就可能導在致混凝土澆筑過程中發(fā)生變形，進而出現(xiàn)裂縫；②混凝土振搗不合理產(chǎn)生的裂縫，振搗的時間和長度都決定著混凝土結構的嚴實程度，假設振搗的時間過長，就可能增加混凝土收縮變形的概率，進而產(chǎn)生裂縫；③混凝土模板安裝和拆除工作不規(guī)范而產(chǎn)生的裂縫，比方說在支模的過程中其操作不規(guī)范會使支撐系統(tǒng)的性能下降，進而導致混凝土表面負荷過重而產(chǎn)生裂縫；④混凝土養(yǎng)護施工不到位產(chǎn)生的裂縫[4]，養(yǎng)護工作影響混凝土的黏結能力，而其要控制好養(yǎng)護的時間和溫度，若是出現(xiàn)不規(guī)范的養(yǎng)護操作，就極容易使混凝土表面出現(xiàn)各式各樣的裂縫。

4.2 混凝土材料本身原因造成的裂縫

混凝土材料本身也會導致裂縫情況出現(xiàn)，比方說混凝土材料中的堿骨料發(fā)生化學反應或是鋼筋發(fā)生腐蝕情況也會導致鋼筋混凝土板發(fā)生裂縫，其中，堿骨料發(fā)生化學反應的原理是堿離子與一些活性團聚體之間發(fā)生的反應，其反應過程中會將周圍水分吸收致使體積變大，進而導致內(nèi)部膨脹而開裂出現(xiàn)較多裂縫，而鋼筋發(fā)生腐蝕時可能會生銹，致使其體積變大，產(chǎn)生向外的拉伸應力，最后會生產(chǎn)沿鋼筋方向的縱向裂縫，圖1表示堿骨料化學反應引起的裂縫。混凝土本身的塑性收縮也會引發(fā)裂縫的出現(xiàn)，而塑性收縮情況主要是出現(xiàn)在炎熱、干燥或強風的外部環(huán)境當中，在這樣的環(huán)境中混凝土的本身拉伸強度接近于零，且在硬化之前的強度都是極低的[5]，其水分在環(huán)境條件下會迅速流失，進而導致體積收縮而出現(xiàn)裂縫。混凝土的水化收縮反應也會導致出現(xiàn)裂縫，水化收縮主要是指，混凝土中水和泥在混合后其體積會比未混合反應時兩者體積的和要小，體積的收縮會導致出現(xiàn)裂縫，混凝土的干燥收縮原理也是極為相似的，干燥收縮主要是混凝土中水泥漿由于干燥而收縮，致使體積變小，而再加上混凝土內(nèi)部水灰比、耗水量以及骨料消耗等參數(shù)的不合理，就會直接出現(xiàn)裂縫。另外，混凝土出現(xiàn)裂縫的原因還包括干濕造成的裂縫以及內(nèi)部溫度不合理造成的裂縫等。

圖1 堿骨料化學反應引起的裂縫

4.3 混凝土外部因素造成的裂縫

造成鋼筋混凝土板裂縫的外部因素包括許多，比方說在實際脫模的過程中，由于操作不規(guī)范可能會導致混凝土板發(fā)生振動而產(chǎn)生裂縫，或是過早脫模也會導致裂縫的出現(xiàn)[6]，實際施工中的拉伸應力過大導致吊點及墊塊的位置發(fā)生偏離，也可能會導致裂紋的形成，樓板的結構鋼筋混凝土梁在超負荷的情況下也是極容易產(chǎn)生裂縫，混凝土結構構件的最大承載值通常是實際設計載荷的1.5倍左右，超出最大承載值后所產(chǎn)生的裂縫也被成為有害裂縫，在超過設計載荷而未超過最大承載值可能存在一些無害的隱藏裂縫。

5 某住宅工程現(xiàn)澆混凝土板施工中裂縫的預防控制措施

5.1 在混凝土結構設計方面進行預防控制

混凝土的結構設計會影響到鋼筋混凝土板的質(zhì)量，因而預防其裂縫也應當從混凝土結構設計方面著手，其主要是注意應當嚴格遵守國家建筑設計方面的要求，根據(jù)其對鋼筋結構標準的要求，落實結構設計的科學性，重視起鋼筋混凝土結構的相應數(shù)量和直徑規(guī)格選擇，尤其是地板及墻板方面構件結構的選擇。例如，根據(jù)相應的設計要求規(guī)定，應當科學設計混凝土的保護層，假設其保護層的厚度在40mm以上，需要設計相應的防裂結構網(wǎng)，其規(guī)格為?6@150，在鋼筋設計過程中假設是在雙層板基礎上，則需要有效計算雙向結構板，確保樓板的計算圖能夠與符合實際受力，在增加其表面配筋數(shù)量時還應當使用雙面配筋，能夠有效減少裂紋情況，地板的配筋率應當采用最小值，即使用細螺紋鋼筋[7]。比方說若是采用單向板來承受相應壓力，則選擇的鋼筋直徑可為最小值，同時其鋼筋可采用雙面鋼筋，作用是提升鋼筋的配比率以及獲得鋼筋間的最小間距，提升其受力。

5.2 在鋼筋混凝土板施工方面進行預防控制

鋼筋混凝土板的施工質(zhì)量也是影響其最終質(zhì)量及是否出現(xiàn)裂縫的重要原因，因而在鋼筋混凝土板的施工方面也需要進行有效預防，進而控制裂縫問題。例如，實際進行混凝土澆筑工作之前，需要制定完善的施工計劃，且該計劃應當經(jīng)過相關部門的審查同意，具體施工計劃當中應當包含混凝土的初硬化時，其具體的注入方向、每次的注入量以及結構縫的位置和處理手段等等，可以有效防止新舊混凝土的不完全結合匹配所造成的裂縫問題，在采用泵送混凝土方式時，還應當測量好混凝土的溫度，比方說在測量的過程中結合實踐經(jīng)驗，其混凝土內(nèi)部的溫度升至最高通常是在7d內(nèi)，通常在3d內(nèi)其就可接近溫度的峰值，且混凝土的內(nèi)部和外部通常有很大溫差，約為20℃左右，溫差不宜再過大，要進行合理控制[8]。施工計劃當中還應當明確具體的施工工藝、澆筑量、施工縫的間距、具體結構、位置以及運輸?shù)鹊?，保證實際施工能夠依據(jù)計劃有序進行，單次注射時還應當合理布置施工縫，比方說在一些承力較小或是剪應力較小的位置上設置，實際注射的厚度也要嚴格控制，注意分層的位置。樓板的混凝土在完成澆搗以后還要根據(jù)實際情況來設計保養(yǎng)維護計劃，一般情況下需要在12h之內(nèi)澆水養(yǎng)護，而所有養(yǎng)護工作完成大概在7d左右，若是混凝土有著防透性要求或是添加阻滯劑，則養(yǎng)護工作需要延長至14d。施工應當分縫分塊處理，避免基礎的過大起伏，也能夠提升混凝土的抗裂性。

5.3 在原材料配合比方面進行預防控制

先對原材料進行質(zhì)量檢測，確保其符合相應要求，嚴格控制粗細骨料、水泥以及摻合料的相關質(zhì)量指標參數(shù)。根據(jù)實際情況來設計并控制混凝土材料的配合比和坍落度，其實際設計的過程中應當考慮到減少骨料的使用，或是減少使用粉末狀骨料，這樣也能夠有效預防混凝土出現(xiàn)裂縫的情況。而在坍落度方面要控制落差，其落差不宜過大，比方說多層和小高層的落差都應當控制在160mm坍落度范圍內(nèi)，且還要進行減小混凝土的流動性，以保證其坍落度的穩(wěn)定性，在這一點上可以使用高質(zhì)量、但具有低水化熱性質(zhì)的礦渣水泥，減小水化熱的效果也能夠降低其流動性。在使用相應的運輸設備來進行混凝土的連續(xù)注入時，還應當始終保證運輸車輛在行駛狀態(tài)中[9]，而這一過程還要保證運輸交通的路段狀況始終良好，以此保證注入的連續(xù)性更佳，減少裂縫產(chǎn)生的可能性。另外，在混凝土摻合料用量方面也要嚴格控制，確保混凝土的初始強度符合要求，進而提升其拉伸性能，同時還要控制好混凝土的水灰比，其每立方米最大的耗水量不能夠大于180kg。

5.4 在混凝土施工溫度方面進行預防控制

對混凝土施工溫度進行有效控制，也能夠預防鋼筋混凝土板施工裂縫的產(chǎn)生。其主要是從幾個方面進行預防控制：①在進行混凝土攪拌的過程中，不使用冷卻礫石來進行注入溫度的降溫，而是使用水來進行降溫；②在混凝土內(nèi)部嵌入水管，然后在水管中注入冷水來使混凝土降溫；③在保證脫模時間合理的情況下，應當在溫度迅速下降時采取一定的保溫措施，防止其表面的溫度出現(xiàn)急劇變化而產(chǎn)生裂縫問題；④在整個施工過程中，若是薄壁結構及混凝土注料塊長時間處于暴露在外的狀態(tài)，當外部的環(huán)境溫度過低，則也需要采用一些隔熱措施來進行保溫；⑤為了有效減少混凝土中的水泥含量，應當對骨料的級配進行改進[10]，同時也可以添加一些增塑劑或是引氣劑，也能夠降低水泥含量；⑥若澆筑混凝土時的溫度偏高，則可借助每一層澆筑層來進行散熱，其澆筑層結構是比較薄的。

6 結論

目前，現(xiàn)澆鋼筋混凝土結構有大量的市場，但目前樓板在施工過程中經(jīng)常會出現(xiàn)裂縫。這個問題引起了建筑施工人員的關注，不僅影響建筑的美觀，還可能給人類帶來很多安全問題。因此，要求我們密切關注這一問題，找到最有效的預防方案和解決方案。通過研究和討論，我們發(fā)現(xiàn)樓板開裂的原因主要有兩個，一個是應力引起的裂縫。主要是由于地基不均勻沉降，混凝土強度和混凝土板厚嚴重不足，災害和事故。二是非應力引起的裂縫，主要是由于施工過程中的溫度、收縮和膨脹等因素引起的。通過研究可知，大部分混凝土裂縫是由非應力引起的，本文還建議加強施工管理，可有效防止裂縫的產(chǎn)生。