摘要：本文结合工程实例，从裂缝的特点，裂缝的成因分析，并针对顶板裂缝产生裂缝处理意见。
关键词：住宅楼地下室顶板；裂缝特点；裂缝成因；处理意见
一、工程概况
XX住宅楼为地下1层、地上16层双塔框剪结构建筑，分1、2号楼，总建筑面积28389m2，建筑总高度49m，基坑开挖深度4.9m，地下室外形尺寸长98m，宽19m。2#楼地下室底板3月4日开始浇筑混凝土，3月5日浇筑完。地下室剪力墙、顶板4月24日开始浇筑混凝土，25日凌晨混凝土浇筑完，5月23日拆除剪力墙、顶板模板发现2#楼顶板有出现裂缝现象。
二、检测鉴定的目的
本次对#2楼地下室顶板的裂缝进行检测及分析，为裂缝的处理提供技术依据。
三、检测结果
1、资料调查
查阅设计及施工资料可知：地下室外形尺寸为98m×19m，在1、2#楼之间设800mm宽后浇带，后浇带待主体封顶后二个月浇筑。在#1、2楼底板中部均设2000mm宽加强带，加强带采用C40高补偿收缩混凝土。地下室墙板厚300mm，配双向φ14＠150钢筋，拉结筋为双向φ8＠450钢筋。地下室顶板厚250mm，配双向φ14＠150钢筋，外墙、底板、顶板均采用标号为C35补偿收缩混凝土。混凝土设计配合比：每立方米混凝土含水175kg；水泥350kg；砂705kg；石子1060kg；Ⅱ级粉煤灰60kg；UEA-H膨胀剂40kg；JK-2缓凝减水剂2.7kg；FDN-1高效减水剂6.2kg。水灰比为0.39，砂率为40%，稠度为175mm。模板采用木模（见附件1）。
2、现场调查
据现场业主、监理相关技术人员反应，在#2楼地下室顶板混凝土浇筑过程中，发现混凝土骨料中含有少量卵石（目测含量1~2%）、微风化石（表面呈黄色，目测含量1~3%）及瓜米石（目测含量20~30%），部分卵石粒径50~80mm左右，混凝土呈散状，和易性差。混凝土供应不及时，24日上午7点开始浇注，上午浇注时罐间最少间隔20~30分钟，并在24日上午8：45~11：15，下午4：06~5：20混凝土浇筑施工中出现停歇。
3、现场裂缝检测
6月3日，对#2楼地下室顶板裂缝进行了现场检测缝，混凝土顶板发现裂缝11条，均垂直于外墙长边方向，裂缝宽度在0.1mm左右。
检测的裂缝主要有以下几个特点：
（1）裂缝均出现在顶板上，而柱、剪力墙上未出现。少数平行于外墙长方向的梁也发现裂缝，梁的裂缝与顶板上的裂缝连贯。
（2）顶板裂缝在剪力墙处较集中，中部裂缝较多，逐渐向两边分散。
（3）裂缝的数量和长度随时间的增长而增多、延伸，裂缝出现较早，在浇灌后6天左右即出现裂缝。
（4）裂缝基本为贯穿性，宽度一般在0.1mm，顶板裂缝两端偏窄中间偏宽，呈枣核形。
四、裂缝分析
1、产生裂缝的原因
我们知道，混凝土结构裂缝的主要成因可分为由外荷载引起的和由变形变化引起的。因结构变形变化引起的裂缝，主要是由温度、收缩和膨胀、不均匀沉降等因素造成的。
2、裂缝分析
（1）外荷载因素：
本工程裂缝出现时，结构并未承受使用荷载。
从顶板、梁裂缝的分布和形状等特点分析，如荷载引起的梁、板的受力裂缝，应在受拉区出现裂缝，而不是贯穿裂缝。本工程裂缝不符合外荷载引起的裂缝的特征。可以排除由外荷载因素。
（2）不均匀沉降因素：
对地下室底板标高的检测，地下室底板目前未出现不均匀沉降。从裂缝的形状和分布特点分析，如由不均匀沉降造成的，墙板裂缝应出现斜裂缝，垂直裂缝也应上大下小。本工程裂缝不符合不均匀沉降引起的裂缝特征。可排除不均匀沉降因素。
（3）温度因素：
温度引起裂缝的原因，无非是混凝土的水化热及气温突降造成的。四至六月份梅州地区未出现大的气温突降天气，不应引起混凝土出现因温度变化而形成裂缝。
分析混凝土水化热因素，根据本工程结构特点，依据ACI209R可测算出混凝土的热胀系数at为8.56×10-6/℃。依据ACI207.2R测算出混凝土最大温峰出现在第一天，此时混凝土内水化热温升幅度为10.3℃，假设混凝土表面采取强降温措施，则混凝土受水化热温升的应变为88×10-6，混凝土在早期的极限拉伸应变可达100×10-6，大于最大温度梯度所造成的应变，此时应不致引发混凝土裂缝，且混凝土在浇筑后的2~5天，混凝土的弹性模量很低，基本处于塑性及弹塑性状态，约束应力很低，则相应的应变值也低于上述计算的应变值。查相关文献资料，混凝土在早期可承耐不致引发裂缝的温差为8℃~14℃。所以本工程的裂缝不是由混凝土的水化热温差引起的。
（4）混凝土膨胀因素：
根据本工程混凝土顶板受基础底板约束的条件，混凝土膨胀不应出现以上裂缝特征。外顶板混凝土膨胀时，受基础底板约束，应形成基础底板拉应力，如膨胀造成的基础底板拉应力超过抗变形能力，则造成基础底板出现裂缝。因此本工程裂缝不是混凝土膨胀裂缝。
（5）混凝土收缩因素：
分析本工程裂缝分布及形状特征，本工程的裂缝为收缩裂缝。裂缝大部分垂直于结构长边方向，混凝土收缩应变值一定时，此方向的变形最大。顶板处梁钢筋骨架的约束，在混凝土内产生拉应力，拉应力大于混凝土抗变形能力时，则产生裂缝。顶板变形受剪力墙和梁、柱钢筋骨架的约束，产生裂缝。且裂缝出现时间在混凝土第一次干燥后，并随着混凝土在空气中暴露时间延长，裂缝增多增宽。
混凝土收缩分为自生收缩、塑性收缩、碳化收缩和干缩。
自生收缩（即硬化收缩），可为正的变形，也可为负的变形（膨胀），掺入粉煤灰的自生收缩是负的变形（膨胀）。此种收缩应变较小（40×10-6），
自生收缩对本工程裂缝的产生影响不大。
碳化收缩是在混凝土后期发生的。且在适中的湿度中才发生。
塑性收缩在混凝土浇筑后4~15h左右产生，此时骨料与胶合料之间产生不均匀的沉缩变形，此种收缩都发生在混凝土终凝前，塑性收缩可达1%左右，在混凝土表面出现裂缝，此种裂缝属表面裂缝。混凝土浇筑前几天出现的地下室顶板面层裂缝和2-K外墙出现的一条水平裂缝为塑性收缩裂缝。
通过以上的分析，本工程垂直裂缝不是由其他原因造成的，均是由干缩（即失水收缩）造成的。本工程长墙在高度方向是自由的，在纵向受到基础底板的约束，产生拉应力，产生垂直于拉应力方向的裂缝。
混凝土干缩主要成因是水泥石的脱水收缩。水泥石收缩在内部主要受制于其中的细孔含量和孔径分布，这又与水灰比、水化度、混凝土有关。在外部主要受制于环境湿度。混凝土工程的干缩除受制于混凝土含水量、水灰比、水化度、环境湿度及骨料的特性和含量外，还受制于工程结构的裸露程度，即表面与体积比。因此影响混凝土干缩的因素主要是水泥的标号、水泥用量、标准磨细度、骨料种类、水灰比、水泥用量、混凝土振动捣实状况、构件截面暴露条件、混凝土养护方法、配筋数量、经历时间等。
按混凝土设计配合比估算混凝土收缩应变，以ACI209法估算（不考虑掺加膨胀剂）状态下7天、14天和28天的混凝土收缩应变如下：
从估算的设计配合比（不考虑掺加膨胀剂因素）混凝土干缩应变值可以看出，混凝土外墙在7天和14天时干缩应变值在100×10-6左右，混凝土早期的极限拉伸应变在100×10-6。混凝土在28天时干缩应变值为183×10-6，此时混凝土的极限拉伸应变可达到150×10-6。
从以上估算可以知道，如混凝土按设计配合比施工，且混凝土加强湿养，应不致在顶板出现大量的裂缝。
五、本工程裂缝成因分析
核查本工程设计施工图，钢筋的配置及后浇带的布置均符合设计规范的要求。设计要求用于地下室顶板的混凝土应为补偿收缩混凝土。此种混凝土的特点是限制混凝土的收缩率，并减缓混凝土的收缩速率。此种混凝土应达到在水中湿养14天，空气中28天收缩应变小于300×10-6的性能要求。随着混凝土材龄的增加，混凝土的抗拉强度也随之提高，相应的混凝土与钢筋的握裹力也增大，当混凝土抗拉强度提高到一定的水平可将混凝土出现的贯穿性干缩裂缝分散到不可见的微细程度。
综合上述分析结果，结合本工程裂缝出现时间早，出现裂缝数量多的特点，在浇筑前未充分湿润模板，在浇筑时未做到浇筑一段养护一段。本工程混凝土施工配合比在控制混凝土收缩方面存在缺陷。在混凝土后期养护上也存在不足，按规范要求，顶板浇筑后，砼初凝前应浇水养护，保持混凝土表面潮湿，养护时间不宜少于14天。混凝土振捣不密实未进行二次收面、抹平以及砼浇筑完可能过早进行模板安装且材料集中堆放荷载过重也是造成混凝土顶板面层平塑性裂缝的原因。
六、裂缝对结构的影响
现场检测的裂缝均为收缩裂缝，当裂缝出现时，混凝土的拉应力也相应地释放掉了，回弹检测本工程28天以后混凝土强度（见附件），均达到设计要求。出现裂缝的结构在未承载前，恢复混凝土构件的整体性，对结构不会产生大的影响。
七、裂缝处理意见
在结构承受荷载前，所有裂缝采用环氧类浆液进行压力注浆，注入的浆液应充实裂缝，使裂缝处的抗压强度、抗拉强度及粘结强度不低于基材强度值。
论文作者:叶汀
论文发表刊物:《基层建设》2017年4期
论文发表时间:2017/5/22
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