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摘要：裂缝是混凝土结构中普遍存在的一种现象，它的出现不仅会降低建筑物的抗渗能力，影响建筑物的使用功能，而且会引起钢筋的锈蚀，混凝土的碳化，降低材料的耐久性，影响建筑物的承载能力。本文针对住宅建筑现浇钢筋砼楼板出现裂缝的工程对象，结构类型，裂缝出现的时间，以及裂缝所在部位及其特征。通过砼裂缝形成机理，影响因素分析、综合分析了住宅建筑现浇钢筋砼楼板出现裂缝的成因，提出控制的对策和处理方法。
关键词：住宅；现浇钢筋砼；楼板；裂缝
近年来，广西地区住宅建筑现浇钢筋砼楼板频繁出现裂缝，使建设单位和用户们普遍感到不安，引起了社会和工程界的广泛关注。从有关部门对广西区近年来投入使用或在建的住宅小区或单位自建住宅的调查数据中，可以看出当前住宅现浇钢筋砼楼板裂缝出现的普遍性及其严重程度。但是，从近代科学关于砼工作的研究及大量的砼工程实践证明，砼结构裂缝是不可避免的，裂缝是人们可以接受的一种材料特性，只是如何使有害程度控制在某一有效范围之内。因为使用的砼是多种材料组合的一种混合体，且又是一种脆性材料，在受到温度、压力和外力的作用下，都有出现裂缝的可能性。而对出现裂缝后，就要分析哪些裂缝是有害裂缝，哪些是无害裂缝，经分析后，对有害裂缝的形成原因和如何处理，这是本文所提出的关键所在。
1．住宅建筑现浇钢筋砼楼板出现裂缝的工程对象和结构类型
1．1多层砖混结构。
1．2多层现浇钢筋砼框架结构。
1．3小高层现浇钢筋砼短肢剪力墙结构。
1．4高层现浇钢筋砼剪力墙结构。
出现浇钢筋砼楼板裂缝的工程，以住宅楼较为多见，商办楼、公建用房相对少些，若按层次分布情况，大多数裂缝分布与层次无关，只有极个别工程，其裂缝在层次上从上到下有递减趋势。
2．结构楼板裂缝出现的时间
一般都在结构封顶3-6个月后陆续出现，也有个别工程在进行屋面结构施工时就有发现，如不及时采取补强措施，在1-2年时间内，裂缝仍会继续发展。
3．裂缝所在部位及其特征
3．1 现浇钢筋砼楼板裂缝多分布在靠近建筑物外墙或面积较小的房间四角上表面，裂缝一般垂直于房间转角的角平分线，呈45°斜向，有时一个角同时出现两条裂缝。
3．2 部分楼板沿电线管埋敷方向开裂。
3．3 个别工程的楼板裂缝垂直于板跨方向或呈不规则状分布。
裂缝的形成与发展有一定的规律性，裂缝形状多为中段宽两头窄，裂缝的宽度一般为0.2-0.3mm，大部分贯穿，有渗水特征。这些裂缝较细且尚未贯通时，通常不会影响房屋的正常使用和承载能力；若裂缝已经贯通则可能影响房屋的正常使用和耐久性；当裂缝较宽较长或位于中部时，可能会影响楼板的承载能力、刚度和抗震能力。
4．裂缝形成机理分析
从目前的情况看，设计规范上对砼裂缝要求有一定范围。从我国的《混凝土结构设计规范》（GB50010－2002）规定看，其裂缝宽度在不同的环境下，不同的砼结构物，其裂缝的宽度也有所不同的控制标准，允许裂缝宽度为0.2-0.3mm。所以说，对砼构筑物的裂缝我国规范规定在设计上有一定的允许宽度。国际上也都根据本国的特点，对砼的裂缝都有明确的规定，说明砼结构的裂缝在一定范围内是允许的，要想控制砼构筑物不裂是很难的，关键是裂缝的宽度应该控制在什么范围内。凡现浇钢筋砼楼板产生裂缝的工程，绝大多数楼板内配筋均采用下皮双向配筋，上皮仅配支座处负弯矩钢筋。同时，经核查了解相关工程的沉降实测资料，均未发现有明显不均匀沉降现象，楼板裂缝处外墙也无裂缝，可基本排除由于不均匀沉降导致开裂的可能性。
从裂缝形成机理上分析，砼的裂缝大致可以分为以下几种：
4．1 砼拌合物凝结前的沉缩裂缝
这种裂缝的发生，往往是采用大流动性泵送砼时发生的裂缝。大家知道，大流动性砼初凝前，砼中粗骨料始终处于一种自由状态，虽经振动器械进行了振动，内部的孔隙已基本排除，但在砼内部的粗骨料本身在自身质量的作用下缓慢下沉。若是素砼，内部的下沉是均匀的，在砼硬化过程中，表面的裂缝一般均为施工人员在操作过程中，所留下的脚窝因用素浆找平后而形成的。因为这些裂缝是素浆在硬化时产生的收缩（干裂）裂缝，只要在砼初凝时予以压光即可解决。若是钢筋砼，在砼未达到初凝前，其内部粗骨料继续处于下沉状态，而砼沿着钢筋的下方继续下沉，由于钢筋的作用下，钢筋上面的砼被钢筋的支护，在钢筋表面沿着钢筋的走向产生裂缝，这种裂缝的深度一般只达到钢筋表面为止。
4．2 早期砼干缩裂缝
这种裂缝一般出现在砼较薄的结构，如现浇楼板砼，地坪砼等。在结构断面≤300mm，砼坍落度＞100mm时，最容易发生此种裂缝。这种裂缝产生的原因是砼在浇捣完毕后，砼拌合物中的水分一部分被水泥水化作用，称之为“化合水”。由于水泥水化生成物的体积，比反应前物质的总体积小，而使砼收缩，这种收缩称为化学收缩。其收缩量是随砼硬化龄期的延长而增加的，大致与时间的对数（lgt）成正比，一般在砼成型后40天内增长最快，以后就渐趋稳定。化学收缩是不能恢复的。另一部分则分泌出流失和被蒸发，称之为“自由水”。砼“干缩”的原因是由于砼内部吸附水分蒸发，而引起凝胶体失水产生收缩，以及毛细管水分蒸发而使砼系统内的颗粒受到毛细管压力作用而产生的体积收缩。尤其是在干热、风较大的季节以及在较高楼层的楼板砼更容易出现失水干缩而发生裂缝。这种裂缝出现的时间较早，一般砼在初凝前就已经发生，若不加以处理和养护，局部裂缝将会贯穿整个砼结构，部分裂缝也将达到结构1/3~1/2的深度。这种收缩是可以恢复的，即重新吸水又产生膨胀，当砼在水中硬化时，体积不变，甚至轻微膨胀，这是由于凝肢体中胶体粒子的吸附水膜增厚，胶体粒子间的距离增大所致。这样的裂缝若在砼还没达到初凝前，对其表面用木抹子进行再次拍压抹平，并立即在表面覆盖养护，即可消除该种裂缝的再发生。这种裂缝在实际的施工过程中会经常遇到，但只要引起注意，砼早期出现初凝前的裂缝完全可以避免。
4．3 砼温度应力裂缝
砼与其它材料一样，也具有热胀冷缩的性质。砼的温度膨胀系数约为10×10－６，即温度升高1℃每m膨胀0.01mm 。而在一般工程设计中，通常采用砼的线收缩值为150—200×10－６，即每m收缩0.15—0.20mm。在一般条件下砼的极限收缩值为500—900×10－６左右。温度变形对大体积及大面积砼工程极为不利。
在砼硬化初期，水泥水化放出较多的热量，砼又是热的不良导体，散热较慢，因此在大体积砼内部的温度较外部高，有时可达50～70℃。这将使内部砼的体积产生较大的膨胀，而外部砼中却随气温降低而收缩。内部膨胀和外部收缩互相制约，在外表砼中将产生很大拉应力，当砼内部温度应力大于砼的拉应力时，砼结构将会出现裂缝，故在《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204－2002）中第7.4.7条明确规定：“对大体积砼的养护，应根据气候条件按施工技术方案采取控温措施”。在砼出现温度应力裂缝的情况时，一般往往发生在砼结构物的变截面和砼断面较小的部位。因此，对大体积砼工程，必须尽量设法减少砼发热量。如采用低热水泥，减少水泥用量，采取人工降温或采用塑料布覆盖，蒸气养护等措施；对面积较大的钢筋砼结构物，应采取设置伸缩缝或设置温度钢筋等措施。
4．4 砼自应力裂缝
在砼硬化后，即使在砼上方设有任何荷重的作用，也因其自身的收缩而产生裂缝。尤其是在夏季的砼施工，更容易发生该方面的裂缝。原因是砼在水泥水化达到一定程度的时候，砼的膨胀应力开始消失而此时的砼开始收缩。砼在内、外约束应力作用的情况下，砼构件的自约束力是由于非线性的不均匀变形引起，它产生了局部裂缝，而砼构件在外部的约束应力由于结构与结构的相互约束，这种约束变形可能使砼构件产生贯穿性断裂和局部裂缝。
4．5 荷载变形裂缝
这种裂缝一般可分为两种情况造成：一是在砼楼板还未达到设计要求的强度时，就迫不及待地上人操作和堆重载，造成变形裂缝；二是即使砼已经达到了设计强度，而楼板遭受撞击或超荷载堆放而造成的裂缝。后者出现的裂缝一般较为明显，属于贯穿性的裂缝。
5．裂缝影响因素分析
根据文献资料报道，按泵送砼特点与工程实际应用要求设定所做的砼收缩测试试验，从试验结果看，砼的收缩值，自浇捣成型后3d到18d龄期内是随龄期递增的，收缩高峰期的延续时间在45~150天龄期之间，因温度变化、强度等级、坍落度、单位立方砼中水泥用量、外掺料等因素延缓或提早，这与实际工程中各类构件裂缝出现有类似的现象。
5．1 不同砼强度等级对砼收缩值的影响
砼不同强度等级对收缩值的影响测试数据反映，C60与C40相比，28d龄期收缩值高25~75%，60d龄期高70~140%，180d龄期高100~300%。因为砼强度等级越高，水泥用量一般也较高，收缩值大是必然的，故在同一层次中，能选低等级替代高等级的，或在大体积砼中利用后期强度的，应在审图时与设计人员商讨，盲目认为强度愈高愈好的观念是不全面的。
5．2 不同坍落度对砼收缩值的影响
不同坍落度对砼收缩值的影响数据证明，砼中水的用量和坍落度对砼的收缩值是有一定影响的。坍落度对收缩值的影响幅度以120mm为基准，坍落度为160mm，约大5.4％，坍落度为200mm，约大25％。这表明在施工中，应重视随意加水的危害性，以有利于改善工程结构干缩裂缝的开裂问题。
5．3 不同水泥用量对砼收缩值的影响
单位立方砼中水泥用量对收缩值的影响是十分显着的，每10kg水泥增量的收缩率呈现一定的规律性，收缩值增幅在5～9％之间，波动幅度平稳，为我们预估收缩值提供了一个有价值的参考数据。商品泵送砼的水泥用量高，化学收缩值远比中低强度等级砼要高，这对早期收缩极为不利，因高强度砼的抗拉性能无法抵消收缩应力作用，导致砼构件出现早期收缩裂缝。上述内容也提示工程技术人员，减少水泥或胶凝材料用量，对钢筋砼结构减少收缩变形及收缩应力具有重要作用。
5．4 掺粉煤灰、矿渣粉及泵送缓凝减水剂对收缩值的影响
采用“等量取代法”按一定的取代率，掺入等体积的粉煤灰或矿渣粉取代水泥配制粉煤灰砼或矿渣砼，或是采用“超量取代法”按一定的取代率，一部分粉煤灰、矿渣粉取代等体积水泥，超量部分则取代等体积砂子配制粉煤灰砼或矿渣砼。不但可以节约水泥10～15％，而且在一系列性能方面都可获得改善，由于水泥用量大幅度减少，再配合缓凝减水剂，降低了用水量，推迟了凝结硬化时间，化学反应的自缩值明显减少，在高强度砼中，效果更为明显，实践证明，掺此类外掺料是减少收缩的重要途径之一。
6．住宅建筑现浇钢筋砼楼板裂缝的成因综合分析
针对住宅建筑现浇钢筋砼楼板裂缝，经过对各种影响因素的对比分析，认为：
6．1 现浇钢筋砼楼板裂缝主要由砼温度变形和收缩变形引起的。钢筋砼梁、柱、墙、板等构件共同处在同一个大气环境中，当环境的温度和湿度变化时，这些构件的砼相应都会产生温度变形和收缩变形。由于体型上的差异，板的体积与表面积的比值较小，砼的收缩变形较大，具体地说，在水平方向上楼板的收缩变形一般均超前于（或大于）梁、柱、墙，使板内出现拉应力，梁内呈压应力。
另一方面是外纵墙与山墙在外界气温的影响下，经历热胀和冷缩的反复作用。它们的温差合力对房间沿外墙角部楼板将产生较大的主拉应力。
以上两个作用力的叠加，对板形成最不利状态的时候，当板内拉应力超过了砼的抗拉强度，并且楼板变形大于配筋后砼的极限拉伸的时候，楼板内就会产生裂缝。
裂缝的位置取决于两个因素，一是约束，二是抗拉能力。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，楼板属收缩变形最大的部位。一般情况下板内配筋都按平行于板的两条相邻边而设置，也就是说转角处夹角平分线方向的抗拉能力最薄弱。故大多数板上裂缝都出现在沿外墙转角处，而呈45°斜向。
6．2 当前工程施工中现浇钢筋砼楼板的砼普遍采用泵送砼，其水泥用量、水灰比、坍落度等都比较大，石子半径又比较小，砼的收缩值比过去现场拌制的砼要大，为了抵抗楼板内受不均匀温差和收缩的影响而出现局部的应力集中，若外墙转角处楼板只按常规配筋，已经不能适应这种变化了的条件的实况。
6．3 楼板内埋设电线套管，特别是近年来普遍推广使用PVC管代替金属管以后，使板内有效截面受到不同程度的削弱，以板厚100mm为例，若埋设Φ20mmPVC电线套管，当该管垂直于板跨方向铺设时，则该处砼受拉截面减少1/5，又因该管与砼的线胀系数不一致，粘结效果差，这时沿电线套管埋设方向就有可能因为应力集中而出现裂缝。
6．4 由于施工安排不当，楼板近支座处的负弯矩钢筋常常被操作人员踩踏下沉，又没有得到及时纠正，使其不能有效发挥抵抗弯矩的作用。更有甚者，个别施工单位为了迎合发展商不合理的工期要求，片面地追求施工进度，楼板砼还没有达到足够的强度，就迫不及待地上人操作和堆重载，使其产生过大的变形，导致裂缝产生等等。怎样控制这些裂缝的开展是工程界近年来遇到的新问题，各有关单位应建立起控制钢筋砼楼板裂缝的观念，认真领会有关规范中控制裂缝开展条文的内涵，主动采取技术措施和管理措施，共同把这些裂缝控制在规范允许最大宽度内，保证房屋的正常使用和安全性。
7.结束语
以上对混凝土裂缝的形成原因、限制以及修补措施进行了理论和实践上的初步探讨。具体事故中要我们多观察、多比较，出现问题应多分析多总结，结合多种预防措施，采用合理的方法进行处理，混凝土的裂缝是完全可以避免的。随着当今我们对混凝土耐久性研究的不断深入，材料科学的不断发展和建筑水平的不断提高，相信混凝土裂缝问题会逐渐得以圆满的解决。根据本人多年来的施工经验，应从设计和施工两方面采取相应对策：
7．1 设计方面的对策
7．1．1 严格遵守《砌体结构设计规范》（GB50003－2001）和《混凝土结构设计规范》（GB50010－2002）中伸缩缝最大间距的条文。
7．1．2 对于房屋四大角处位于转角处房间的现浇钢筋砼楼板，设计上应采取一些比常规更高的技术措施。例如：适当增加板厚，提高板的配筋，增配角部放射钢筋或对角通长加强筋的方式，采用“细筋密筋”的配筋方式或采用冷轨带肋钢筋，提高板的抗裂形。
7．1．3 设计上考虑楼板内PVC电线套管只允许平行于楼板受力方向（或双向板的短边方向）埋设；埋在楼板内的PVC电线套管上下部位应加铺宽度不小于400㎜的钢丝网片作为补强措施。
7．1．4 引入高性能砼中的高耐久性的观念：例如：应用“双掺技术”尽量减少砼配合比中的水泥用量；采用钢纤维砼，以提高砼抗拉强度；研究开发泵送条件下的低收缩率的干硬性砼，专门用在现浇钢筋砼楼板工程上。
7．1．5 在施工图结构设计说明中应提出要求施工单位采取控制裂缝的具体措施。
7．2 施工方面的对策
7．2．1 应优先选用普遍硅酸盐水泥；应使用级配良好，含泥量符合标准的砂石料；应选择适当的用水量、砂率和坍落度；应控制砼强度不过于偏高并有较小的标准差。
参考文献：
[1]《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2002
[2]徐荣年、徐欣磊编著.《工程结构裂缝控制》——“王铁梦法”应用实例集 中国建筑工业出版社2005.6
[3]杨南方、尹辉主编.《建筑施工技术措施》 中国建筑工业出版社2005
论文作者:黄秀清
论文发表刊物:《基层建设》2015年15期供稿
论文发表时间:2015/12/24
标签：裂缝论文; 楼板论文; 钢筋论文; 应力论文; 结构论文; 水泥论文; 现浇论文; 《基层建设》2015年15期供稿论文;