印陸飛

南通明達(dá)建設(shè)工程有限公司 江蘇 南通 226300

1 常見收縮裂縫產(chǎn)生機(jī)理

1.1 干燥收縮裂縫

混凝土在凝結(jié)硬化過程中，水泥水化反應(yīng)激烈，各種固體顆粒之間形成一層水膜?；炷羶?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(fù)雜的凹面，形成毛細(xì)孔壓力，使得骨料受壓，水泥結(jié)晶體受拉?；炷撩?xì)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(xì)，毛細(xì)孔壓力則隨著進(jìn)一步增大，導(dǎo)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(gòu)件，在大風(fēng)、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(hù)，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(gòu)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(dǎo)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?xí)掷m(xù)向大氣中散熱。由于混凝土是熱的不良導(dǎo)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(dǎo)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(yīng)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(yīng)變差，這種溫度應(yīng)變差使得表層混凝土總是處于受拉狀態(tài)，當(dāng)表層混凝土的拉應(yīng)變超越混凝土的極限拉應(yīng)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(jié)構(gòu)，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(jìn)行認(rèn)真分析后,對其進(jìn)行了恰當(dāng)?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(dāng)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(jié)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(jìn)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(dá)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(xué)或是不規(guī)范，都可能導(dǎo)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(dǎo)在致混凝土澆筑過程中發(fā)生變形，進(jìn)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(jié)構(gòu)的嚴(yán)實程度，假設(shè)振搗的時間過長，就可能增加混凝土收縮變形的概率，進(jìn)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(jìn)而導(dǎo)致混凝土表面負(fù)荷過重而產(chǎn)生裂縫；④混凝土養(yǎng)護(hù)施工不到位產(chǎn)生的裂縫[4]，養(yǎng)護(hù)工作影響混凝土的黏結(jié)能力，而其要控制好養(yǎng)護(hù)的時間和溫度，若是出現(xiàn)不規(guī)范的養(yǎng)護(hù)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(dǎo)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(xué)反應(yīng)或是鋼筋發(fā)生腐蝕情況也會導(dǎo)致鋼筋混凝土板發(fā)生裂縫，其中，堿骨料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的原理是堿離子與一些活性團(tuán)聚體之間發(fā)生的反應(yīng)，其反應(yīng)過程中會將周圍水分吸收致使體積變大，進(jìn)而導(dǎo)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(yīng)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(xué)反應(yīng)引起的裂縫?；炷帘旧淼乃苄允湛s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(qiáng)風(fēng)的外部環(huán)境當(dāng)中，在這樣的環(huán)境中混凝土的本身拉伸強(qiáng)度接近于零，且在硬化之前的強(qiáng)度都是極低的[5]，其水分在環(huán)境條件下會迅速流失，進(jìn)而導(dǎo)致體積收縮而出現(xiàn)裂縫?；炷恋乃湛s反應(yīng)也會導(dǎo)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(yīng)時兩者體積的和要小，體積的收縮會導(dǎo)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(xué)反應(yīng)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(dǎo)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(dǎo)致裂縫的出現(xiàn)[6]，實際施工中的拉伸應(yīng)力過大導(dǎo)致吊點及墊塊的位置發(fā)生偏離，也可能會導(dǎo)致裂紋的形成，樓板的結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土梁在超負(fù)荷的情況下也是極容易產(chǎn)生裂縫，混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的最大承載值通常是實際設(shè)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(shè)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(yù)防控制措施

5.1 在混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計方面進(jìn)行預(yù)防控制

混凝土的結(jié)構(gòu)設(shè)計會影響到鋼筋混凝土板的質(zhì)量，因而預(yù)防其裂縫也應(yīng)當(dāng)從混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計方面著手，其主要是注意應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格遵守國家建筑設(shè)計方面的要求，根據(jù)其對鋼筋結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)的要求，落實結(jié)構(gòu)設(shè)計的科學(xué)性，重視起鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的相應(yīng)數(shù)量和直徑規(guī)格選擇，尤其是地板及墻板方面構(gòu)件結(jié)構(gòu)的選擇。例如，根據(jù)相應(yīng)的設(shè)計要求規(guī)定，應(yīng)當(dāng)科學(xué)設(shè)計混凝土的保護(hù)層，假設(shè)其保護(hù)層的厚度在40mm以上，需要設(shè)計相應(yīng)的防裂結(jié)構(gòu)網(wǎng)，其規(guī)格為?6@150，在鋼筋設(shè)計過程中假設(shè)是在雙層板基礎(chǔ)上，則需要有效計算雙向結(jié)構(gòu)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(yīng)當(dāng)使用雙面配筋，能夠有效減少裂紋情況，地板的配筋率應(yīng)當(dāng)采用最小值，即使用細(xì)螺紋鋼筋[7]。比方說若是采用單向板來承受相應(yīng)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(jìn)行預(yù)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(jìn)行有效預(yù)防，進(jìn)而控制裂縫問題。例如，實際進(jìn)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(yīng)當(dāng)經(jīng)過相關(guān)部門的審查同意，具體施工計劃當(dāng)中應(yīng)當(dāng)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(jié)構(gòu)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(jié)合匹配所造成的裂縫問題，在采用泵送混凝土方式時，還應(yīng)當(dāng)測量好混凝土的溫度，比方說在測量的過程中結(jié)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(jìn)行合理控制[8]。施工計劃當(dāng)中還應(yīng)當(dāng)明確具體的施工工藝、澆筑量、施工縫的間距、具體結(jié)構(gòu)、位置以及運(yùn)輸?shù)鹊?，保證實際施工能夠依據(jù)計劃有序進(jìn)行，單次注射時還應(yīng)當(dāng)合理布置施工縫，比方說在一些承力較小或是剪應(yīng)力較小的位置上設(shè)置，實際注射的厚度也要嚴(yán)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(shè)計保養(yǎng)維護(hù)計劃，一般情況下需要在12h之內(nèi)澆水養(yǎng)護(hù)，而所有養(yǎng)護(hù)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(hù)工作需要延長至14d。施工應(yīng)當(dāng)分縫分塊處理，避免基礎(chǔ)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(jìn)行預(yù)防控制

先對原材料進(jìn)行質(zhì)量檢測，確保其符合相應(yīng)要求，嚴(yán)格控制粗細(xì)骨料、水泥以及摻合料的相關(guān)質(zhì)量指標(biāo)參數(shù)。根據(jù)實際情況來設(shè)計并控制混凝土材料的配合比和坍落度，其實際設(shè)計的過程中應(yīng)當(dāng)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(yù)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(yīng)當(dāng)控制在160mm坍落度范圍內(nèi)，且還要進(jìn)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(yīng)的運(yùn)輸設(shè)備來進(jìn)行混凝土的連續(xù)注入時，還應(yīng)當(dāng)始終保證運(yùn)輸車輛在行駛狀態(tài)中[9]，而這一過程還要保證運(yùn)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(yán)格控制，確?；炷恋某跏紡?qiáng)度符合要求，進(jìn)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(jìn)行預(yù)防控制

對混凝土施工溫度進(jìn)行有效控制，也能夠預(yù)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(jìn)行預(yù)防控制：①在進(jìn)行混凝土攪拌的過程中，不使用冷卻礫石來進(jìn)行注入溫度的降溫，而是使用水來進(jìn)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(yīng)當(dāng)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(jié)構(gòu)及混凝土注料塊長時間處于暴露在外的狀態(tài)，當(dāng)外部的環(huán)境溫度過低，則也需要采用一些隔熱措施來進(jìn)行保溫；⑤為了有效減少混凝土中的水泥含量，應(yīng)當(dāng)對骨料的級配進(jìn)行改進(jìn)[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?xí)r的溫度偏高，則可借助每一層澆筑層來進(jìn)行散熱，其澆筑層結(jié)構(gòu)是比較薄的。

6 結(jié)論

目前，現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)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(guān)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(guān)注這一問題，找到最有效的預(yù)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(yīng)力引起的裂縫。主要是由于地基不均勻沉降，混凝土強(qiáng)度和混凝土板厚嚴(yán)重不足，災(zāi)害和事故。二是非應(yīng)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(yīng)力引起的，本文還建議加強(qiáng)施工管理，可有效防止裂縫的產(chǎn)生。