現(xiàn)澆混凝土樓板裂縫控制研究

　　【摘 要】針對(duì)目前混凝土樓板普遍出現(xiàn)的裂縫問(wèn)題，根據(jù)材料科學(xué)理論，分析混凝土各主要因素（水泥、骨料、摻合料、外加劑及水）對(duì)混凝土性能的影響，結(jié)合大量的實(shí)驗(yàn)室收縮對(duì)比試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)施工控制措施的探索，對(duì)混凝土樓板裂縫的控制措施進(jìn)行總結(jié)探討。

　　【關(guān)掛詞】混凝土 收縮 裂縫 原因分析 控制措施

　　1 引言

　　當(dāng)前在鋼筋混凝土民用建筑物中，現(xiàn)澆混凝土樓板出現(xiàn)變形裂縫的現(xiàn)象較為普遍，已成為商品房質(zhì)量糾紛、投訴的熱點(diǎn)問(wèn)題，它不僅影響使用功能，有損外觀，而且破壞結(jié)構(gòu)的整體，降低其剛度，引起鋼筋腐蝕，影響持久性強(qiáng)度和耐久性。本文根據(jù)具體的工程實(shí)踐和實(shí)驗(yàn)室的長(zhǎng)期對(duì)比觀測(cè)，對(duì)現(xiàn)澆混凝土樓板裂縫的產(chǎn)生原因及施工控制措施進(jìn)行深人的探討。！混凝土樓板裂縫產(chǎn)生的原因！．

　　1．1 材料方面的因素

　?。?）水泥品種。不同品種水泥的收縮值取決于C3A、SO3、石膏的含量及水泥細(xì)度等。一般說(shuō)，C3A含量大，細(xì)度較細(xì)的水泥收縮較大。石膏含量不足的水泥，具有較大的收縮，而SO3的含量對(duì)混區(qū)土收縮的影響顯著。

　?。?）混合材料品種。其種類(lèi)、摻量和比表面積的大小是影響水泥干縮性的主要因素。粉煤灰的比表面積最小，混凝土干燥收縮隨粉煤灰摻量的增加而減小。

　?。?）骨料品種?；炷潦湛s隨骨料含量的增白而減小，隨骨料彈性模量的增加而減小，同時(shí)，又回骨料中粘土含量的增加而增大。

　　（4）混凝土配合比。在原料一定的條件下，混凝土配合比對(duì)于縮有很大的影響，包括單位用水量，單位水泥用量，水灰比，砂率及灰漿比等參數(shù)。

　　混凝土收縮主要取決于單位用水量和水泥用量，而用水量的影響比水泥用量大；在用水量一定內(nèi)條件下，混凝土于縮隨水泥用量的增大而加大，區(qū)增大的幅度較小；在水灰比一定條件下，混凝土于縮隨水灰比的增加而明顯增大；在配合比相同條件下，混凝土干縮隨砂率增大而加大，但增大的幅度較小。

　?。?）外加劑的種類(lèi)和摻量因素。摻用化學(xué)外加劑都會(huì)使混凝土收縮有不同程度的增大。摻減水劑用于改善混凝土和易性，增大坍落度時(shí)，摻減水劑的混凝土收縮略大于不接的收縮值；摻減水劑用于減水，提高強(qiáng)度或節(jié)約水泥時(shí)，摻減水劑混凝土的收縮接近或小于不摻的收縮值。

　　摻氯化鈣早強(qiáng)劑的混凝土收縮比不摻的明顯增大，隨氯化鈣摻量的增大而成倍增長(zhǎng)；而摻三乙醇胺與氯化鈉復(fù)合劑混凝土收縮比不摻的大，但增大的幅度相對(duì)摻氯化鈣早強(qiáng)劑小。

　　1．2 施工方面的因素

　?。╨）混凝土的制備與澆筑

　　①外加劑拌合不均勻?qū)е峦饧觿p失較大，不能充分發(fā)揮作用。②混凝土攪拌時(shí)間不足。③粗。細(xì)骨料及拌合水人倉(cāng)溫度偏高，使得澆筑溫度過(guò)高。④攪拌和運(yùn)輸時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，使混凝土拌合物出現(xiàn)離析、泌水和沉陷。⑤泵送混凝土，因流動(dòng)性要求高，過(guò)量增用水泥和水。⑤澆筑順序不合理，出現(xiàn)施工”冷縫”或施工縫處理不當(dāng)。③澆筑速度過(guò)快，搗固不足或過(guò)度振搗使混凝土產(chǎn)生離析和泌水，在表面形成水泥含量較多的砂漿層。③混凝土終凝前鋼筋被擾動(dòng)。③混凝土澆筑過(guò)程中，未能很好地保護(hù)樓板負(fù)筋，使截面有效高度減小。④混凝土保護(hù)層過(guò)薄或保護(hù)層處集料過(guò)少。

　?。?）模板施工因素

　　①由于樓板模板支撐剛度不夠，梁板支撐剛度差異或模板撓度過(guò)大，造成模板支撐下沉變形過(guò)大。②施工期間過(guò)度震動(dòng)使支撐剛度變異部位出現(xiàn)多次瞬間相對(duì)位移。③拆模過(guò)早，混凝土硬化前過(guò)早承載或受到振動(dòng)。④模板漏漿、滲水。

　?。?）混凝土養(yǎng)護(hù)因素

　?、兖B(yǎng)護(hù)不及時(shí)，使混凝土養(yǎng)護(hù)初期過(guò)早脫水，使混凝土出現(xiàn)干縮。②后期養(yǎng)護(hù)不夠，使混凝土碳化加劇，造成碳化收縮。③混凝土養(yǎng)護(hù)初期受凍。

　?。?）樓板施工完成后，混凝土終凝初期，施工機(jī)具和材料集中，或過(guò)早進(jìn)人下道工序施工，造成較大施工荷載和震動(dòng)，使其產(chǎn)生裂縫。

　　1．3 周?chē)橘|(zhì)因素

　　①空氣的相對(duì)濕度越低，混凝土收縮越大。②空氣溫度升高，混凝土的于縮隨之增大。③長(zhǎng)期風(fēng)吹、日曬也會(huì)使混凝土收縮增大。

　　2　程實(shí)例與試驗(yàn)分析

　　2．1 程實(shí)例的樓板裂縫情況[Page]

　　筆者通過(guò)對(duì)大量的工程實(shí)例觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)混凝土的樓板裂縫大多數(shù)在板面沿樓板支座邊0．3m范圍內(nèi)平行于支座展開(kāi)，甚至有些樓板四周均出現(xiàn)連續(xù)的裂縫，在板角處裂縫與相鄰兩支座成45”角裂縫尤為普遍；還有一部分裂縫出現(xiàn)在板跨中位置，這類(lèi)裂縫多出現(xiàn)在一些跨度小，剛度大的小區(qū)格板塊。所有這些裂縫大多在工程驗(yàn)收后過(guò)一段時(shí)間才發(fā)現(xiàn)，這時(shí)樓板基本沒(méi)有承受使用荷載，當(dāng)冬季氣候干燥時(shí)或氣溫較高而不通風(fēng)的開(kāi)間內(nèi)裂縫就出現(xiàn)的更多。有時(shí)裂縫寬度在水泥砂漿找平層表面被放大，實(shí)際寬度大多在0．3mm以內(nèi)，45”角裂縫及跨中裂縫大多貫穿樓板，而沿樓板支座邊展開(kāi)的板面裂縫有一定的深度，但一般不貫穿樓板，這些情況均與樓板受力特征相吻合，且符合不均勻收縮或約束收縮裂縫的特點(diǎn)。

　　比較混凝土的使用情況及澆筑時(shí)的氣溫情況表明：①商品混凝土由于采用泵送，混凝土的流動(dòng)性要好，因此一般商品混凝土的坍落度都較大水灰比較大，如保證水灰比則要增加水泥用量，這樣就使混凝土在硬化階段出現(xiàn)收縮裂縫；雖然目前商品混凝土使用了一定量的粉煤灰，但從實(shí)際觀察來(lái)看并沒(méi)能完全地解決問(wèn)題。②在夏季高溫季節(jié)澆筑混凝土，由于混凝土中水分蒸發(fā)較快，易引起混凝土干縮裂縫，這是因?yàn)闃前寤炷了终舭l(fā)在表層比內(nèi)部快得多，表面混凝土的收縮受到下層相對(duì)不收縮的內(nèi)部混凝土的約束引起拉應(yīng)力，所以混凝土表層很容易產(chǎn)生塑性開(kāi)裂。

　　2．2 試驗(yàn)及觀測(cè)分析

　　①針對(duì)上述樓板裂縫情況，筆者在某住宅小區(qū)施工過(guò)程中，通過(guò)分析比較，著重對(duì)商品混凝土配合比出現(xiàn)單位用水量偏大的不合理現(xiàn)象，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行改進(jìn)，主要通過(guò)摻加減水劑，來(lái)達(dá)到降低單位用水量和提高混凝土和易性，從而減少收縮裂縫。具體配合比見(jiàn)表回：

　　表1　配合比基本情況

　　編號(hào) 水泥品種 水泥用量(kg/m3) 外加劑 坍落度(cm) 備注

　　配1 塔牌

　　4250.63 283

　　63:1:0.1:2.29:4.25 FDN330N

　　50.49% 8～10 商品混凝土

　　配2 嘉應(yīng)

　　425 0.45：1:2:2.32:3.11 FDN440

　　0.3% 3.5～5 改進(jìn)后配合比

　　注:　1. 設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)均為C20

　　2. 用砂均為本地中砂，粗骨料粒徑5－31.5mm，現(xiàn)場(chǎng)控制最大粒徑40mmm，自然級(jí)配。

　　3. 商品混凝土摻加水泥用量10%的粉煤灰；因供應(yīng)原因，現(xiàn)場(chǎng)配合比未能摻加粉煤灰。

　　②在工程實(shí)施過(guò)程的同時(shí)，筆者對(duì)商品混凝土及自拌混凝土，分別取樣5組及7組制作收縮試件，在實(shí)驗(yàn)室通過(guò)儀器進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量數(shù)據(jù)已記錄到 250d左右，開(kāi)始 7d用麻袋濕水覆蓋，7d后自然放置。收縮曲線見(jiàn)圖1：

　　從收縮曲線來(lái)看，混凝土初期變形受溫度變化影響較大，且在秋季開(kāi)始由于氣候干燥而收縮變形較前期都有不同程度的加快；經(jīng)調(diào)整配合比后的自拌混凝土的收縮量明顯比商品混凝土小，足以說(shuō)明改進(jìn)后現(xiàn)場(chǎng)自拌混凝土的綜合性能比商品混凝土好。工程竣工驗(yàn)收四個(gè)月后（即混凝土澆筑約九個(gè)月后）筆者會(huì)同施工現(xiàn)場(chǎng)人員對(duì)兩種配合比樓板進(jìn)行全面檢查，只在使用商品混凝土的樓板發(fā)現(xiàn)了個(gè)別裂縫，而使用改進(jìn)配合比的混凝土樓板未發(fā)現(xiàn)任何裂縫。當(dāng)然這與施工中采取的各項(xiàng)配套措施，如：加強(qiáng)模板支撐的剛度、控制樓板負(fù)筋就位、在裂縫敏感處加鋪鋼絲網(wǎng)、增設(shè)后澆帶、用麻袋蓄水養(yǎng)護(hù)、控制施工進(jìn)度等密不可分。

　　3 混凝土樓板施日期裂縫控制途徑

　　3．1 混凝土樓板施工期常見(jiàn)裂縫概念

　　混凝土樓板施工期常見(jiàn)裂縫主要是由于混凝土所含水分變化，化學(xué)反應(yīng)及溫度降低等因素引起體積縮?。椿炷潦湛s），由于鋼筋或相鄰部位的約束作用，收縮引起拉應(yīng)力，而混凝土的抗拉強(qiáng)度不高，產(chǎn)生開(kāi)裂。引起混凝土收縮的因素較為復(fù)雜，所以必須以系統(tǒng)的觀點(diǎn)進(jìn)行整體考慮，在施工期間應(yīng)采用系統(tǒng)的控制方法，克服混凝土失水和溫度變化作用，減少樓板裂縫的產(chǎn)生。

　　3．2 混凝土樓板施工期裂縫的主要控制途徑

　　從混凝土強(qiáng)度的角度來(lái)看，混凝土樓板出現(xiàn)裂縫控制的關(guān)鍵在于如何使各種作用產(chǎn)生的拉應(yīng)力小于混凝土的實(shí)際抗拉強(qiáng)度。

　　分析裂縫產(chǎn)生機(jī)理，可總結(jié)出混凝土樓板施工期裂縫因素主要關(guān)系途徑。[Page]

　　4 混凝土樓板裂縫控制措施

　　4．1 收縮裂縫

　　混凝土用于水泥水化所需的水量只有水泥重量約25％左右（即水灰比0，25），但因混凝土澆筑操作的需要，加人的水往往多出水化作用需要的幾倍，這些多余的水分蒸發(fā)產(chǎn)生體積收縮，稱為濕度收縮，同時(shí)水泥水化作用也會(huì)引起體積收縮，稱為自縮。這兩種收縮以濕度收縮尤為突出，收縮值和水泥品種、用量、拌和水量，骨料規(guī)格，振搗密實(shí)性及養(yǎng)護(hù)好壞等因素有關(guān)，施工中常見(jiàn)的混凝土收縮裂縫有塑性收縮裂縫，沉降收縮裂縫，干燥收縮裂縫。

　　（1）塑性收縮裂縫

　　塑性收縮裂縫多出現(xiàn)在干燥或刮風(fēng)天氣，裂縫多為中間寬，兩端漸細(xì)，且長(zhǎng)短不一，分布無(wú)規(guī)律，互不連貫，混凝土拌制后一段時(shí)間內(nèi)水泥的水化反應(yīng)激烈，分子鏈逐漸形成，出現(xiàn)泌水和體積縮小，多發(fā)生在攪拌后3－12h內(nèi)，終凝前較為明顯，又因混凝土處于塑性狀態(tài)，表面水分蒸出過(guò)快，產(chǎn)生急劇的體積收縮而產(chǎn)生裂縫，對(duì)混凝土樓板影響深度相對(duì)較大。

　?。?）沉降收縮裂縫

　　混凝土澆筑后，骨料顆粒沉落，水分上升，因受到鋼筋或大的粗骨料的阻擋，使混凝土相互分離，或因混凝土本身組成材料沉落不均造成開(kāi)裂，這類(lèi)裂縫多表現(xiàn)為沿鋼筋的縱向裂縫及表面龜裂，裂縫較淺較寬，通常在混凝土澆筑后發(fā)生，硬化后停止。

　　（3）于燥收縮裂縫

　　硬化混凝土在約束條件下的于縮也是樓板產(chǎn)生裂縫常見(jiàn)原因之一，因?yàn)轲B(yǎng)護(hù)不周，風(fēng)吹日曬，水泥水化和表面水分散失過(guò)快，而內(nèi)部濕度變化小，表面干縮受到內(nèi)部混凝土的約束引起拉應(yīng)力而導(dǎo)致表面開(kāi)裂。

　　4．2 溫度裂縫

　　混凝土樓板受環(huán)境溫度的影響，產(chǎn)生熱脹冷縮變形，當(dāng)變形受到約束，便會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力導(dǎo)致裂縫，混凝土施工早期由于內(nèi)外溫差過(guò)大引起內(nèi)約束裂縫，通常出現(xiàn)在混凝土表面，而由于平均降溫過(guò)大引起的外約束裂縫，多發(fā)生在施工后幾個(gè)月或更長(zhǎng)時(shí)間，多為貫穿裂縫，混凝土配合比及性能、環(huán)境條件、結(jié)構(gòu)、施工及養(yǎng)護(hù)條件等五個(gè)方面均可能導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生溫度收縮裂縫。

　　4．3 裂縫系統(tǒng)控制措施

　　（1）混凝土的材料、配合比、性能選擇方面

　　①選用低熱、干縮值小的水泥。②嚴(yán)格控制粗細(xì)骨料的含泥量及粗骨料粒徑，選用結(jié)構(gòu)致密、吸水率小、干縮值小的骨料。③嚴(yán)格控制混凝土配合比，降低水灰比及砂率，選用單位用水量低的混凝土。④摻用合適的減水劑，減少單位用水量。⑤摻用保水性能好、顆粒細(xì)的粉煤灰。⑤改善骨料級(jí)配，采用低流態(tài)混凝土。①選用具有熱膨脹系數(shù)小、導(dǎo)熱性好、比熱大、彈性模量低、徐變大、能微膨脹、干縮率小的混凝土。

　?。?）混凝土施工、澆筑工藝方面

　?、俳档桶韬纤⒋止橇系臏囟?，將澆筑時(shí)間安排在低溫季節(jié)或夜間，降低澆筑溫度。②加強(qiáng)模板及支撐剛度，模板用水均勻濕透，避免模板干燥吸水必要時(shí)可采用鋼模板。③在高溫季節(jié)施工時(shí)，應(yīng)縮短混凝土運(yùn)輸時(shí)間，加快混凝土人倉(cāng)覆蓋速度，縮短混凝土曝曬時(shí)間，對(duì)混凝土運(yùn)輸工具隔熱遮陽(yáng)等方法減少混凝土溫度回升。④采用高頻振搗器振搗，加強(qiáng)搗固，提高密實(shí)度。⑤混凝土澆筑后，及時(shí)覆蓋、灑水、必要時(shí)初凝前進(jìn)行二次搗固或終凝前表面進(jìn)行二次抹壓。⑤合理安排施工程序，避免樓板混凝土終凝初期，出現(xiàn)較大的施工荷載和震動(dòng)。

　　（3）混凝土養(yǎng)護(hù)方面

　?、俣净炷帘砻孢M(jìn)行保溫，延緩拆模時(shí)間。②加強(qiáng)混凝土養(yǎng)護(hù)，必要時(shí)采用麻袋覆蓋等儲(chǔ)水養(yǎng)護(hù)，同時(shí)要做到及時(shí)養(yǎng)護(hù)，適當(dāng)延長(zhǎng)養(yǎng)護(hù)時(shí)間。

　?。?）附加構(gòu)造措施

　?、佥^長(zhǎng)的樓板設(shè)置收縮縫，膨脹加強(qiáng)板帶或后澆帶，降低約束體剛度和體積，削弱溫度應(yīng)力。②在裂縫敏感部位，適當(dāng)配置溫度筋。

　　綜上所述，現(xiàn)澆混凝土樓板在施工期間所導(dǎo)致的裂縫，主要是由于材料選擇不當(dāng)和施工工藝不完善造成的，只要我們嚴(yán)格把好材料進(jìn)料關(guān)，系統(tǒng)控制施工工藝，嚴(yán)格操作程序，現(xiàn)澆混凝土樓板的裂縫問(wèn)題是可以得到解決的。