論混凝土樓面施工裂縫的成因和防治措施

　　[摘　要] 　結合工程實踐經(jīng)驗,分析了混凝土施工樓面裂縫形成的原因,提出了預防和控制的混凝土裂縫的措施,以確?；炷恋墓こ藤|量。

　　[關鍵詞] 　混凝土樓面;溫度裂縫;塑性裂縫;干縮裂縫;防治措施

　　長期以來,由于對混凝土裂縫問題認識上的偏差,或重視程度不高,混凝土開裂現(xiàn)象十分普遍,嚴重破壞了建筑物的外觀質量,給業(yè)主的心理造成不安全感。其次,從承載力角度而言,由早期裂縫發(fā)展而成的貫穿裂縫和深層裂縫改變混凝土的受力條件,降低結構的承載能力,影響建筑物的質量和運行安全性。第三,從耐久性角度出發(fā),混凝土結構體表面或內部發(fā)生的裂縫將對建筑物防水性、抗?jié)B性、鋼筋銹蝕性、化學侵蝕性等耐久性產(chǎn)生嚴重的危害,縮短建筑物的使用壽命。因此,施工中應盡可能采取有效的技術措施控制裂縫,使結構盡量不出現(xiàn)裂縫,或盡可能減少裂縫的數(shù)量和寬度,以確保工程質量。目前,泵送混凝土廣泛應用在多高層建筑及大體積混凝土中,達到了提高施工工效,節(jié)約施工成本的良好效果。但是,工程實踐表明,泵送混凝土屬于大流態(tài)性的混凝土,具有坍落度大、水泥用量多、含砂率高等特點,因此,在施工中產(chǎn)生裂縫的概率較高。特別是住宅工程樓板的裂縫發(fā)生后，往往會引起的投訴、糾紛、以及索賠要求等。現(xiàn)結合我公司大量施工實踐中的經(jīng)驗和教訓，以及裂縫的防治處理，介紹以施工為主、兼顧設計和材料原因分析樓面裂縫的綜合性防治及具體措施。對混凝土樓面施工裂縫產(chǎn)生的原因及防治措施進行探討。

　　一、設計中的重點加強部位

　　從住宅工程現(xiàn)澆樓板裂縫發(fā)生的部位分析，最常見、最普遍和數(shù)量最多的是房屋四周陽角處（含平面形狀突變的凹凸房屋陽角處）的房間在離開陽角1米左右，即在樓板的分離式配筋的負彎矩筋以及角部放射筋未端或外側發(fā)生45度左右的樓地面斜角裂縫，此通病在現(xiàn)澆樓板的任何一種類型的建筑中都普遍存在。其原因主要是混凝土的收縮特性和溫差雙重作用所引起的，并且愈靠近屋面處的樓層裂縫往往愈大。從設計角度看，現(xiàn)行設計規(guī)范側重于按強度考慮，未充分按溫差和混凝土收縮特性等多種因素作綜合考慮，配筋量因而達不到要求。而房屋的四周陽角由于受到縱、橫二個方向剪力墻或剛度相對較大的樓面梁約束，限制了樓面板混凝土的自由變形，因此在溫差和混凝土收縮變化時，板面在配筋薄弱處（即在分離式配筋的負彎矩筋和放射筋的未端結束處）首先開裂，產(chǎn)生45度左右的斜角裂縫。雖然樓地面斜角裂縫對結構安全使用沒有影響，但在有水源等特殊情況下會發(fā)生滲漏缺陷，容易引起住戶投訴，是裂縫防治的重點。根據(jù)上面的原因分析，我公司在近幾年的圖紙會審中，十分注意建議業(yè)主和設計單位對四周的陽角處樓面板配筋進行加強，負筋不采用分離式切斷，改為沿房間（每個陽角僅限一個房間）全長配置，并且適當加密。幾年來的實踐充分證明，凡采納或按上述設計的房屋，基本上不再發(fā)生45度斜角裂縫，已能較滿意地解決好樓板裂縫中數(shù)量最多的主要矛盾，效果顯著。[Page]

　　二、裂縫形成的原因和防止措施

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　　1、裂縫形成的原因

　　混凝土是熱的不良導體,傳熱很慢,混凝土澆筑后，在混凝上硬化初期,水泥的水化熱使混凝土內部溫度升高，一般每100Kg水泥可使混凝土溫度升高10℃左右,加上混凝土的入模溫度,在2～3d內，混凝土內部溫度可達50～80℃,造成內外溫差很大,形成溫度梯度,而混凝土的線膨脹系數(shù)約為10*10-6/℃即溫度每升高或降低10℃，混凝土會產(chǎn)生0.01%的線膨脹或收縮。經(jīng)驗表明，在無風天氣，混凝土表面溫度與環(huán)境氣溫之差大于25℃時，即出現(xiàn)肉眼可見的溫差收縮裂縫。裂縫寬度一般在0.5 mm左右。裂縫走向無規(guī)律性,有在構件表面較淺范圍內的,有深入到構件內部較深的,深進和貫穿的溫度裂縫對混凝土有很大的破壞性。

　　2、防止措施

　　1) 在材料方面

　　嚴格控制混凝土原材料,降低水泥水化熱。選用中熱和低熱的水泥品種是控制混凝土溫度升高的根本方法;選擇合適的骨料級配,增強混凝土的和易性,有效地控制混凝土的溫度升高,在施工條件允許的情況下,盡量選擇粒徑較大、級配良好的粗骨料;摻加適量的外加劑或摻和料,如木質素磺酸鈣減水劑、粉煤灰等,優(yōu)化混凝土配合比,改善混凝土的性能,從而降低水化熱。

　　2) 在施工、設計方面

　　a) 控制混凝土的出機溫度。對混凝土出機溫度影響最大的是石子與砂的溫度,采用預冷骨料、遮陽防曬、灑水降溫。運輸時,對運輸車進行遮陽防曬和保溫措施。

　　b)   掌握好混凝土澆筑時間。合理部署施工,盡量避免在炎熱天氣澆筑大體積混凝土,控制混凝土的澆筑溫度,減少結構的內外溫差。[Page]

　　c)   及時對混凝土進行保溫、保濕養(yǎng)護。盡量減少混凝土的暴露面和暴露時間,避免夏季遭受暴曬,防止冬季經(jīng)受寒潮沖擊,延緩混凝土的降溫速率。

　　d)   改善邊界約束和構造設計。當大體積混凝土結構尺寸過大時,為防止水化熱的大量積聚,在進行結構設計時,可在適當位置設置后澆帶,降低混凝土每次澆筑的蓄熱量。其次在結構的孔洞周圍,變截面處以及底板、頂板與墻的轉角處,配制溫度鋼筋,改善應力集中,防止裂縫出現(xiàn);同時為了消除邊界約束而引起的溫度引力,應在與邊界約束的接觸面設置滑動層,以消除嵌固,減少約束。

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　　1、裂縫形成的原因

　　a） 塑性沉降裂縫

　　在新拌混凝土中，骨料顆粒懸浮在一定稠度的膠結材漿體中，由于普通混凝土的漿體密度低于骨料，因而骨料在漿體中有下沉趨勢。而漿體中水泥顆粒密度又大于粉煤灰并遠大于水，從而使?jié){體中的粉煤灰與水向上漂移而產(chǎn)生沉降與離析、泌水現(xiàn)象。骨料下沉和水分上升會在水平鋼筋底部和粗骨料底部積聚水分，干后形成空隙，還會使混凝土接近表面的部份由于粉煤灰組分多而降低強度。當下沉的固體顆粒遇到水平鋼筋或受到側面模板的摩擦阻力時，就會與周圍的混凝土形成沉降差，在混凝土頂部表面形成塑性沉降裂縫?；炷恋奶涠仍酱螅揭装l(fā)生塑性沉降裂縫。[Page]

　　b） 塑性收縮裂縫

　　混凝土在初凝前由于水分蒸發(fā)、混凝土內部水分不斷向表面遷移，形成混凝土在塑性階段體積收縮。一般混凝土的塑性收縮約為1%，坍落度大的混凝土（大流動性混凝土）的塑性收縮量可達2%。當施工時溫度高，相對濕度低時，混凝土內部水分向表面遷移供應不上蒸發(fā)量的情況下，混凝土表面失水干縮受下面混凝土的約束，表面會出現(xiàn)不規(guī)則的塑性收縮裂縫。此種塑性收縮裂縫在混凝土初凝前及時抹壓或二次振搗可以愈合，如不及時處理并蓄水養(yǎng)護，可能發(fā)展為貫通性有害裂縫。近年廣泛采用泵送混凝土施工，為便于泵送與澆筑，現(xiàn)場任意加水現(xiàn)象時有發(fā)生。加水不僅使水灰比變大，降低混凝土強度，且極易產(chǎn)生塑性收縮裂縫，工地對此嚴加控制。

　　2、 防止措施

　　a)   要控制混凝土單位用水量在170 kg/ m3 以下,水灰比小于0.6 ,在滿足施工要求時,盡可能減少坍落度。

　　b)   摻加適量質量良好的泵送劑及摻合料,可有效改善混凝土的性能和降低沉陷。

　　c)   混凝土攪拌時間要適當,時間過短或過長都會造成拌合物均勻性變壞而增大沉陷。

　　d)   混凝土澆筑時,下料不宜太快,防止堆積或振搗不充分。

　　e)   混凝土應振搗密實,一次振搗時間為15～30 s ,在柱、梁、墻和板的變截面處宜分層澆筑、振搗,在混凝土澆筑1～1.5 h后,混凝土尚未凝結之前,對混凝土進行兩次復振,以排除混凝土因泌水在粗骨料水平鋼筋下部產(chǎn)生的水分和空隙,改善混凝土和鋼筋的握裹力,消除混凝土沉降裂縫。

　　f)   在炎熱的夏季和大風天氣,為防止水分激烈蒸發(fā)形成內外硬化不均和異常收縮引起裂縫,應采取緩凝和覆蓋。

　?。ㄈ┧湛s及干躁收縮裂縫

　　1、裂縫形成的原因

　　a)水化收縮及自生干縮裂縫

　　水泥在水化反應過程中，水化產(chǎn)物的絕對體積同水化前的水泥與水的體積之和相比有所減少的現(xiàn)象稱水化收縮。硅酸鹽水泥的水化收縮量約為1%-2%。水化收縮在初凝前表現(xiàn)為漿體的宏觀體積收縮，初凝后則在已形成的水泥石骨架內生成孔隙。在水泥繼續(xù)水化過程中不斷消耗水分導致毛細孔中自由水減少，濕度降低，在外部養(yǎng)護水供應不充分的情況下，混凝土內部產(chǎn)生自干燥現(xiàn)象，由自干燥作用導致毛細孔內產(chǎn)生負壓，引起混凝土內自干燥收縮。由于常態(tài)混凝土的水膠比較高，混凝土內有較為充裕的水分，在養(yǎng)護較好的情況下毛細管中很少出現(xiàn)缺水干燥現(xiàn)象，因而很少發(fā)生自生干燥收縮。對于水膠比小于0.35的混凝土，初凝后水化收縮與自生干縮率可達0.01%-0.03%,據(jù)日本Tazawa的實驗,水膠比0.2的加硅粉混凝土，2d自生干縮即高達0.05%。因此，對于水膠比低的混凝土，應在初凝時水泥石結構未到很密實的情況下及時飽水養(yǎng)護，否則極易產(chǎn)生混凝土自內而外的自生干縮裂縫。

　　b)干燥收縮裂縫

　　混凝土工程在硬化后，內部的游離水會由表及里逐漸蒸發(fā)失水，導致混凝土由表及里逐漸產(chǎn)生干燥收縮。在約束條件下，當收縮變形量導致的收縮應力大于混凝土的抗拉強度時，混凝土就會出現(xiàn)由表及里的干燥收縮裂縫?；炷恋母稍锸湛s是從施工階段撤除養(yǎng)護開始的，早期的干燥收縮裂縫比較細微，往往不為人們所注意。隨著時間推移，混凝土的蒸發(fā)量和干燥收縮量逐漸增大，裂縫也逐漸明顯起來。一般混凝土90d干燥率為0.04%-0.06%，流動性混凝土為0.06%-0.08%，這是混凝土結構較普遍地發(fā)生裂縫的主要原因。干燥收縮裂縫在潮濕條件下可以逐漸縮減愈合，因此如果裂縫寬度不大于規(guī)定指標，對結構不致構成危害。

　　2、防止措施

　　1)   在材料方面[Page]

　　a)   水泥:水泥應符合國家現(xiàn)行標準《普通硅酸鹽水泥》(GB175-1999) 、《礦渣硅酸鹽水泥、火山灰硅酸鹽水泥及粉煤灰硅酸鹽水泥》(GB1344-1999)。水泥顆粒越細,硬化時收縮越大,摻混合材料的硅酸鹽水泥配置的混凝土比用普通水泥配置的混凝土干縮率大,按收縮值排序為:礦渣水泥> 普通硅酸鹽水泥> 粉煤灰硅酸鹽水泥,因此在滿足混凝土配合比設計要求的前提下盡可能采用中、低熱水泥,降低水泥用量。

　　b)   粗骨料:粗骨料最大粒徑應滿足結構鋼筋凈間距和泵送管徑要求,粒徑增大可減少用水量、水泥用量,從而可以減少混凝土自身收縮。粗骨料必須是連續(xù)級配,其針片狀顆粒含量不宜大于10 % ,以保證混凝土的可泵性。

　　c)   細骨料:細骨料級配應合理,并優(yōu)先選用中砂,控制云母、硫化物、有機質、粘土、淤泥等有害物質含量,降低混凝土收縮。

　　d)   減水劑和摻合料:泵送混凝土中摻入減水劑,在水灰比不變的情況下,減少水泥用量,降低混凝土收縮?；炷林袚饺敕勖夯摇⒌V渣粉、沸石粉等摻合料可以增加混凝土密實度,提高可泵性。

　　2) 在施工方面

　　a)   采用二次抹壓技術,即在混凝土初凝前在混凝土表面進行二次抹壓,消除混凝土干縮、沉縮和塑性收縮發(fā)生的表面裂縫,增加混凝土的密實度,但是,二次抹壓時間必須掌握恰當,過早抹壓沒有效果,過晚抹壓混凝土已進入初凝狀態(tài),失去塑性,消除不了混凝土表面已出現(xiàn)的裂縫。

　　b)在混凝土澆筑完畢后及時覆蓋塑料薄膜或濕草袋,對混凝土進行保濕養(yǎng)護,接縫處搭接蓋嚴,避免混凝土水分蒸發(fā),保持混凝土表面處在濕潤狀態(tài)下養(yǎng)護,混凝土終凝后繼續(xù)澆水養(yǎng)護7 d。

　　c)混凝土經(jīng)過二次抹壓初凝后,輕微灑水潤濕,混凝土終凝后每天分幾次澆水養(yǎng)護,保持水浸潤混凝土表面7d。

　　d)為防止墻柱、梁等的側模板過早拆卸,導致混凝土表面產(chǎn)生干燥收縮裂縫,應在表面刷養(yǎng)護液。

　　（四）施工裂縫

　　1、裂縫形成的原因

　　a）振搗工藝不當發(fā)生的裂縫

　　振搗不足部位混凝土構造比較疏松，拆模后易出現(xiàn)蜂窩、麻面，過振部位則粗骨料下沉，表面泌漿、泌水，中間砂漿富集，易由表及里發(fā)生塑性裂縫和干燥裂縫。有時工地為減少拆、裝泵管次數(shù)，將混凝土拌合物集中卸下，用振搗器趕料，使大量漿體被趕走，粗骨留在原處，導致混凝土結構失勻，漿體多的部位易出現(xiàn)塑性收縮裂縫和干燥裂縫。

　　b）養(yǎng)護不足引起的裂縫

　　混凝土澆筑后如不及時養(yǎng)護，易產(chǎn)生塑性收縮裂縫和早期干燥裂縫，特別是水泥用量大的高強度等級混凝土和高溫、干燥氣候條件下澆筑的平板結構混凝土，如不及時養(yǎng)護，極易出現(xiàn)早期收縮裂縫。在烈日暴曬和大風天氣，混凝土澆筑后如不及時覆蓋養(yǎng)護，有時混凝土表面較快硬結，形成一層硬皮，硬皮上的裂縫已經(jīng)抹壓不動，而下部混凝土還未達到初凝。春寒大風時期也會出現(xiàn)類似現(xiàn)象。這種情況，只有通過二次振搗后，及時覆蓋養(yǎng)護加以解決。養(yǎng)護不足不僅表現(xiàn)在養(yǎng)護時間達不到規(guī)范規(guī)定的天數(shù)，例如有的工地并不覆蓋保濕養(yǎng)護，只是一天澆兩三次水，混凝土同樣處于養(yǎng)護不足狀態(tài)。

　　c） 預埋線管處的裂縫

　　預埋線管，特別是多根線管的集散處是混凝土截面受到較多削弱，從而引起應力集中，容易導致裂縫發(fā)生的薄弱部位。當預埋線管的直徑較小，并且房屋的開間寬度也較小，同時線管的敷設走向又不垂直于混凝土的收縮和受拉方向時，一般不會發(fā)生樓面裂縫。反之，當預埋線管的直徑較大，開間寬度也較大，并且線管的敷設走向又垂直于混凝土的收縮和受拉力向時，就很容易發(fā)生樓面裂縫。

　　d） 施工荷載裂縫

　　目前在主體結構的施工過程中，普遍存在著質量與工期之間的較大矛盾。一般主體結構的樓層施工速度平均為5-7天左右一層，最快時甚至不足5天一層。因此當樓層混凝土澆筑完畢后不足24小時的養(yǎng)護時間，就忙著進行鋼筋綁扎、材料吊運等施工活動，這就給大開間部位的房間雪上加霜。除了大開間的混凝土總收縮值較小開間要大的不利因素外，更容易在強度不足的情況下受材料吊卸沖擊振動荷載的作用而引起不規(guī)則的受力裂縫。并且這些裂縫一旦形成，就難于閉合，形成永久性裂縫，這種情況在高層住宅主體快速施工時較常見。

　　2、防止措施

　　a）加強教育和管理，作好技術交底，使全體操作人員掌握正確的操作工藝。

　　b）主體結構的施工速度不能強求過快，樓層混凝土澆筑完后的必要養(yǎng)護（一般不宜少于24小時）必須獲得保證。主體結構階段的樓層施工速度宜控制在6-7天一層為宜，以確保樓面混凝土獲得最起碼的養(yǎng)護時間。

　　c）科學安排樓層施工作業(yè)計劃，在樓層混凝土澆筑完畢的24小時以前，可限于做測量、定位、彈線等準備工作，最多只允許暗柱鋼筋焊接工作，不允許吊卸大宗材料，避免沖擊振動。24小時以后，可先分批安排吊運少量小批量的暗柱和剪力墻鋼筋進行綁扎活動，做到輕卸、輕放，以控制和減小沖擊振動力。第3天方可開始吊卸鋼管等大宗材料以及從事樓層墻板和樓面的模板正常支模施工。

　　d）在模板安裝時，吊運（或傳遞）上來的材料應做到盡量分散就位，不得過多地集中堆放，以減少樓面荷重和振動。

　　e） 對計劃中的臨時大開間面積材料吊卸堆放區(qū)域部位（一般約40平方米左右）的模板支撐架在搭設前，就預先考慮采用加密立桿（立桿的縱、橫向間距均不宜大于800毫米）和擱柵增加模板支撐架剛度的加強措施，以增強剛度，減少變形來加強該區(qū)域的抗沖擊振動荷載，并應在該區(qū)域的新筑混凝土表面上鋪設舊木模加以保護和擴散應力，進一步防止裂縫的發(fā)生。

　　f） 線管在敷設時應盡量避免立體交叉穿越，交叉布線處可采用線盒，同時在多根線管的集散處宜采用放射形分布，盡量避免緊密平行排列，以確保線管底部的混凝土灌筑順利和振搗密實。并且當線管數(shù)量眾多，使集散口的混凝土截面大量削弱時，宜按予留孔洞構造要求在四周增設上下各2Φ12的井字形抗裂構造鋼筋。[Page]

　　g）加強對樓面混凝土的養(yǎng)護

　　混凝土的保濕養(yǎng)護對其強度增長和各類性能的提高十分重要，特別是早期的妥善養(yǎng)護可以避免表面脫水并大量減少混凝土初期伸縮裂縫發(fā)生。但實際施工中，由于搶趕工期和澆水將影響彈線及施工人員作業(yè)，因此樓面混凝土往往缺乏較充分和較足夠的澆水養(yǎng)護延續(xù)時間。為此，施工中必須堅持覆蓋麻袋或草包進行一周左右的妥善保濕養(yǎng)護，并建議采用噴hl等品種和養(yǎng)護液進行養(yǎng)護，達到降低成本和提高工效，并可避免或減少對施工的影響。

　　三、裂縫處理

　　在裂縫出現(xiàn)后,應結合具體的施工工藝、地理環(huán)境、材料條件尋求引發(fā)裂縫的主次原因,從而便于采取合理的補救措施。一般上從裂縫的外觀現(xiàn)象著手，比如：裂縫的寬度、長度；裂縫是否貫通；表面是否有抹面層、保護層和外部情況，如出現(xiàn)裂縫的部位，有無潮氣或漏水（水質或水壓）情況、周圍的氣象條件等。按這些調查結果，再根據(jù)耐久性或防水性判斷，依據(jù)有關修補的依據(jù)選擇切實合理有效的修復方法，那么裂縫問題就迎刃而解了。要根治裂縫必須要了解有關修補的依據(jù)才能合理選擇有效的修復辦法。

　　我國《混凝土結構設計規(guī)范》上規(guī)定了鋼筋混凝土構件裂縫寬度允許值，目前裂縫常用的治理方法有以下幾種：

　　1、表面修補法。適用于裂縫寬度小于0．2毫米的對承載能力無影響的表面及深進裂縫，以及大面積細裂縫防滲漏水的處理。一般做法：將裂縫附近或沿裂縫鑿成深15－20毫米、寬150－200毫米的凹槽，有抹灰層的鑿去抹灰層，掃凈并撒水濕潤。槽內碳水泥砂漿或瀝青油膏等。嵌補完后恢復抹灰層。

　　2、壓力灌漿法。 壓力灌漿法系用壓漿泵將膠結料壓入裂縫中，由于其凝結、硬化而起到補縫作用，以恢復結構的整體性。此種方法適用于對結構整體性有影響，或有防水、防滲要求的裂縫修補。常用的灌漿材料有水泥和化學材料，可按裂縫的性質、寬度以及施工條件等具體情況選用。一般對寬度大于0．5毫米的裂縫，可采用水泥灌漿；寬度小于0．5毫米的裂縫，或較大的溫度收縮裂縫，宜采用化學灌漿。

　　3、結構加固法 適應于對整體性、承載能力有較大影響的深進及貫穿性裂縫的固處理。裂縫寬度一般在1-3毫米之間。一般方法有：一加設鋼筋混凝土圍套。二加鋼套箍。三設置預應力拉桿。

　　4、綜合加固補強法 對寬度大于3毫米的裂縫往往有構造上的缺陷，此時已不能單純的使用那一種修補方法。一般多并用構造上的強加固方法。

　　四、結語

　　從上面的分析可以看出，許多因素都可以導致混凝土產(chǎn)生不同程度的裂縫，由于混凝土是多元、多相、非勻質的復合材料，因而從開始施工就會發(fā)生骨料下沉，漿體上浮和振搗不當局部漿體富集現(xiàn)象，因此，要有效控制混凝土裂縫，必須從結構設計、混凝土原材料到施工工藝、養(yǎng)護等每一步都盡少出現(xiàn)失誤或不當。在混凝土常見的裂縫中，大多數(shù)發(fā)生在施工階段或出現(xiàn)在工程正式交付使用以前，因此施工過程中對于混凝土工程的裂縫控制是非常重要的

　　參考文獻：

　　1、王鐵夢著. 工程結構裂縫控制，北京：中國建筑工業(yè)出版社，1997

　　2、傅沛興. 混凝土裂縫原因分析，鋼筋混凝土結構裂縫控制指南,北京.化學工業(yè)出版社.2004

　　3、邵英秀,張青. 建筑工程質量事故分析[M] . 北京:機械工業(yè)出版社,2003

　　4、曹同方. 商品混凝土早期裂縫的成因及預防措施[J ] . 混凝土,2000 , (5)

　　5、趙文俊,工葆霞. 預拌泵送混凝土施工中裂縫控制措施[J ] . 施工技術,2001 ,30(5) :11212

　　6、林建寧等. 泵送混凝土施工裂縫的成因和防止[J ] . 混凝土,2000 , (5) :15218