论文部分内容阅读
摘要：现浇混凝土楼（屋）面板是现代建筑的主要结构形式之一，其结构整体性好、安全性能高，但设计和施工等因素的影响以及混凝土自身的抗拉强度低而容易产生裂缝。因此必须采取措施预防及控制裂缝的发生。文章归纳了裂缝的类型及成因和预防控制措施。
关键词：现浇混凝土楼板；裂缝类型；成因；预防控制
中图分类号：TV331文献标识码： A
在房屋建筑工程中，现浇混凝土楼（屋）面板是现代建筑的主要结构形式之一，与预制混凝土板相比其结构有较好的整体刚度，抗不均匀沉降性强，结构安全性高，对结构抗震有利。虽然投入较大，但随着人们生活水平的不断增长和对安全意识的不断提高，在房屋建筑工程中，越来越多的使用现浇混凝土楼(屋)面板，有些地区已明确规定在房屋建设中不准使用预制混凝土板作为承重构件。但是由于设计和施工等因素的影响，以及混凝土自身抗拉强度低、抗变形能力差、受拉时容易产生裂缝，当裂缝宽度超过一定程度时，就要影响建筑的使用功能。
一、现浇混凝土板裂缝的类型及产生的主要成因
混凝土裂缝按形成原因可分为外荷载作用引起的结构性裂缝和受变形变化引起的变形裂缝两大类。前者是结构受外荷载作用引起，通过合理的结构选型及配筋，基本能避免产生结构性裂缝；后者主要由于材料本身性质，构造措施不足，施工管理不善和温差变化、不均匀沉降等多种原因引起。混凝土开裂多数裂缝属这种裂缝。而裂缝发生的部位最常见是在楼板的阳角，多种原因引起。混凝土开裂多数裂缝属这种裂缝。而裂缝发生的部位最常见是在楼板的阳角，其主要原因是混凝土的收缩特性和温差的作用。同时，由于楼板阳角受到四周刚度较大的构件(梁体或剪力墙)的约束，限制了混凝土楼板的自由变形，因而在温差和混凝土收缩变化时，楼板阳角处容易产生裂缝。常见的混凝土楼板裂缝的类型及成因主要有以下几种情况：
1．混凝土收缩变形引起的裂缝
混凝土收缩裂缝根据其形成的时间分为硬化前、硬化中和硬化后裂缝；初凝和终凝阶段是混凝土胶结硬化的重要过程，也是裂缝的多发期，其龟裂就是常见裂缝之一。同时，混凝土因硬化而体积缩小，楼板四周受支座梁体的约束而不能自由伸展，当收缩引起板产生的约束力超过一定程度时，早期混凝土强度极低又不足以抵抗，就会在板应力相对较集中的板角处开裂，其走向与板的对角线相垂直。引起裂缝的原因包括：混凝土水泥用量、含水量、水灰比、坍落度等过大，骨料级配差；振捣不实或混凝土浇筑后气温高未及时养护或养护不到位，风吹日晒后表面水分蒸发过快而急剧收缩开裂等。一般商品混凝土的收缩量要比现场搅拌混凝土大。现浇混凝土楼板未能连续浇灌而设置施工缝后，新旧混凝土间形成接缝，如处理不当，也容易因收缩而发生裂缝。
2．环境温度变化引起的裂缝
混凝土线膨胀系数约为10×10－6/℃，即温度每升高或降低10℃，混凝土会产生0.01%的线膨胀或收缩，即热胀冷缩变形。环境温度变化影响了楼板及梁的变形与开裂，一般板的厚度远小于梁高，板全截面随气温的变化而变化，而梁的截面高则大于板厚，温差变形则大大滞后于板，特别是急冷急热后尤为明显。如气温骤降或曝晒后突受雨淋冷却时，板收缩量突然变大而梁则大大滞后，使板收缩时受梁的限制产生拉应力而开裂，板长度越大，越易出现垂直于板长边的贯穿裂缝。而当气温急剧升高时，板发生膨胀，而梁变形滞后则限制板的膨胀，使梁受拉，致梁侧产生竖向裂缝，有时包围梁腹截面。梁裂缝也可常见于屋面板隔热差而板下通风良好，夏季时板面温度极高而板下温度较低这种大温差情况。
3．不均匀沉降引起的裂缝
由于沉降缝或伸缩缝的设置，往往给建筑物处理及使用带来麻烦，较容易引起渗漏，所以一些建筑物没有设置必要的变形缝。当基础沉降不均匀时，特别是对沉降相当敏感的框架结构，容易在不均匀沉降的相邻柱位处产生沉降裂缝，同时墙体也会在相应部位开裂。另外，转角角柱处也是不均匀沉降开裂的多发区。
4．应力集中引起的裂缝
主要出现在转角处或结构刚度突变的地方。当平面布局凹凸较多时，转角也较多，转角处由于刚度突变形成薄弱部位，当受到混凝土收缩、温度变化或少许沉降差影响时，易产生集中剪拉应力而开裂。切角裂缝一般不会引起墙体开裂。
5．预埋管线引起的线管裂缝
一些地区习惯于将PVC电线管预埋于楼板结构中，且线管多层交差重叠，施工时为方便线管固定，将其绑扎在板底钢筋上，造成混凝土浇灌后钢筋与混凝土失去有效的结合，该处板的有效厚度大大减少，形成楼板的抗拉、抗弯薄弱点。在秋冬季节气温变化大、空气干燥、湿度低等多种不利因素影响下，混凝土收缩加剧，导致楼板产生较大的内拉应力，于是在电线管预埋处的薄弱位置发生开裂，使内拉应力得以释放。通常裂缝位于PVC线管处，缝宽约0.2～1.2㎜，且贯通板厚。
二、裂缝的预防和控制
根据裂缝产生的原因及多发部位情况，在工程设计中采用合理的措施，必然能预防及控制楼板裂缝的发生，从而加强混凝土楼板的抗裂性。
1．建筑结构设计
平面布置上应尽量减少凹凸现象，必要时设置变形缝。减少结构在平面内和上下层间的刚度突变，避免由此引起板角等薄弱部位的剪拉力集中，造成板剪拉开裂。当不可避免时，应局部处理加强，逐渐过渡。
2．控制变形减少沉降量
工程设计中往往重视结构承载力验算，而忽视变形和沉降，由于变形或沉降差，楼板才会发生沉降裂缝和切角裂缝。一些地基地质条件差，沉降变形大的建筑，产生裂缝的现象比地质条件好、沉降量小的多得多。如支承于持力层较好的强风化土或变形小的残积土等土层，或者以端承桩为基础的建筑，其沉降量很小，裂缝较少出现。而一些持力层较差的地质由于基础沉降量大，而易产生不均匀沉降，时常有楼板开裂的现象发生。所以，对地基地质条件较差的建筑物，除应满足结构承载力要求外，控制沉降变形是基础设计应考虑的关键因素。
3．设置后浇带
后浇带是施工期间保留的临时性温度收缩变形缝，是一种专业留设的特殊施工缝。当楼板结构长度超过40m～45m而不设缝，高低层相差大或地基变形大等可能导致沉降差时，适当设置后浇带，可以消除早期收缩和沉降差。对超长板，后浇带间距宜控制在25m～30m间，为消除沉降差而设置的后浇带，应根据功能性质，从首层到天面层逐层设置，有地下室的也应包含地下室剪力墙设置，并于主体结构（含砖砌体等主要荷载）完成后再浇筑后浇带。
4．刚体变化較大的地方增加负筋及板厚
在凹凸变化较大处或框剪结构的剪力墙周围，特别是剪力墙的楼梯间或电梯井周边，其刚度远大于周边结构，极易因剪拉应力集中而使剪力墙周围板块产生剪拉开裂。采用周边板块加大板厚，加大配筋率、配置双层双向钢筋等技术措施，可有效抵抗刚度突变产生的剪拉应力，避免产生裂缝。
5．增加构造钢筋及合理配置钢筋，能明显改善混凝土性能及控制裂缝的产生和扩展。并对一些薄弱部位进行加强处理。
（1）在板阳角部分配置抗拉钢筋，以减少产生切角裂缝。板周边配置负筋，但不足以抵抗因变形引起的板角集中拉应力，在板角增加抗拉放射筋（面筋），位置与产生裂缝的拉力作用方向一致，以角柱外角为极点，成放射状布置，钢筋全部锚固于角柱内，可用9φ8＠100或9φ10＠100，长度可接近板的中线，不宜小于2100，一旦太短，切角裂缝会外移至放射筋外围。如果角板跨度较小，也可配双层双向钢筋。
（2）屋面板及梁由于受温差的影响较大，较易因温差骤变而产生温度裂缝。可适当减少板分布钢筋间距，如采用φ6＠200。另外，屋面框架梁腹板高大于300时，每侧应增加纵向构造钢筋，钢筋直径不小于φ12，间距不大于200，相应可减少屋面梁产生横向裂缝。
三、裂缝处理
虽然一般的非结构性裂缝对结构安全不构成威胁，但会在一定程度上影响使用，对此可作修补。应根据裂缝的性质，区分处理，确保修补后裂缝不再扩展，基本根治。对非结构性裂缝，为防止裂缝处钢筋受空气侵蚀，确保钢筋密封及使用寿命，可以使用封缝胶在板底封缝，再用高强结构胶进行灌缝（可视结构胶胶性进行自由渗透或压力灌浆），并根据需要在结构受力面粘贴高强碳纤维（宽400），可以达到标本根治。
总之，要提高混凝土楼板抗裂性能，预防和控制裂缝的发生，需要从混凝土采取措施给以控制，做到预防为主，防治结合，才能得到满意的效果。
关键词：现浇混凝土楼板；裂缝类型；成因；预防控制
中图分类号：TV331文献标识码： A
在房屋建筑工程中，现浇混凝土楼（屋）面板是现代建筑的主要结构形式之一，与预制混凝土板相比其结构有较好的整体刚度，抗不均匀沉降性强，结构安全性高，对结构抗震有利。虽然投入较大，但随着人们生活水平的不断增长和对安全意识的不断提高，在房屋建筑工程中，越来越多的使用现浇混凝土楼(屋)面板，有些地区已明确规定在房屋建设中不准使用预制混凝土板作为承重构件。但是由于设计和施工等因素的影响，以及混凝土自身抗拉强度低、抗变形能力差、受拉时容易产生裂缝，当裂缝宽度超过一定程度时，就要影响建筑的使用功能。
一、现浇混凝土板裂缝的类型及产生的主要成因
混凝土裂缝按形成原因可分为外荷载作用引起的结构性裂缝和受变形变化引起的变形裂缝两大类。前者是结构受外荷载作用引起，通过合理的结构选型及配筋，基本能避免产生结构性裂缝；后者主要由于材料本身性质，构造措施不足，施工管理不善和温差变化、不均匀沉降等多种原因引起。混凝土开裂多数裂缝属这种裂缝。而裂缝发生的部位最常见是在楼板的阳角，多种原因引起。混凝土开裂多数裂缝属这种裂缝。而裂缝发生的部位最常见是在楼板的阳角，其主要原因是混凝土的收缩特性和温差的作用。同时，由于楼板阳角受到四周刚度较大的构件(梁体或剪力墙)的约束，限制了混凝土楼板的自由变形，因而在温差和混凝土收缩变化时，楼板阳角处容易产生裂缝。常见的混凝土楼板裂缝的类型及成因主要有以下几种情况：
1．混凝土收缩变形引起的裂缝
混凝土收缩裂缝根据其形成的时间分为硬化前、硬化中和硬化后裂缝；初凝和终凝阶段是混凝土胶结硬化的重要过程，也是裂缝的多发期，其龟裂就是常见裂缝之一。同时，混凝土因硬化而体积缩小，楼板四周受支座梁体的约束而不能自由伸展，当收缩引起板产生的约束力超过一定程度时，早期混凝土强度极低又不足以抵抗，就会在板应力相对较集中的板角处开裂，其走向与板的对角线相垂直。引起裂缝的原因包括：混凝土水泥用量、含水量、水灰比、坍落度等过大，骨料级配差；振捣不实或混凝土浇筑后气温高未及时养护或养护不到位，风吹日晒后表面水分蒸发过快而急剧收缩开裂等。一般商品混凝土的收缩量要比现场搅拌混凝土大。现浇混凝土楼板未能连续浇灌而设置施工缝后，新旧混凝土间形成接缝，如处理不当，也容易因收缩而发生裂缝。
2．环境温度变化引起的裂缝
混凝土线膨胀系数约为10×10－6/℃，即温度每升高或降低10℃，混凝土会产生0.01%的线膨胀或收缩，即热胀冷缩变形。环境温度变化影响了楼板及梁的变形与开裂，一般板的厚度远小于梁高，板全截面随气温的变化而变化，而梁的截面高则大于板厚，温差变形则大大滞后于板，特别是急冷急热后尤为明显。如气温骤降或曝晒后突受雨淋冷却时，板收缩量突然变大而梁则大大滞后，使板收缩时受梁的限制产生拉应力而开裂，板长度越大，越易出现垂直于板长边的贯穿裂缝。而当气温急剧升高时，板发生膨胀，而梁变形滞后则限制板的膨胀，使梁受拉，致梁侧产生竖向裂缝，有时包围梁腹截面。梁裂缝也可常见于屋面板隔热差而板下通风良好，夏季时板面温度极高而板下温度较低这种大温差情况。
3．不均匀沉降引起的裂缝
由于沉降缝或伸缩缝的设置，往往给建筑物处理及使用带来麻烦，较容易引起渗漏，所以一些建筑物没有设置必要的变形缝。当基础沉降不均匀时，特别是对沉降相当敏感的框架结构，容易在不均匀沉降的相邻柱位处产生沉降裂缝，同时墙体也会在相应部位开裂。另外，转角角柱处也是不均匀沉降开裂的多发区。
4．应力集中引起的裂缝
主要出现在转角处或结构刚度突变的地方。当平面布局凹凸较多时，转角也较多，转角处由于刚度突变形成薄弱部位，当受到混凝土收缩、温度变化或少许沉降差影响时，易产生集中剪拉应力而开裂。切角裂缝一般不会引起墙体开裂。
5．预埋管线引起的线管裂缝
一些地区习惯于将PVC电线管预埋于楼板结构中，且线管多层交差重叠，施工时为方便线管固定，将其绑扎在板底钢筋上，造成混凝土浇灌后钢筋与混凝土失去有效的结合，该处板的有效厚度大大减少，形成楼板的抗拉、抗弯薄弱点。在秋冬季节气温变化大、空气干燥、湿度低等多种不利因素影响下，混凝土收缩加剧，导致楼板产生较大的内拉应力，于是在电线管预埋处的薄弱位置发生开裂，使内拉应力得以释放。通常裂缝位于PVC线管处，缝宽约0.2～1.2㎜，且贯通板厚。
二、裂缝的预防和控制
根据裂缝产生的原因及多发部位情况，在工程设计中采用合理的措施，必然能预防及控制楼板裂缝的发生，从而加强混凝土楼板的抗裂性。
1．建筑结构设计
平面布置上应尽量减少凹凸现象，必要时设置变形缝。减少结构在平面内和上下层间的刚度突变，避免由此引起板角等薄弱部位的剪拉力集中，造成板剪拉开裂。当不可避免时，应局部处理加强，逐渐过渡。
2．控制变形减少沉降量
工程设计中往往重视结构承载力验算，而忽视变形和沉降，由于变形或沉降差，楼板才会发生沉降裂缝和切角裂缝。一些地基地质条件差，沉降变形大的建筑，产生裂缝的现象比地质条件好、沉降量小的多得多。如支承于持力层较好的强风化土或变形小的残积土等土层，或者以端承桩为基础的建筑，其沉降量很小，裂缝较少出现。而一些持力层较差的地质由于基础沉降量大，而易产生不均匀沉降，时常有楼板开裂的现象发生。所以，对地基地质条件较差的建筑物，除应满足结构承载力要求外，控制沉降变形是基础设计应考虑的关键因素。
3．设置后浇带
后浇带是施工期间保留的临时性温度收缩变形缝，是一种专业留设的特殊施工缝。当楼板结构长度超过40m～45m而不设缝，高低层相差大或地基变形大等可能导致沉降差时，适当设置后浇带，可以消除早期收缩和沉降差。对超长板，后浇带间距宜控制在25m～30m间，为消除沉降差而设置的后浇带，应根据功能性质，从首层到天面层逐层设置，有地下室的也应包含地下室剪力墙设置，并于主体结构（含砖砌体等主要荷载）完成后再浇筑后浇带。
4．刚体变化較大的地方增加负筋及板厚
在凹凸变化较大处或框剪结构的剪力墙周围，特别是剪力墙的楼梯间或电梯井周边，其刚度远大于周边结构，极易因剪拉应力集中而使剪力墙周围板块产生剪拉开裂。采用周边板块加大板厚，加大配筋率、配置双层双向钢筋等技术措施，可有效抵抗刚度突变产生的剪拉应力，避免产生裂缝。
5．增加构造钢筋及合理配置钢筋，能明显改善混凝土性能及控制裂缝的产生和扩展。并对一些薄弱部位进行加强处理。
（1）在板阳角部分配置抗拉钢筋，以减少产生切角裂缝。板周边配置负筋，但不足以抵抗因变形引起的板角集中拉应力，在板角增加抗拉放射筋（面筋），位置与产生裂缝的拉力作用方向一致，以角柱外角为极点，成放射状布置，钢筋全部锚固于角柱内，可用9φ8＠100或9φ10＠100，长度可接近板的中线，不宜小于2100，一旦太短，切角裂缝会外移至放射筋外围。如果角板跨度较小，也可配双层双向钢筋。
（2）屋面板及梁由于受温差的影响较大，较易因温差骤变而产生温度裂缝。可适当减少板分布钢筋间距，如采用φ6＠200。另外，屋面框架梁腹板高大于300时，每侧应增加纵向构造钢筋，钢筋直径不小于φ12，间距不大于200，相应可减少屋面梁产生横向裂缝。
三、裂缝处理
虽然一般的非结构性裂缝对结构安全不构成威胁，但会在一定程度上影响使用，对此可作修补。应根据裂缝的性质，区分处理，确保修补后裂缝不再扩展，基本根治。对非结构性裂缝，为防止裂缝处钢筋受空气侵蚀，确保钢筋密封及使用寿命，可以使用封缝胶在板底封缝，再用高强结构胶进行灌缝（可视结构胶胶性进行自由渗透或压力灌浆），并根据需要在结构受力面粘贴高强碳纤维（宽400），可以达到标本根治。
总之，要提高混凝土楼板抗裂性能，预防和控制裂缝的发生，需要从混凝土采取措施给以控制，做到预防为主，防治结合，才能得到满意的效果。