淺談現(xiàn)澆混凝土樓板施工裂縫控制

淺談現(xiàn)澆砼樓板施工裂縫控制作者：×××（＃?，F(xiàn)代建筑安裝工程有限公司）近年來，我市在住宅建設(shè)中廣泛推廣應用現(xiàn)澆砼樓板，加強了建筑物的整體性的抗震性能，取得了很好的效果。但在取得成績的同時，也出現(xiàn)一個非常普遍的質(zhì)量問題，即樓板裂縫，已影響到房屋的銷售和企業(yè)信譽，成為用戶質(zhì)量投訴的熱點。因此，裂縫問題是一個迫切需要解決的技術(shù)難題。以往，預制空心板沿板縫開裂，曾經(jīng)困擾著大批技術(shù)人員和廣大用戶，如今，推廣現(xiàn)澆樓板的目的在于消除以往的質(zhì)量通病，加強樓板的整體性，防止裂縫。現(xiàn)澆樓板在許多普通用戶心中一直認為應當是“一塊玉”“不能裂”，為什么也出現(xiàn)裂縫呢？它會不會危及結(jié)構(gòu)安全、對結(jié)構(gòu)的耐久性和使用功能有沒有影響？本人回顧了近年來的工程實踐，試想從裂縫的現(xiàn)狀、成因、裂縫控制措施等方面，談?wù)勛约捍譁\的看法。裂縫的狀況僅就我公司所施工及參加鑒定的近40棟有裂縫的住宅樓統(tǒng)計，裂縫一般都發(fā)生在施工后期及使用后；裂縫主要發(fā)生在以下部位：現(xiàn)澆樓板跨中，沿進深通長方向；沿負彎矩筋邊緣，進深方向；模板四角45o折角處；沿電線管預埋方向；施工縫處。裂縫深度多為貫通裂縫和縱深裂縫，少部分為表面裂縫和淺層裂縫（h<0.1H為表面裂縫；0.1H<h<0.5H為淺層裂縫；0.5H<h<1.0H縱深裂縫；h=H貫通裂縫。H：板厚，h：縫深。）按裂縫出現(xiàn)時間統(tǒng)計多為中期裂縫。（早期裂縫一般出現(xiàn)在3個月之內(nèi)，中期裂縫均在6個月之內(nèi)，其后1—2年或更長，屬后期裂縫）。裂縫寬度在0.1mm—0.5mm居多。個別的大于0.5mm，或只有0.05mm。裂縫形態(tài)呈上寬下窄形式，或肉眼只觀察到上部裂縫，下部沒有縫，但澆水試驗，滲水軌跡清晰。裂縫呈現(xiàn)一定的規(guī)律性，即大開間多、小開間少；南向房間多、北向房間少；底層多、上層逐漸減少；進深方向多、開間方向少；條形樓中間單元多，邊單元少。裂縫原因分析由于裂縫具有較明顯的規(guī)律性和普遍性，排除了偶然因素的影響（如設(shè)計失誤施工事故等），它反映了目前在國內(nèi)外工程結(jié)構(gòu)領(lǐng)域中一個相當普遍的問題，就是建筑物裂縫問題。大量的調(diào)查與實測研究證明，砼裂縫原因有兩類：第一類，由外荷載直接應力引起的裂縫和次應力引起的裂縫；第二類，由變形作用引起的裂縫，變形作用包括溫度變形、收縮變形和地基不均勻沉降變形。我市現(xiàn)澆樓板大量裂縫的出現(xiàn)并非與荷載有直接關(guān)系，通過對現(xiàn)澆樓板裂縫現(xiàn)狀的調(diào)研、分析可以認定，90%以上的裂縫是由變形作用引起的；在變形作用中，由地基不均勻沉降變形引起的裂縫發(fā)生的很少，主要是溫度變形和收縮變形引起的。由于這兩種變形受到約束超過砼的抗拉強度，導致裂縫產(chǎn)生。砼的收縮變形和溫度應力是其本身固有的物理化學性質(zhì)。砼的收縮包括塑性收縮、干燥收縮、碳化收縮。塑性收縮在砼硬化前，時間較短，而碳化收縮在后期。對砼影響最大、時間最長的就是干燥收縮，即干縮裂縫。干燥收縮主要是砼在硬化后較長時間產(chǎn)生的水分蒸發(fā)引起的。砼中由于集料的干燥收縮很小,主要是水泥石干燥收縮造成的。水泥石干燥收縮理論，目前尚未統(tǒng)一（有毛細管張力學說，表面吸附學說，夾層水學說等），但大多數(shù)研究成果認為，砼是具有大量孔隙的材料，孔隙的半徑頗不一致，半徑小的毛細孔，半徑約小于300A（A=10-10m）。其中水分蒸發(fā)引起孔壁壓力變化，導致砼體積的縮小。砼內(nèi)除少部分水提供水泥水化的需要，其余大部分水分都要蒸發(fā)掉，收縮變形同時發(fā)生，砼的水分蒸發(fā)，干燥過程是由表及里逐漸發(fā)展的。由于砼蒸發(fā)干燥非常緩慢，產(chǎn)生干燥收縮裂縫多數(shù)在一個月以上，據(jù)有關(guān)資料介紹，砼最終收縮完成的時間約20年，一年內(nèi)收縮值為20年總值的60%-85%。在調(diào)查中發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)裂縫的時間大多在主體工程完工后3-10個月之間。而且條形樓砼板收縮裂縫的薄弱部位在中間，裂縫方向與條樓垂直，這一力學特征與前述裂縫的規(guī)律性是一致的。再如：溫度應力。水泥水化過程中產(chǎn)生大量的熱量，每克水泥約放出50.2卡的熱量，從而使砼內(nèi)部溫度升高，在澆筑溫度的基礎(chǔ)上通長升高35℃，如果使施工規(guī)范規(guī)定的最高澆筑溫度28℃，則可使砼內(nèi)部溫度達到六十多度，因為砼內(nèi)部與表面的散熱條件不同，所以中心溫度高，形成溫度梯度，造成溫度變形和溫度應力。現(xiàn)澆砼樓板是表面系數(shù)較大的構(gòu)件，上述砼的溫度應力和收縮變形，如果是完全自由的，變形達到最大值時，內(nèi)應力為零，也就不會產(chǎn)生裂縫。如果變形受到約束，在完全約束狀態(tài)下內(nèi)應力達到最大值，而變形為零。在全約束與完全自由狀態(tài)的中間過程，即為彈性約束狀態(tài)，亦即自由變形分解為約束變形和顯現(xiàn)變形（實際變形），也就是說，在約束狀態(tài)下，結(jié)構(gòu)首先要求有變形的余地，如結(jié)構(gòu)能滿足要求不再產(chǎn)生約束應力；如結(jié)構(gòu)沒有條件滿足要求，則必然產(chǎn)生約束應力，超過砼的抗拉強度，導致開裂。目前磚混結(jié)構(gòu)中的現(xiàn)澆板，由于抗震要求，不僅有墻體的約束，而且有圈梁、構(gòu)造柱的約束，可以說約束非常“強大”，前述裂縫下層多、上層少，呈規(guī)律性，驗證了下層約束的“強大”。所以說，只要砼的溫差應力和收縮變形這一固有本性不變，只要有約束存在，現(xiàn)澆砼板的裂縫就是不可避免的。這就是砼樓板裂縫的內(nèi)在原因，是事物發(fā)展的內(nèi)因。那么既然砼現(xiàn)澆板裂縫是不可避免的，為什么有的棟號現(xiàn)澆板沒有裂縫？出現(xiàn)裂縫的棟號，其裂縫的程度也不一樣？除了內(nèi)因條件外，還有外因條件的作用，外因通過內(nèi)因起作用。本人認為，外因條件，首先是季節(jié)溫差對樓板的影響。在我市住宅工程施工工期主要有兩種情況：一是當年開工當年竣工；二是入冬前完成主體。越冬后，裝修竣工。其主體工程不是在炎夏就是在嚴冬，砼現(xiàn)澆板一年內(nèi)季節(jié)溫差40-60℃，尤其是越冬的建筑物，主體完工后即停止養(yǎng)護。有的住宅入冬前交驗，但多數(shù)用戶并不入住，室內(nèi)在封閉狀態(tài)下采暖，處于完全干燥狀態(tài)?，F(xiàn)澆板在這種反復溫差作用下，砼內(nèi)部產(chǎn)生溫差應力，必然引起變形，但其變形卻受到圈梁構(gòu)造柱和墻體的約束，造成現(xiàn)澆樓板在四角折角處和房間中部受拉產(chǎn)生裂縫。此外，除季節(jié)溫差影響外，裂縫與施工質(zhì)量控制水平有著密切的關(guān)系。裂縫的出現(xiàn)與養(yǎng)護條件的關(guān)系。干燥的環(huán)境對早期砼的抗裂能力有嚴重影響，國內(nèi)有關(guān)試驗表明，濕潤養(yǎng)護的砼其極限拉伸值比干燥養(yǎng)護的要大20%-50%。日本學者神田等人曾對養(yǎng)護條件與砼耐久性的關(guān)系進行了研究，認為養(yǎng)護條件可改變砼結(jié)構(gòu)、浸透性及吸水性等性能。特別是砼表面，因其早期水分散失，砼強度降低，不能抵消張拉應力，故易產(chǎn)生裂縫。特別是泵送砼多采用“雙摻技術(shù)”，由于外加劑中的引氣保塑組分的存在改變了砼孔結(jié)構(gòu)，當表面水分蒸發(fā)散失時，由于保水性好毛細管不易形成，內(nèi)部水分難以外移平衡，使現(xiàn)澆樓板表面層與內(nèi)部的濕度梯度增大，表面失水干燥，而引發(fā)裂縫。裂縫一旦產(chǎn)生，開始的微裂縫和楔形裂縫的尖端起到毛細管的吸水作用和楔劈作用，收縮應力集中，裂縫向下延伸，此種裂縫一般發(fā)生較早，當砼再次經(jīng)歷溫差變化及干縮變形時，應力集中于原有裂縫處，致使原有的部分裂縫裂透。裂縫的形成與砼早期擾動的關(guān)系。GB50204-92《砼結(jié)構(gòu)工程施工及驗收規(guī)范》第條規(guī)定“在已澆筑的砼強度未達到1.2N/mm2以前，不得在其上踩踏或安裝模板及支架?！贝藭r能否在其上進行砌筑活動，值得討論。而目前的普遍狀況是第一天澆筑砼，第二即開始砌筑，而且施工荷載嚴重超標，養(yǎng)護隨即停止。砼樓板在停止養(yǎng)護的干燥環(huán)境下受到過載的擾動，影響了砼的致密性。板并非理想的連續(xù)勻質(zhì)體，它的物質(zhì)組成很不均勻，加之施工擾動，內(nèi)部存在很多不均衡點，這些點的集中應力，當受到變形作用時，極易產(chǎn)生裂縫。裂縫出現(xiàn)的部位與薄弱環(huán)節(jié)的關(guān)系。施工縫處，多是接搓處理不細，致使新舊砼銜接不緊密，砼凝固過程中收縮變形引發(fā)裂縫。預埋線管部位。在線管預埋時不按規(guī)程嚴格操作，致使線管位置的保護層厚度失控，有的多管交叉，如不仔細處理會使局部截面削弱，抵抗砼變形能力減小，在砼產(chǎn)生溫差應力或干縮時，在此位置引發(fā)裂縫。早期塑性裂縫，中后期產(chǎn)生的裂縫，有許多是早期裂縫的發(fā)展，這種裂縫一般發(fā)生較早，在砼澆筑完數(shù)小時內(nèi)便出現(xiàn)，有的干縮裂縫是早期塑性裂縫的延伸。目前隨著泵送砼施工工藝的發(fā)展，使砼裂縫控制的技術(shù)難度大大增加，過去干硬性及預制砼收縮變形約為2.5-3.5×10-4，而現(xiàn)在泵送砼約為6-8×10-4，泵送砼由于流動性與和易性的要求，坍落度增加，水灰比增大，水泥標號提高，水泥用量、用水量、砂率均增加，骨料粒徑減小等諸因素變化，導致砼的收縮及水化熱作用增加，收縮時間延長，已引起建筑業(yè)同行的共識?？傊?，現(xiàn)澆樓板裂縫就是在這種內(nèi)因外因共同作用下產(chǎn)生的，由于內(nèi)因外因條件不同，在各棟號之間，各施工單位之間，呈現(xiàn)了裂縫的不平衡狀態(tài)，那么，為什么有的工程基本上沒出現(xiàn)裂縫？出不出裂縫只是相對的。什么叫有裂縫，什么叫沒裂縫？砼是粗集料、細集料、水泥石和氣體組成的非均質(zhì)堆聚結(jié)構(gòu)，充滿著微觀裂縫，但肉眼是看不到的。在建筑工程實踐中，是以肉眼可見與不可見裂縫作為裂縫存在與不存在的相對標準。肉眼可見裂縫的起始范圍約為，從對工程有害影響方面和最小界限判斷，以0.05mm較為合適，即認為建筑物存在小于0.05mm的裂縫為無裂縫建筑?？刂谱詈玫默F(xiàn)澆板可能是這種情況，但以此為標準，顯然不可能，因此，國內(nèi)外規(guī)范都以最大允許裂縫寬度作為裂縫控制標準。因此不出裂縫只是相對的。裂縫控制措施綜上所述，讓其裂縫不產(chǎn)生是不可能的，但限制一定的裂縫寬度，防止有害裂縫，隨著技術(shù)水平的提高，使裂縫逐漸減少，或推遲裂縫的發(fā)生是完全可以做到的。設(shè)計規(guī)范規(guī)定，根據(jù)不同使用功能要求，裂縫寬度最小0.1mm，最大0.3mm，與國際標準接近，但裂縫控制卻是相當復雜的。它涉及到結(jié)構(gòu)設(shè)計，地基基礎(chǔ)，施工技術(shù)，材料質(zhì)量，環(huán)境狀態(tài)等諸多因素，所以國內(nèi)許多專家認為，裂縫控制實質(zhì)上是一綜合性相當強的“交叉學科”，這類問題不僅是我國特有的技術(shù)問題，也是國際上鋼筋砼的共性難題。著名學者王鐵夢在《鋼筋砼結(jié)構(gòu)的裂縫控制》一文中還引用了大體積的新定義：“過去大體積砼的定義是根據(jù)幾何尺寸，主要是根據(jù)厚度定義的，國際上一般采用作為界限。自80年代以后，大體積砼的定義有了改變，新的定義是：任意體量的砼，其尺寸大到足以必須采取措施減小由于體積變形引起的裂縫，統(tǒng)稱為大體積砼，這是美國砼協(xié)會的定義。由此可見，在近代泵送商品砼獲得廣泛應用的條件下，即便是很薄的結(jié)構(gòu)，雖然水化熱很低，但是其收縮很大，控制收縮裂縫的要求比過去任何時候都顯得非常重要。因此泵送砼的薄壁結(jié)構(gòu)應當按照大體積砼的要求采取措施控制砼的收縮裂縫，特別是環(huán)境氣溫變化與收縮共同作用對于薄壁結(jié)構(gòu)尤為不利，收縮換算為當量降溫?！北救苏J為這是一種新的見解，它從另一個角度說明了裂縫控制的重要性和迫切性，我公司及其他施工單位對厚壁砼的裂縫控制，都非常重視，基本可以做到專門制定施工方案和作業(yè)指導書，所以很少出現(xiàn)問題。而對現(xiàn)澆樓板一般只看作圈梁、構(gòu)造柱等同類構(gòu)件組織施工。根據(jù)以上經(jīng)驗教訓，本人認為，對現(xiàn)澆板裂縫的控制主要應采取以下幾項措施：優(yōu)化砼配合比，提高砼抗拉性能。無論是現(xiàn)場拌制的小坍落度砼還是泵送砼，都應當在現(xiàn)有配合比的基礎(chǔ)上，進一步試驗研究高性能砼，優(yōu)選有利于抗裂性能的砼級配，盡力減小水灰比，減少坍落度，降低砂率，增加骨料粒徑，降低含泥量及雜質(zhì)含量。選用影響收縮和水化熱較小的外加劑和摻合料，比如，目前我市開發(fā)研制的復合礦渣磨細粉，對提高砼的抗裂性能比較有利。對設(shè)計要求嚴格控制裂縫的結(jié)構(gòu)，還應摻加補償收縮的膨脹劑。改善砼養(yǎng)護工藝，減少砼自身收縮試驗證明，養(yǎng)護條件對砼的收縮影響很大，養(yǎng)護14天的收縮比養(yǎng)護3天的收縮降低約20%。按施工規(guī)范進行養(yǎng)護，能有效地持續(xù)地使砼表面保持適當?shù)臏囟群蜐穸葪l件。澆筑時間不長的砼，仍然處于凝結(jié)、硬化過程，水泥水化速度較快，養(yǎng)護形成的潮濕條件可防止砼表面脫水而產(chǎn)生收縮裂縫。同時由于散熱時間延長，砼強度的松弛作用得到充分發(fā)揮，使砼的總溫差產(chǎn)生的拉應力小于砼的抗拉強度，防止貫通裂縫的產(chǎn)生。此外，在潮濕條件下，可使水泥水化充分、完全，從而提高砼的抗拉強度，增強后期裂縫的抗力。本人體會，在砼裂縫控制措施中，養(yǎng)護工藝是很關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，我市有的項目部始終堅持按規(guī)范規(guī)定的養(yǎng)護時間進行養(yǎng)護，而且設(shè)定專人，改善了養(yǎng)護方法，用噴霧器不間斷地輪流噴灑砼表面，即不影響下道工序又保證了養(yǎng)護效果，該項目部基本上沒出現(xiàn)過樓板裂縫，這種方法應當提倡和推廣。規(guī)范施工操作規(guī)程，避免砼澆筑后的擾動盡量采用小流水段施工，砼現(xiàn)澆板澆筑后不要過早上人，合適的開砌時間應在樓板砼達到5N/mm2后；為使砼不早期受損，且不影響工期，宜采取早強措施；5N/mm2值應制作同條件試塊，確定達到的天數(shù)。樓板澆筑完畢時，新澆砼、模板體系、施工人員、機具、腳手板和手推車等也可能使下一層樓板超載。除非下一層板的砼已達100%設(shè)計強度。一般情況下應在上層的砼澆筑完后再拆下層模板。為防止新澆砼受震動和發(fā)生局部的荷載重分布，在樓板砼澆筑后2d內(nèi)不要拆除其下部的任何一層模板和支撐。重視薄弱環(huán)節(jié)管理，控制引發(fā)裂縫對施工縫，后澆帶、預埋線管部位，塑性裂縫等，應嚴格按規(guī)范施工，制定具體措施，作好技術(shù)交底，必要時加膨脹劑，調(diào)節(jié)砼的收縮。裂縫處理目前現(xiàn)并行砼樓板施工中徹底杜絕裂縫，還不太現(xiàn)實，而且設(shè)計規(guī)范允許一定寬度的裂縫出現(xiàn)，一旦出現(xiàn)了裂縫，處理時應遵守以下原則：裂縫寬度在設(shè)計允許范圍內(nèi)時，可不作處理。裂縫寬度超過規(guī)范要求時，不要急于處理，先查清開裂原因，一般應待其發(fā)展基本穩(wěn)定后再處理。若影響結(jié)構(gòu)安全的裂縫，不要擅自決定處理意見，應提請設(shè)計或主管部門處理解決。不影響結(jié)構(gòu)安全的裂縫應結(jié)合使用情況，按下述方法處理?；瘜W灌漿：適用于貫通裂縫，采用專用壓力設(shè)備，將化學漿液壓入縫內(nèi)，一般化學漿液為環(huán)氧樹脂、氰凝、聚氨脂等。開槽嵌縫：在原有裂縫位置開槽，槽內(nèi)清理干凈，用密封材料填滿嵌實，密封材料有環(huán)氧膠泥，密封油膏，聚合物砂漿等。表面涂抹：在裂縫表面涂刷密封涂料或防護砂漿，一般加玻纖布作加勁層，密封涂料采用聚氨脂或環(huán)氧樹脂，防護砂漿采用聚合物砂漿或氯丁膠乳砂漿。結(jié)語由于結(jié)構(gòu)在外荷載作用下的破壞和倒塌是從裂縫開始的，因此，人們對裂縫往往產(chǎn)生一種建筑破壞的恐懼感，是可以理解的，尤其是近年來，房屋產(chǎn)權(quán)體制的改變和生活水平的提高，對房屋的質(zhì)量要求更加嚴格，雖然經(jīng)鑒定認為沒有影響安全的有害裂縫，但從美觀和精神作用的要求仍有許多工作要作。我們的態(tài)度是遇到裂縫問題，首先，應根據(jù)反復調(diào)查裂縫資料進行荷載分析，其次再進行變形分析，斷定引起開裂的主要原因，分析其危害性，既不能忽視隱患的存在，也不能產(chǎn)生“裂縫恐懼癥”。這一點，應通過各種渠道向用戶作科普宣傳，使大家都能正確對待裂縫。許多人認為設(shè)計遵循了設(shè)計規(guī)范，施工執(zhí)行了施工規(guī)范，有的工程還評上了省