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淺論住宅建筑混凝土結(jié)構(gòu)裂縫成因與防治
廣西益建工程建設(shè)監(jiān)理有限責(zé)任公司
戴 湘 松、施漢杰
所投欄目：施工技術(shù)
關(guān)鍵詞：住宅；混凝土；裂縫；防治
摘要：本文通過多年來的施工和監(jiān)理工作的實(shí)踐，總結(jié)和分析住宅工程中現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的種類（收縮、溫度、沉降等）、成因（設(shè)計(jì)、材料、施工等），從模板工程、鋼筋工程、混凝土工程和施工現(xiàn)場管理等方面，研究探討并提出相應(yīng)的防治對策。
近年來，隨著社會主義市場經(jīng)濟(jì)的日益成熟，住宅分配制度改
革和住房商品化的深入發(fā)展，廣大住戶成了住宅的實(shí)際投資者，其對住宅質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)和要求越來越高，并逐步轉(zhuǎn)向功能質(zhì)量和外觀質(zhì)量，因此，有關(guān)現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)裂縫已成為目前住宅工程質(zhì)量問題的主流和市場投訴的熱點(diǎn)，廣大住戶作為住宅的消費(fèi)者和投資者，對混凝土裂縫及因其而產(chǎn)生的使用功能和外觀質(zhì)量問題，反應(yīng)極為敏感。
然而，根據(jù)近代工程材料學(xué)關(guān)于混凝土強(qiáng)度的亞微觀理論研究以及大量工程實(shí)踐所提供的經(jīng)驗(yàn)都說明，結(jié)構(gòu)物的裂縫是不可避免的。我們在這里可以混凝土的收縮裂縫來做一說明：測試可知，混凝土的收縮值一般在（4～8）×10－4，混凝土抗拉強(qiáng)度一般在2～3MPa，彈性模量一般在（2～4）×104 MPa，由公式ε=σ/E，可知混凝土允許變形范圍在萬分之一左右，而混凝土實(shí)際收縮在（4～8）×10－4，混凝土實(shí)際收縮大于混凝土允許變形范圍，因此混凝土的裂縫是不可避免的。我們工作的關(guān)鍵不是完全消除裂縫，而是控制裂縫的寬度和深度，通過控制裂縫的外形和危害度，一是消除或化解住戶對裂縫的畏懼心理和誤解，二是消除或化解裂縫對使用功能與結(jié)構(gòu)安全的危害程度。
因此，本文想通過多年來的施工和監(jiān)理工作的實(shí)踐，總結(jié)和分析住宅工程中現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的成因，研究探討并提出相應(yīng)的防治對策。
1.裂縫的種類
從產(chǎn)生的原因來分，可分為塑性收縮裂縫、沉降收縮裂縫、凝縮裂縫、干縮裂縫、溫度裂縫、炭化收縮裂縫、化學(xué)反應(yīng)裂縫、徐變裂縫等。
從出現(xiàn)的形式來分，可分為45度斜裂縫、縱橫向裂縫、長裂縫、不規(guī)則裂縫、貫穿與不貫穿裂縫等。
從出現(xiàn)的時間來分，可分為早期裂縫、中期裂縫和后期裂縫等。
2.裂縫的成因
2.1裂縫產(chǎn)生的設(shè)計(jì)原因
2.1.1結(jié)構(gòu)計(jì)算提供的數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，檢查復(fù)核疏忽，使板厚偏薄、配筋間距偏大。
2.1.2設(shè)計(jì)時未充分估算到裝修的恒載，使用活荷載，造成設(shè)計(jì)計(jì)算配筋率較小，而實(shí)際受力較大發(fā)生板下開裂現(xiàn)象。
2.1.3住宅平面設(shè)計(jì)長度超長，由于材料的收縮和溫差引起變形影響，會造成墻體連同樓板的橫向裂縫。
2.1.4頂層屋面板的溫度應(yīng)力大，高溫下設(shè)計(jì)無可靠的保溫隔熱措施，使屋面板受溫度影響較大，頂層板縫開裂較下層更多。
2.1.5結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中對溫度應(yīng)力與混凝土收縮應(yīng)力的控制進(jìn)行有針對性的配筋考慮不夠。
2.1.6結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中對具有預(yù)埋管的樓板在板面裂縫的構(gòu)造措施上的考慮不夠。例如：PVC電管用得較多，在局部節(jié)點(diǎn)上還有十字交叉，不利于混凝土樓板發(fā)揮整體受力作用，因?yàn)?SPAN lang=EN-US>PVC管與混凝土的握固力很小，PVC管密集部位的樓板變成了“夾心餅干”，大大降低了板在抗彎時的計(jì)算高度。
2.1.7開孔樓板，特別是開孔較大的雙向板設(shè)計(jì)時，我們只考慮樓板在豎向荷載作用下的洞口四周加強(qiáng)配筋，而沒考慮如果周圍的支撐點(diǎn)上是剪力墻或深梁時，板與墻體或板與梁的變形協(xié)調(diào)問題。這時，如墻或梁剛度較大，板的孔邊凹角處必然出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象，開洞板發(fā)生翹曲開裂。
2.1.8采用不同混凝土級配時，在樓板與梁交接處處理不好，不同級配混凝土收縮變形不協(xié)調(diào)，也是造成樓板與梁、柱交接處開裂的原因之一。
2.2裂縫產(chǎn)生的材料原因
2.2.1混凝土塌落度過大。現(xiàn)今，商品混凝土已廣泛應(yīng)用于現(xiàn)在的建筑施工中，在實(shí)際施工中，為了保證商品混凝土的可泵性，部分樓板混凝土塌落度過大，導(dǎo)致混凝土流動性過大，為將來混凝土產(chǎn)生裂縫留下了隱患。
2.2.2混凝土配合比不當(dāng)。為加快施工進(jìn)度，施工單位常將柱、墻、梁板混凝土改為同一種強(qiáng)度等級，并一起澆搗。
2.2.3外加劑、摻合料摻量過多。這樣會使混凝土早期強(qiáng)度偏低，抗拉強(qiáng)度達(dá)不到要求。
2.2.4原材料質(zhì)量波動。混凝土生產(chǎn)前，未對原材料進(jìn)行嚴(yán)格檢驗(yàn)復(fù)試，個別水泥、外加劑、摻合料質(zhì)量波動，粗細(xì)骨料含泥量超標(biāo)，嚴(yán)重影響混凝土質(zhì)量。
2.3裂縫產(chǎn)生的施工原因
2.3.1鋼筋綁扎不規(guī)范，板中正負(fù)受力鋼筋之間有效高度不夠，局部鋼筋保護(hù)層厚度無保證，使下部受力筋的抗拉強(qiáng)度不能有效發(fā)揮，此時產(chǎn)生的裂縫，嚴(yán)重時會是貫穿性的，易出現(xiàn)在板邊及板中受力較集中的部位。
2.3.2為趕工期造成的裂縫。在現(xiàn)澆梁板混凝土低于規(guī)范允許的強(qiáng)度下，甚至在澆筑完的混凝土剛終凝后，即將成噸重鋼管、鋼筋、模板或紅磚吊上去壓在板上，材料重壓和人員的踩踏，使板面混凝土內(nèi)部膠結(jié)凝固受損，是導(dǎo)致板表面及貫穿開裂的原因之一。
2.3.3板中預(yù)埋各種管線直徑較大，板混凝土包裹不嚴(yán)、厚度不夠，混凝土澆筑時PVC管在混凝土自重作用下下沉，使板底筋保護(hù)層在振密實(shí)后變薄，膠結(jié)過程中干縮開裂。同樣，PVC管在交叉處的板面筋保護(hù)層過薄，板面也會開裂。
2.3.4在澆筑混凝土?xí)r，板底筋無保護(hù)層墊塊或墊塊過少，雙層鋼筋中無馬凳筋或馬凳筋過少，混凝土面層會出現(xiàn)裂縫。
2.3.5板混凝土厚度不足也會引起板的裂縫出現(xiàn)。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)受力時，構(gòu)件過薄剛度不足，板中受拉筋和受壓混凝土的應(yīng)力增大出現(xiàn)“超載”現(xiàn)象，混凝土因此開裂。
2.3.6混凝土由于多種原因?qū)嶋H的強(qiáng)度等級低于實(shí)際強(qiáng)度等級，導(dǎo)致混凝土在安全使用范圍內(nèi)因強(qiáng)度低過早開裂。
2.4裂縫產(chǎn)生的其他原因
2.4.1地基變形。地基的不均勻沉降是造成結(jié)構(gòu)開裂的一個重要原因，裂縫的形狀大小、部位及方向決定于地基變形的程度，由于地基變形造成的應(yīng)力相對較大，裂縫的出現(xiàn)一般為貫穿性的。
2.4.2溫差變形。混凝土也具有熱脹冷縮的特性，當(dāng)環(huán)境溫度出現(xiàn)變化時，就會產(chǎn)生溫差變形，由此產(chǎn)生的附加應(yīng)力超過混凝土當(dāng)時的抗拉強(qiáng)度時，混凝土就會產(chǎn)生裂縫。
2.4.3濕度變形。混凝土在大氣環(huán)境中凝結(jié)時體積會逐漸減小，因此產(chǎn)生的裂縫較普遍，發(fā)展規(guī)律為早期快，后期慢。
2.4.4混凝土徐變。受彎構(gòu)件截面混凝土受壓徐變，可使構(gòu)件變形量增加，造成開裂。
2.4.5受荷原因。結(jié)構(gòu)受荷后產(chǎn)生裂縫的原因很多，施工中和使用中都有可能出現(xiàn)裂縫，如早期受震、拆模過早或方法不當(dāng)?shù)取Ｆ胀ɑ炷翗?gòu)件一般在承受了40%～50%的設(shè)計(jì)荷載時可能出現(xiàn)裂縫，而構(gòu)件的極限荷載往往都在設(shè)計(jì)荷載的1.5倍以上。所以一般情況下混凝土結(jié)構(gòu)是允許帶裂縫工作的，這類裂縫屬于無害性裂縫。在鋼筋混凝土設(shè)計(jì)規(guī)范中，區(qū)分不同情況，規(guī)定裂縫的最大寬度為0.2～0.3mm。
3.裂縫的施工防治措施
根據(jù)工程施工實(shí)踐，主要應(yīng)從以下幾個環(huán)節(jié)加強(qiáng)管理，將施工中的裂縫原因得到克服和解決，使現(xiàn)澆混凝土樓板得到有效控制，保證施工質(zhì)量達(dá)到設(shè)計(jì)和驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。
3.1模板工程
3.1.1保證模板的足夠剛度。模板支撐的選用必須經(jīng)過計(jì)算，除滿足強(qiáng)度要求外，還必須有足夠的剛度和穩(wěn)定性，支撐立桿（φ48鋼管）的間距一般不大于900mm。
3.1.2座在回填土上的模板支撐，填土應(yīng)夯實(shí)，支撐下應(yīng)加設(shè)足夠的墊板，并有較好的排水措施。
3.1.3板底部支設(shè)底模時，下部木楞間距應(yīng)不大于600mm。竹木膠合板節(jié)縫處應(yīng)釘牢固，防止局部受壓不均而發(fā)生翹曲變形。
3.1.4根據(jù)工期要求，配備足夠數(shù)量的模板，保證按規(guī)范要求拆模。
3.2鋼筋工程
3.2.1鋼筋制作的規(guī)范性，重視鋼筋的品種、直徑、間距、上下層鋼筋間的有效高度、錨固長度、附加彎起筋的位置、上下層筋的保護(hù)層厚度及分布筋是否符合要求。這些項(xiàng)目施工企業(yè)自檢合格后，必須報請監(jiān)理工程師確認(rèn)，以確保準(zhǔn)確無誤。
3.2.2澆筑混凝土?xí)r，必須有專門的鋼筋工護(hù)筋，當(dāng)鋼筋由于人員踩踏、震動錯位、保護(hù)層不到位時能保證及時調(diào)整，使鋼筋在混凝土中位置正確，符合設(shè)計(jì)要求。
3.2.3對于板周邊支座處的負(fù)彎矩鋼筋、板周邊的放射形鋼筋和陽臺板鋼筋，綁扎時位置必須正確，同時必須設(shè)置足夠的鋼筋支架，將上述鋼筋牢固架設(shè)，支架的間距≤1m。
3.2.4嚴(yán)格保證鋼筋位置。固定后的鋼筋與模板之間必須嚴(yán)格按規(guī)范規(guī)定鑲嵌保護(hù)層墊塊。
3.3混凝土工程
3.3.1保證樓板厚度。應(yīng)嚴(yán)格按設(shè)計(jì)和規(guī)范要求控制樓板厚度。澆搗混凝土前必須落實(shí)做好板厚控制措施。
3.3.2嚴(yán)格控制用水量，混凝土澆搗時，必須在規(guī)定的塌落度條件下施工，以防止混凝土離析度過大，影響強(qiáng)度。
3.3.3混凝土終凝前必須用木批兩次抹平。混凝土澆搗后，在終凝前須用木批進(jìn)行兩次壓抹處理，以提高混凝土表面的抗裂能力。
3.3.4混凝土養(yǎng)護(hù)應(yīng)充分、規(guī)范。混凝土澆搗后，12h內(nèi)應(yīng)對混凝土加以覆蓋和澆水，澆水養(yǎng)護(hù)時間一般不得少于7d。施工現(xiàn)場必須安裝供澆水養(yǎng)護(hù)的水管。高層建筑還須設(shè)計(jì)有足夠揚(yáng)程的臨時用的水泵和水源。在養(yǎng)護(hù)期內(nèi)，混凝土強(qiáng)度小于1.2MPa時，不得進(jìn)行后續(xù)工序的施工。混凝土強(qiáng)度小于10MPa時，樓板上不得吊運(yùn)堆放重物，在滿足混凝土強(qiáng)度≥10MPa時，吊運(yùn)重物時，重物堆放應(yīng)采取有效措施，減輕對樓板的沖擊影響。
3.4施工現(xiàn)場管理措施
3.4.1施工單位應(yīng)按GB/T 19001—2000《質(zhì)量管理體系要求》標(biāo)準(zhǔn)的要求，建立質(zhì)量保證體系，落實(shí)崗位職責(zé)，確保人員能夠勝任，加強(qiáng)過程控制。具體操作上，要做好項(xiàng)目工程師對技術(shù)人員和技術(shù)人員在控制裂縫方面的技術(shù)交底工作。
3.4.2認(rèn)真審查工程結(jié)構(gòu)施工圖，仔細(xì)檢查鋼筋配置、不同部位混凝土強(qiáng)度等級；屋面板的配筋設(shè)計(jì)構(gòu)造要考慮溫度應(yīng)力的影響，使其在檐口部位的配筋、保溫處理更合理。
3.4.3在編制施工組織設(shè)計(jì)時，應(yīng)將控制裂縫的措施，包括加強(qiáng)地基基礎(chǔ)處理，保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的措施編入施工組織設(shè)計(jì)中，并督促項(xiàng)目部認(rèn)真貫徹實(shí)施。
3.4.4在施工圖紙交底時，就鋼筋混凝土現(xiàn)澆樓板在設(shè)計(jì)方面可能會出現(xiàn)裂縫的問題，如樓板L/H≥30、樓板厚度不夠、鋼筋間距過大、直徑過小等，與業(yè)主、設(shè)計(jì)、監(jiān)理研討，取得有利于控制裂縫的一致意見，并形成會議記錄。
3.4.5合理確定結(jié)構(gòu)施工工期。施工組織設(shè)計(jì)時對主體結(jié)構(gòu)施工工期的確定必須科學(xué)合理，既要保證施工的連續(xù)性，更要保持前期施工結(jié)構(gòu)的剛度、強(qiáng)度均已達(dá)到規(guī)范允許強(qiáng)度后才繼續(xù)進(jìn)行下一層結(jié)構(gòu)施工。
4.裂縫的一般處理方法
預(yù)防板的開裂是施工控制的關(guān)鍵，已出現(xiàn)裂縫不處理是不能進(jìn)行下道工序的。下面簡單介紹幾種對裂縫的處理方法。
4.1板上裂縫寬在0.2～1mm之間時，一般采用環(huán)氧樹脂常用法修補(bǔ)。具體做法是：沿裂縫鑿八字形凹槽，沖洗干凈后，用環(huán)氧樹脂摻已二胺、丙酮及二丁脂增加韌性，并同砂漿混合成稠糊狀，壓抹與板平。
4.2對于一般混凝土樓板表面的龜裂，可先將裂縫干燥后用環(huán)氧樹脂液灌縫或?qū)⒈砻嫱夸獭?SPAN lang=EN-US>
4.3板面上裂縫面積較大、較多時，用整體加固的方法處理，可采用覆蓋鋼
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