2016/12/21 上午12:00:00
1 鋼筋混凝土樓面裂縫概述
鋼筋混凝土樓面裂縫是施工中常見的質(zhì)量通病，混凝土樓面在澆筑完成后，隨齡期發(fā)展逐漸硬化并產(chǎn)生強(qiáng)度。在這一過程中，由于混凝土各組分之間力學(xué)性能不一致，產(chǎn)生初始應(yīng)力進(jìn)而產(chǎn)生寬度小于 0.05mm 的微裂縫，這是混凝土材料固有的一種物理性質(zhì)，微裂縫的產(chǎn)生是不可避免的，屬于無害裂縫。但在荷載作用或進(jìn)一步產(chǎn)生溫差及干縮的情況下，微裂縫會(huì)擴(kuò)展并逐漸相互貫通，出現(xiàn)較大的、肉眼可見的宏觀裂縫，可能會(huì)對(duì)建筑質(zhì)量產(chǎn)生影響[1]。
混凝土裂縫的危害包括以下三方面：（1）影響建筑物強(qiáng)度、耐久性；（2）影響建筑物剛度；（3）影響建筑物使用功能。本文討論的鋼筋混凝土樓面裂縫的危害主要集中于第三種，即影響建筑物使用功能，如影響樓面抗?jié)B體系造成滲漏隱患等。
國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB 50010—2010《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》第 3.4.4 條對(duì)于裂縫控制等級(jí)進(jìn)行了規(guī)定[2]：
一級(jí)－－嚴(yán)格要求不出現(xiàn)受力裂縫的構(gòu)件；
二級(jí)－－一般要求不出現(xiàn)受力裂縫的構(gòu)件；
三級(jí)－－允許出現(xiàn)受力裂縫的構(gòu)件。
樓面一般屬于三級(jí)，即允許出現(xiàn)受力裂縫的構(gòu)件。規(guī)范第 3.4.5 條及附表根據(jù)結(jié)構(gòu)類型、環(huán)境等級(jí)及裂縫控制等級(jí)，規(guī)定了裂縫寬度限值（如表 1）。樓面所處環(huán)境類別和耐久性作用等級(jí)以二 b 級(jí)為主，裂縫寬度限值 Wlim=0.20mm，寬度超過 0.20mm 的裂縫即為有害裂縫，需進(jìn)行處理。
2 鋼筋混凝土樓面裂縫的成因
通過長(zhǎng)期的工程實(shí)踐，業(yè)內(nèi)將鋼筋混凝土樓面裂縫的成因歸為設(shè)計(jì)原因、材料原因、施工原因三類。其中設(shè)計(jì)原因、材料原因最終可歸于混凝土的收縮特性，而施工原因可歸于外加載荷超出樓面力學(xué)性能，以下分別說明。
2.1 設(shè)計(jì)原因
對(duì)混凝土樓面裂縫發(fā)生的部位進(jìn)行分析，在樓面四周陽(yáng)角處，集中分布于樓面角部放射筋末端的 45 度角裂縫是裂縫主要形式之一。在現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，樓面與剪力墻、柱、圈梁為整體澆筑，圈梁等構(gòu)件對(duì)樓面在水平的 x、y 方向均形成約束?；炷翗敲嬖趶?qiáng)度不斷發(fā)展的過程中，由于內(nèi)部的收縮特性產(chǎn)生應(yīng)力；同時(shí)在陽(yáng)光照射下，樓面上下表面存在較大溫差，樓面內(nèi)同時(shí)存在溫度應(yīng)力[3-4]。從設(shè)計(jì)角度看，現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范中并未針對(duì)溫差及混凝土材料收縮專門設(shè)置參數(shù)，如在設(shè)計(jì)中未單獨(dú)考慮這一因素，易出現(xiàn)配筋薄弱的情況。由于混凝土材料本身沒有受拉性能，在梁板交界的 x、y 方向拉應(yīng)力同時(shí)作用下，當(dāng)拉應(yīng)力大于混凝土極限抗拉強(qiáng)度時(shí)，即沿 45 度方向開裂。
2.2 材料原因
混凝土材料存在的收縮特性是引起樓面裂縫的根本原因，收縮量隨時(shí)間增長(zhǎng)而不斷加大，收縮速率隨混凝土齡期的增長(zhǎng)而急劇減小，澆筑完成 90d 內(nèi)的收縮量為全部收縮量的 40%～80%，大部分收縮變形在一年內(nèi)完成?；炷恋氖湛s包括了終凝前的凝縮變形、混凝土硬化過程中的干縮變形、凝膠材料的水化作用引起自身收縮變形、溫度下降引起的冷縮變形、因碳化引起的碳化收縮變形五個(gè)階段，其中以干縮變形與冷縮變形導(dǎo)致混凝土樓面開裂為主[5]。下面將對(duì)水泥品種及用量、骨料品種與含量、外加劑種類、入模溫度等影響混凝土收縮的因素進(jìn)行進(jìn)一步分析。
3 鋼筋混凝土樓面裂縫的控制措施
針對(duì)以上原因分析，本文接下來將從設(shè)計(jì)、材料、施工三個(gè)角度，具體討論鋼筋混凝土樓面裂縫的控制措施。
3.1 設(shè)計(jì)角度
現(xiàn)行規(guī)范中，對(duì)樓面配筋未綜合考慮混凝土的溫度應(yīng)力及收縮特性。因溫度、混凝土干縮帶來的應(yīng)力主要集中于剪力墻、柱、圈梁等對(duì)樓面形成約束的構(gòu)件。因此，僅僅通過樓面整體雙層雙向鋼筋的均一化配筋，提升樓面抵抗拉應(yīng)力的整體性是不足的。在應(yīng)力集中部位，即樓面陽(yáng)角處需對(duì)雙層雙向鋼筋進(jìn)行加密，并布置延伸至剪力墻、圈梁的通長(zhǎng)鋼筋，利用 x、y 兩個(gè)方向鋼筋的加密區(qū)，有效承擔(dān)角部應(yīng)力集中部位的拉應(yīng)力，防止 45 度方向裂縫的發(fā)生與轉(zhuǎn)移。
3.2 材料角度
3.2.1 混凝土配合比及骨料質(zhì)量控制
從材料角度對(duì)鋼筋混凝土樓面裂縫進(jìn)行控制的核心是嚴(yán)格控制混凝土施工配合比，以及混凝土組分中各骨料的力學(xué)性能、化學(xué)性能良好。在這里以常見的 C25 混凝土為例：常規(guī) C25 混凝土配合比為：水 175kg、水泥 398kg、砂 566kg、石子 1261kg，以此配合比進(jìn)行計(jì)算，水灰比為 0.44、單位用水量 175kg、砂率 31%。無論現(xiàn)場(chǎng)攪拌或使用預(yù)拌混凝土，均需嚴(yán)格按指標(biāo)開盤，尤其要杜絕為保證和易性而現(xiàn)場(chǎng)加水或片面提高砂率的情況。骨料方面，為減輕干縮變形趨勢(shì)，應(yīng)將骨料級(jí)配作為混凝土質(zhì)量控制重點(diǎn)，需按 JGJ 52—2006《普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》[8] 中各條款選擇級(jí)配良好、連續(xù)的石子與中粗砂作為骨料，嚴(yán)格控制骨料的堿活性、含泥量及有機(jī)質(zhì)含量，保證骨料吸附的水分與水泥水化所需水分一致，將混凝土的體積收縮控制在可控范圍之內(nèi)。對(duì)于使用預(yù)拌混凝土的項(xiàng)目，應(yīng)選取經(jīng)當(dāng)?shù)刭|(zhì)量監(jiān)督部門認(rèn)證的混凝土攪拌站，現(xiàn)場(chǎng)核實(shí)預(yù)拌混凝土相關(guān)資料及按規(guī)范留置試塊。
3.2.2 混凝土外加劑控制
混凝土外加劑可以有效改善混凝土的力學(xué)性能、工作性等，現(xiàn)已得到廣泛利用。從理論上講，只要外加劑與水泥相容性能夠滿足 GB 50119—2003《混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》[9]的需求，且通過試塊試驗(yàn)，即可成批開盤。但實(shí)際施工中經(jīng)常遇到混凝土攪拌站為改善混凝土工作性，便于遠(yuǎn)距離運(yùn)送、泵送，過度使用減水劑及緩凝劑的情況，造成混凝土凝結(jié)過慢，進(jìn)而引發(fā)混凝土內(nèi)粗骨料的離析或初始強(qiáng)度增長(zhǎng)低于理論曲線，成為引發(fā)樓面裂縫的隱患。應(yīng)對(duì)這一問題，施工單位需將現(xiàn)場(chǎng)施工條件準(zhǔn)確告知預(yù)拌混凝土廠家，對(duì)于凝結(jié)時(shí)間提出具體要求，確保廠家的調(diào)整與現(xiàn)場(chǎng)一致；而坍落度保持方面，則傾向于通過控制運(yùn)送時(shí)間、調(diào)整各組分水泥比例來實(shí)現(xiàn)。
3.2.3 混凝土入模溫度控制
如前文分析，混凝土溫度過高是引發(fā)樓面開裂的主要原因之一。對(duì)于樓面混凝土的溫度控制，主要是通過降低混凝土入模溫度來實(shí)現(xiàn)的。根據(jù)相關(guān)規(guī)范[10-11]，要合理安排澆筑時(shí)間，盡可能避免在夏季正午澆筑；如必須在高溫季節(jié)澆筑，則需向預(yù)拌混凝土攪拌站就混凝土出罐溫度進(jìn)行專門要求，采取對(duì)骨料進(jìn)行預(yù)冷或采用冰水拌合等控制措施。在大體積混凝土澆筑中，通常有摻粉煤灰以降低水化熱的做法，但經(jīng)多數(shù)實(shí)踐研究，這一做法對(duì)小范圍、薄層樓面混凝土澆筑的效果非常有限，且有導(dǎo)致水泥水化反應(yīng)不可控的可能性[12]，因此不宜使用。
3.3 施工角度
3.3.1 加強(qiáng)樓面鋼筋網(wǎng)的保護(hù)
樓面鋼筋網(wǎng)的抗拉受力可以通過對(duì)外荷載的抗彎作用及抵抗混凝土干縮的拉應(yīng)力，對(duì)樓面混凝土開裂起控制作用，而這一作用需要求樓面雙層雙向鋼筋的保護(hù)層滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。下層鋼筋必須設(shè)置馬凳，對(duì)于 Φ8、Φ6 的鋼筋，馬凳筋的間距應(yīng)控制在 600mm 以內(nèi)，每平方米不少于 3 個(gè)。對(duì)于上層鋼筋的保護(hù)的難度則更大，需盡可能科學(xué)地安排好水電交叉作業(yè)時(shí)間，在板底鋼筋綁扎后，管線預(yù)留預(yù)埋應(yīng)及時(shí)插入快速完成，再進(jìn)行上層鋼筋綁扎，減少上層鋼筋綁扎后的作業(yè)人員數(shù)量；通過管理手段，要求全體作業(yè)人員盡可能沿鋼筋的馬凳支撐點(diǎn)通行，必要時(shí)設(shè)置臨時(shí)通道，降低踩踏損壞的可能性。最為重要的是在混凝土澆筑前及澆筑中，及時(shí)安排鋼筋工對(duì)樓面鋼筋進(jìn)行整修，確保鋼筋位置及保護(hù)層厚度，尤其對(duì)于樓面陽(yáng)角、大跨度樓面等裂縫易發(fā)生處需重點(diǎn)整修。
3.3.2 施工作業(yè)面的樓面裂縫控制
對(duì)于一般框架剪力墻住宅項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)層，樓層施工速度平均為 7～8d 一層，普遍存在樓面混凝土澆筑完畢后養(yǎng)護(hù)時(shí)間不足的現(xiàn)象，如澆筑完畢后不足 24 小時(shí)即開始進(jìn)行鋼筋綁扎、材料吊運(yùn)等。在強(qiáng)度不足的情況下承受施工載荷易造成受彎裂縫。為控制此類裂縫，在模板支設(shè)過程中就要采取必要措施，選擇有足夠剛度的模板支撐體系，對(duì)于大開間的樓面需采取加密立桿以增加剛度，提升該部位樓面可承受的施工荷載；混凝土澆筑后的必要養(yǎng)護(hù)必須保證，在澆筑完畢當(dāng)日或明顯初凝不足的情況下不宜上人；在澆筑完畢次日進(jìn)行材料吊卸時(shí)應(yīng)輕卸輕放，避免偶然荷載對(duì)樓面的不利影響，并應(yīng)做到分散到位，減少樓面的集中荷載。