Ｇ 混凝土结构楼板裂缝原因分析及其修复 宋涛 （天麟工程项目管理咨询有限责任公司 克拉玛依摘要８３４０００） 现浇混凝土楼板裂缝问题是混凝土结构施工中的质量通病之一，也是造成渗漏、影响建筑使用功能的间接原因。大部 缝表现为表面龟裂，也有贯穿裂缝，既有纵向、横向，也有斜向以及无规则裂缝。一般对实际使用无多大危害，但仍应进行有 效控制，特别是避免有害裂缝的发生。 关键词楼板裂缝钢筋模板混凝土．温度应力养护 １．概述 从混凝土强度的细观研究以及大量工程实践所提供的经验 证明，结构物的裂缝是不可避免的，科学的要求应是将有害程度 控制在允许范围内。目前将结构裂缝分为两大类，即荷载引起的 裂缝和变形变化引起的裂缝。工程实践中，结构的裂缝原因属于 由变形变化为主（温度、收缩、不均匀沉降等）引起的占８０％，由 荷载因素为主引起的占２０％。笔者从变形作用引起的楼板裂缝 现象展开分析，并总结出了楼板裂缝修复的常规手段。 ２．楼板裂缝现象的研究现状 从多数资料反映的楼板裂缝分布规律与出现的时间段来 看，荷载和变形因素往往是混合作用的，而且与施工工期、施工 工艺、季节温度、现场条件相关联。例如，结构楼板裂缝往往在 施工过程中同步出现，而在冬季和夏季过后叉会在不同部位大 面积出现。同一个结构、不同的施工班组施工，最终产生的楼板 裂缝数量、分布情况也差异很大，仅用 一的因素去分析很难 得出满意的结论。 我们在施工管理中观察发现：同期的建筑在同样地段、地基 状况基本一致、同一个设计单位、同一家混凝土供应商，但不同 的施工队伍施工出现裂缝的几率不同，结构层施工周期长的产 生的裂缝比短的少，混凝土养护好的产生的裂缝比养护差的少， 施工文明程度高的产生的裂缝比低的少等等。比较的结果给了 我们很大的启示，当把视线聚焦于现场施工管理方面后，发现多 数情况下这些裂缝产生时的初始诱因，能在施工中通过采取一 定控制措施来减少、延缓甚至消除，这涉及到混凝土配合比的控 制、混凝土养护、钢筋施工、模板支撑体系的选用、施工荷载控制 等多个环节。从施工过程中记录的数据对比结果来看，也确实起 到了相当明显的效果。许多混凝土结构建筑物在建设过程和使 用过程中出现了不同程度、不同形式的裂缝，这是一个相当普遍 的现象，也是长期困扰着建筑工程技术人员的技术难题。 ３．混凝土裂缝产生机理 混凝土作为一种复合建筑材料，由于其组成材料的多样化以 及各组成材料间物理化学作用的多变化，致使混凝土的物理力学 性能与很多因素有关，混凝土抗压性能良好而抗拉性能很差，抗 拉强度只有抗压强度的１／８—１／２０，并且不与抗压强度成比例地增 加，其极限拉伸变形很小，因而极易产生裂缝Ｏ通过仪器已经发 现，混凝土在受荷载以前、在硬化后的混凝土内部，尤其是在胶结 料与骨料的界面上总是存在着大量的微观裂缝，其分布有随机 桥视野ＢＡｔ．ＵＤＩＡＤＳＨＩＹＥ—２０１０＂３（Ｔ—￣－Ｆ］ＴＵ） 性，而这些裂缝在外界荷载作用下或环境变化时会发展而形成可 见宏观裂缝，目前规范或规程按计算控制的主要是宏观裂缝。 对于荷载引起的裂缝，当构件中的主拉应力大于混凝土的 抗拉强度或主拉应变大于混凝土的极限拉伸应变时，混凝土就 会产生裂缝。温度引起的裂缝，一种情况是大体积混凝土因水 泥水化热导致内外温差过大，所引起的温度应力超过混凝土早 期抗拉强度时引起的裂缝；另一种是混凝土因环境温度变化而 产生膨胀或收缩变形，其中收缩变形又受到外界的约束或内部 钢筋的阻碍而产生裂缝。其它还包括混凝土硬化前产生的表面 裂缝、混凝土收缩变形时受到约束产生的裂缝、材料不良引起 的裂缝等。 目前，现浇楼板存在的裂缝问题同样没有形成比较一致的 处理意见，而更多的是从设计上采取一定构造措施、施工中加 强混凝土配合比控制和养护等几方面提出相关建议，从实际效 果来看确实收到了一定成效。但是，楼板裂缝的形成原因确实 有其特殊性和复杂性，无法以一般大体积混凝土裂缝控制、非 荷裁原因来解释分析。 ４．变形作用引起的楼板裂缝分析 ４．１温度应力引起的裂缝分析。 （１）温度应力的分析。根据温度应力的形成过程可分为以下 三个阶段： ， １）早期：自浇筑混凝土开始至水泥放热基本结束，一般约 ３０ｄ。这个阶段的两个特征，一是水泥放出大量的水化热，二是混 凝土弹性模量的急剧变化。由于弹性模量的变化，这一时期在混 凝土内形成残余应力。 ２）中期：自水泥放热作用基本结束时起至混凝土冷却到稳 定温度时止，这个时期中，温度应力主要是由于混凝土的冷却及 外界气温变化所引起，这些应力与早期形成的残余应力相叠加， 在此期间，混凝土的弹性模量变化不大。 ３）晚期：混凝土完全冷却以后的运转时期。温度应力主要是 外界气温变化所引起，温度应力可分为自生应力、约束应力两 类。这两种温度应力往往和混凝土的干缩所引起的应力共同作 用。要想根据已知的温度准确分析出温度应力的分布、大小是一 项比较复杂的工作。在大多数情况下，需要依靠模型试验或数值 计算。混凝土的徐变使温度应力有相当大的松弛，计算温度应力 时，必须考虑徐变的影响，具体计算这里就不再细述。 （２）温度的控制和防止裂缝的措施。①控制温度的措施。采 。 建筑施工 ‘…… ＪＩＡＮＺＨＵＳＨＩＧＯＮＧ 用改善骨料级配用于硬性混凝土，掺混合料、加弓ｉ气剂或塑化 剂等措施以减少混凝土中的水泥用量；拌合混凝土时，加水或 用水将碎石冷却以降低混凝土的浇筑温度即人模温度；热天浇 筑混凝土时减少浇筑厚度，利用浇筑层面散热；规定合理的拆 模时间，气温骤降时进行表面保温，以免混凝土表面发生急剧 复。修复目的：恢复使用功能和耐久性。 修复方法：①表面封闭法：沿裂缝表面涂刷聚合物或环氧类 封闭材料。②浅层封闭法：沿裂缝将混凝土凿成三角槽，三角槽 内混凝土界面处理，在槽内嵌入修复材料。修复材料可视裂缝变 形情况分别采取元机刚性修复材料和聚合物微变形或有机柔性 的温度梯度；在寒冷季节采取保温措施。②改善约束条件的措 施。比较常用的措施就是合理地分缝分块，设立后浇带。 ４．２混凝土收缩引起的裂缝。 修复材料。③化学（环氧类）灌浆法：采用的灌浆修复材料为低粘 度亲水性环氧树脂，此方法最大的优点是修复材料能在空气压 力作用下灌人混凝土裂缝深处，并填充于混凝土裂缝中，从而从 根本上达到封闭裂缝的修复目的。因此，采用这些材料对混凝土 裂缝灌浆后，不仅能有效地对裂缝进行封闭，同时，也兼有补强 收缩裂缝，顾名思义其产生原因就是混凝土硬化后，水分 蒸发体积收缩。从理论上讲，当混凝土在无任何约束而处于自 由收缩时，不会产生裂缝的，而实际工程中，混凝土总是受到各 种约束，如两端的约束、内部配制钢筋的约束等。由于混凝土收 缩过程中受到约束，因而内部产生拉应力，当拉应力大于混凝 土的抗拉强度时，就会产生收缩裂缝。一般来讲，混凝土受到的 约束越大，其产生的收缩裂缝越多或越宽。由于混凝土体积收 缩是因为水分蒸发、干燥导致的，因而收缩裂缝也通常称为干 缩裂缝。一般睛况下，几个月以后，混凝土体内多余水分蒸发已 基本完成，混凝土内湿度与环境湿度基本趋于一致，因而收缩 加固的作用。另外，在配制化学灌浆材料的过程中使其增加一定 的柔韧性，这对提高混凝土裂缝修复质量从而提高工程的整体 质量是相当有益的。 （２）混凝土裂缝宽度大于０．３ｒａｍ的修复。修复性质：封闭与 加固性修复。修复目的：恢复混凝土结构的承载力、使用性能、 耐久性能。修复方法：粘钢板加固，防腐、防火处理。化学（环氧 类）灌浆封闭裂缝，粘贴碳纤维布加固或粘贴碳纤维板加固，防 火处理。无论是屋面防水层局部铲除或全部铲除重做，在考虑 选择单体防水材料的性能同时，更应合理确定防水材料和保温 裂缝的宽度发展也趋于停止，处于相对稳定状况。当然，之后还 将随着环境湿度和温度的变化而略有变化，当环境湿度变大 时，混凝土将吸取空气中的水分，而收缩裂缝变窄些，反之当环 境湿度变小时，混凝土收缩裂缝将变宽些。另外，收缩裂缝也会 随着环境温度的升高而变窄些，反之随着环境温度的降低而变 宽些。 ５．楼板裂缝的常规修复 材料、混凝土顶板之间的组合结构，着重注意施工后防水材料 和保温材料、混凝土顶板复合在一起的实际性能，特别是复合 在一起的抗变形性能，这样才能取得理想的修复效果。上述各 种渗漏的修复方法，在实际工程中应视具体情况，可单独选用， 也可几种复合选用。 ５．１混凝土裂缝的修复时机。 无论混凝土是何种因素引起开裂 包括内应力和外应力， 从技术角度考虑其修复时机都应选择在裂缝基本稳定后才实 施。如收缩裂缝的修复应等其收缩基本完成后再实施。 ５．２混凝土裂缝的修复方法。 参考文献 …钢筋混凝土结构设计规范．北京：中国建筑工业出版社， １９９９ ［２】工程结构裂缝控制【Ｍ】．北京：中国建筑工业出版社． ［３】混凝土结构工程施工质量验收规范（ＧＢ５０２０４－－２００２） （１）混凝土裂缝宽度≤０．３ｒａｍ的修复。修复性质：封闭性修 （上接第８５页）加热到不低于５℃进行混凝土浇筑。柱子模板退模 温度低于一１０￣Ｃ时，靠近焊工作业处设置工具间用于加热。４）混 凝土浇筑前对钢筋进行预热，钢筋温度不得低于５℃。５）楼板结 构甩出的钢筋部位，应该对其进行掩盖或保温，保护长度不小 于０．５ｍ，以减少钢筋外露部分的热量损失。６）竖向结构柱子和 后，及时将保温棉沿模板缝隙塞下去，进行保水、保温覆盖。 ３．４作业层的封闭。 顶板模扳支设完成后，楼板混凝土浇筑前，采用单片门式 架搭设暖棚，来提高钢筋绑扎过程中的环境温度，同时防止大 雪污染钢筋作业面。 ３．６养护层的封闭。 墙体上部插筋用苫布及保温棉帘进行包裹，以减少插筋部位的 热量损失。７）为了防止产生温度裂缝，在柱和墙的保护层内垂 直放置带有网／］１￣１００ｍｍ×ｌＯＯｍｍ的焊接网片。 ５．结束语 严寒地区的钢筋混凝土结构施工应合理利用地区资源优 势，综合应用钢筋混凝土工程冬季施工的各种方法，如覆盖保 作业层下两层用保温棉帘进行封闭，同时作业层下一层用 加热器进行加热。 ４．钢筋分项工程冬季施工方法 １）钢筋进场后，及时用苫布进行覆盖保温，同时防止降雪 污染。２）钢筋后台加工场地进行封闭，确保钢筋弯折时温度不 低于一２０＂１２。加工完成的半成品不得长期裸露在室外。３）焊接作 温、电热加温、原材料加热保温等措施。施工前必须充分做好各 项准备，以温度指标指导各环节的温控工作，确保混凝土强度 的持续增长，有效地推进工程施工进度。 业区域不得在室外搭设防雨、防雪和防风的工棚。当外部大气 Ｑ ： 兰旦 １ Ｉ．ｉｌ：ＩＩＡ吲ｌＹＥ＿桥视野
