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。但在荷載作用或進一步產(chǎn)生溫差及干縮的情況下，微裂縫會擴展并逐漸相互貫通，出現(xiàn)較大的、肉眼可見的宏觀裂縫，可能會對建筑質(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。
國家標準 GB 50010—2010《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》第 3.4.4 條對于裂縫控制等級進行了規(guī)定[2]：
一級－－嚴格要求不出現(xiàn)受力裂縫的構(gòu)件；
二級－－一般要求不出現(xiàn)受力裂縫的構(gòu)件；
三級－－允許出現(xiàn)受力裂縫的構(gòu)件。
樓面一般屬于三級，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)境等級及裂縫控制等級，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以二 b 級為主，裂縫寬度限值 Wlim=0.20mm，寬度超過 0.20mm 的裂縫即為有害裂縫，需進行處理。
2 鋼筋混凝土樓面裂縫的成因
通過長期的工程實踐，業(yè)內(nèi)將鋼筋混凝土樓面裂縫的成因歸為設(shè)計原因、材料原因、施工原因三類。其中設(shè)計原因、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)計原因
對混凝土樓面裂縫發(fā)生的部位進行分析，在樓面四周陽角處，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)件對樓面在水平的 x、y 方向均形成約束?；炷翗敲嬖趶姸炔粩喟l(fā)展的過程中，由于內(nèi)部的收縮特性產(chǎn)生應(yīng)力；同時在陽光照射下，樓面上下表面存在較大溫差，樓面內(nèi)同時存在溫度應(yīng)力[3-4]。從設(shè)計角度看，現(xiàn)行設(shè)計規(guī)范中并未針對溫差及混凝土材料收縮專門設(shè)置參數(shù)，如在設(shè)計中未單獨考慮這一因素，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)力同時作用下，當(dāng)拉應(yīng)力大于混凝土極限抗拉強度時，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，收縮量隨時間增長而不斷加大，收縮速率隨混凝土齡期的增長而急劇減小，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行進一步分析。
3 鋼筋混凝土樓面裂縫的控制措施
針對以上原因分析，本文接下來將從設(shè)計、材料、施工三個角度，具體討論鋼筋混凝土樓面裂縫的控制措施。
3.1 設(shè)計角度
現(xiàn)行規(guī)范中，對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，即樓面陽角處需對雙層雙向鋼筋進行加密，并布置延伸至剪力墻、圈梁的通長鋼筋，利用 x、y 兩個方向鋼筋的加密區(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
從材料角度對鋼筋混凝土樓面裂縫進行控制的核心是嚴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，以此配合比進行計算，水灰比為 0.44、單位用水量 175kg、砂率 31%。無論現(xiàn)場攪拌或使用預(yù)拌混凝土，均需嚴格按指標開盤，尤其要杜絕為保證和易性而現(xiàn)場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，應(yīng)將骨料級配作為混凝土質(zhì)量控制重點，需按 JGJ 52—2006《普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗方法標準》[8] 中各條款選擇級配良好、連續(xù)的石子與中粗砂作為骨料，嚴格控制骨料的堿活性、含泥量及有機質(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)。對于使用預(yù)拌混凝土的項目，應(yīng)選取經(jīng)當(dāng)?shù)刭|(zhì)量監(jiān)督部門認證的混凝土攪拌站，現(xiàn)場核實預(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，即可成批開盤。但實際施工中經(jīng)常遇到混凝土攪拌站為改善混凝土工作性，便于遠距離運送、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，進而引發(fā)混凝土內(nèi)粗骨料的離析或初始強度增長低于理論曲線，成為引發(fā)樓面裂縫的隱患。應(yīng)對這一問題，施工單位需將現(xiàn)場施工條件準確告知預(yù)拌混凝土廠家，對于凝結(jié)時間提出具體要求，確保廠家的調(diào)整與現(xiàn)場一致；而坍落度保持方面，則傾向于通過控制運送時間、調(diào)整各組分水泥比例來實現(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現(xiàn)的。根據(jù)相關(guān)規(guī)范[10-11]，要合理安排澆筑時間，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行專門要求，采取對骨料進行預(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)實踐研究，這一做法對小范圍、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 加強樓面鋼筋網(wǎng)的保護
樓面鋼筋網(wǎng)的抗拉受力可以通過對外荷載的抗彎作用及抵抗混凝土干縮的拉應(yīng)力，對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層滿足設(shè)計及規(guī)范要求。下層鋼筋必須設(shè)置馬凳，對于 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。對于上層鋼筋的保護的難度則更大，需盡可能科學(xué)地安排好水電交叉作業(yè)時間，在板底鋼筋綁扎后，管線預(yù)留預(yù)埋應(yīng)及時插入快速完成，再進行上層鋼筋綁扎，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通行，必要時設(shè)置臨時通道，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，及時安排鋼筋工對樓面鋼筋進行整修，確保鋼筋位置及保護層厚度，尤其對于樓面陽角、大跨度樓面等裂縫易發(fā)生處需重點整修。
3.3.2 施工作業(yè)面的樓面裂縫控制
對于一般框架剪力墻住宅項目標準層，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)護時間不足的現(xiàn)象，如澆筑完畢后不足 24 小時即開始進行鋼筋綁扎、材料吊運等。在強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；在澆筑完畢次日進行材料吊卸時應(yīng)輕卸輕放，避免偶然荷載對樓面的不利影響，并應(yīng)做到分散到位，減少樓面的集中荷載。