混凝土樓板裂縫的實(shí)例分析

1、混凝土樓板裂縫的實(shí)例分析2006年10月21日星期六13:26【摘 要】文章對(duì)工程中鋼筋混凝土現(xiàn)澆樓板裂縫狀況進(jìn)行了簡(jiǎn)要敘 述，并以實(shí)際工程為例，深入討論了工程施工過(guò)程中混凝土樓板裂縫出 現(xiàn)的原因，同時(shí)針對(duì)出現(xiàn)的三種典型樓板裂縫進(jìn)行了進(jìn)一步分析?！娟P(guān)鍵詞】現(xiàn)澆混凝土樓板；裂縫；混凝土收縮；拉應(yīng)力一、前言隨著水泥工業(yè)和混凝土技術(shù)的進(jìn)步，過(guò)去在混凝上樓板中不太突出 的裂縫問(wèn)題，近年來(lái)卻日趨嚴(yán)重，甚至在一些地區(qū)成了質(zhì)景通病。許多 工程設(shè)計(jì)和施工人員對(duì)此很困惑：按說(shuō)混凝土技術(shù)進(jìn)步了，原來(lái)不易保 證的混凝土強(qiáng)度提高了，施工方法也比以前先進(jìn)了，可裂縫卻越來(lái)越多 了。這一問(wèn)題值得我們?nèi)ド钏?。?duì)這一工程質(zhì)景通

2、病，不少工程技術(shù)人 員單一從施工方面探求原因，尋求解決辦法，取得了一定的效果，但未 能從根本上控制這類裂縫的發(fā)生。 結(jié)合工程實(shí)踐調(diào)查發(fā)現(xiàn)，鋼筋混凝土 現(xiàn)澆樓板裂縫因變形作用（如溫度變形、收縮變形、基礎(chǔ)不均勻沉降變 形等）引起的幾乎占全部裂縫的85%以上，因荷載效應(yīng)引起的裂縫僅占 不足15%。而在這些變形裂縫中，以收縮變形作用為主引起的裂縫占絕 大多數(shù)，并且逐年呈上升趨勢(shì)。二、工程實(shí)例分析（一）工程概述某沿海地區(qū)六層磚混結(jié)構(gòu)住宅樓群， 建筑面積均為3000平米左右， 屋頂為坡屋頂，各建筑砌筑砂漿 12層均采用M7.5混合砂漿砌筑，3 層以上均采用M5混合砂漿砌筑，砌筑磚均為MU1（粘土紅磚。各建

3、筑樓 板、樓梯、圈梁及構(gòu)造柱等現(xiàn)澆混凝土構(gòu)件，混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)均為 C20o基礎(chǔ)混凝土條形基礎(chǔ)，基礎(chǔ)頂部設(shè)有鋼筋混凝土基礎(chǔ)圈梁。上述住宅竣工后居民入住一段時(shí)間，逐漸發(fā)現(xiàn)部分樓板、局部過(guò)梁、 梯梁開(kāi)裂，其中現(xiàn)澆樓板裂縫寬度大多在 0.1mm0.3 mm,長(zhǎng)度不等，主 要表現(xiàn)于樓板角45。斜裂縫，樓板中部平行裂縫（平行于長(zhǎng)短邊）和穿線 管處裂縫。經(jīng)權(quán)威部門檢測(cè)，本工程實(shí)例所產(chǎn)生的裂縫屬于非受力裂 縫，即非荷載作用引起的裂縫，裂縫雖然不影響結(jié)構(gòu)安全，但影響結(jié)構(gòu) 的耐久性和正常使用，必須進(jìn)行封閉處理。對(duì)于該工程發(fā)生的現(xiàn)澆樓板裂縫，根據(jù)檢測(cè)調(diào)查結(jié)果，首先采用排除法分析各種原因。1 .排除地震力作用，因

4、為從工程建造到使用整個(gè)過(guò)程未發(fā)生過(guò)地 震。2. 排除荷載作用，因?yàn)樵S多發(fā)生裂縫的空谿房間在竣工驗(yàn)收時(shí)未 產(chǎn)生裂縫，在大半年后才陸續(xù)出現(xiàn)上述裂縫，房間空谿期間未有堆積荷載，只有結(jié)構(gòu)自重。3. 排除設(shè)計(jì)承載力不足，因?yàn)榻?jīng)復(fù)核設(shè)計(jì)圖符合國(guó)家現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范要求。4. 排除地基不均勻沉降影響，因?yàn)橥ㄟ^(guò)現(xiàn)場(chǎng)觀察，建筑物與排水明溝處未出現(xiàn)由沉降產(chǎn)生的開(kāi)裂現(xiàn)象，墻體未出現(xiàn)斜裂縫，通過(guò)沉降觀測(cè)，到目前建筑物未發(fā)現(xiàn)不均勻沉降。5. 排除材料不合格因素，因?yàn)樗捎玫牟牧暇泻细褡C，且材料 經(jīng)過(guò)測(cè)試合格。經(jīng)過(guò)深入調(diào)查及分析，設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理、建設(shè)、材料等各方專家 認(rèn)為混凝土收縮及溫度應(yīng)力的輔助作用是引起現(xiàn)澆樓板出現(xiàn)上述

5、典型 裂縫的主要原因。（二）裂縫出現(xiàn)因素混凝土收縮變形是這種工程材料的固有特性。它主要有澆筑初期 （終凝前）的凝縮變形；混凝土硬化過(guò)程中的干縮變形；混凝土在恒溫 絕濕條件下，由凝膠材料的水化作用引起自生收縮變形；溫度下降引起 的冷縮變形以及因碳化引起的碳化收縮變形五種。在正常條件下以干縮為主。收縮景隨時(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。大部分收縮變形一年內(nèi)完成，90天的收縮為全部收縮景的40%80% （以20年的收縮為準(zhǔn)）。影響混凝土收縮的因素主要有水 泥品種、骨料品種和含景、混凝土配合比、外加劑種類及摻景、介質(zhì)溫 度和相對(duì)濕度、養(yǎng)護(hù)條件等?；炷恋南鄬?duì)收縮景主要取決

6、于水泥品種、 用景和水灰比，絕對(duì)收縮景除與這些因素有關(guān)外還與構(gòu)件施工時(shí)最大連 續(xù)邊長(zhǎng)相關(guān)。不論混凝土的絕對(duì)收縮景有多大，只要混凝土板能自由收 縮，板內(nèi)是不會(huì)產(chǎn)生拉應(yīng)力的。但是，實(shí)際鋼筋混凝土樓板總是受到其 支承結(jié)構(gòu)的約束，從而在板內(nèi)產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力超過(guò)混凝土的極限 抗拉強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生裂縫。本工程產(chǎn)生裂縫主要有以下幾個(gè)因素：1 .本工程采用425#水泥配制C20混凝土，且甲乙方人員片面地認(rèn)為水泥標(biāo)號(hào)越高、水泥用景越多越保險(xiǎn)，致使水泥用景超過(guò)350kg/m3水灰比達(dá)到0.63。另外，配制混凝土所用骨料級(jí)配不良， 含泥景較 高，而且級(jí)配不連續(xù)，部分小粒徑石子用細(xì)砂代替。眾所周知，混凝土 的干縮

7、變形是由于干燥失水， 毛細(xì)管內(nèi)孔隙增大，致使毛細(xì)管表面張力 增大，從而導(dǎo)致混凝土外觀體積的縮小。如果混凝土內(nèi)部水灰比增大、水泥用景增多、砂率增大、水泥標(biāo)號(hào)升高，都將大大加大混凝土集料的 比表面積，增加其吸附水分的能力，所吸附的水分大大超過(guò)了水泥水化 所需的水分，造成混凝土內(nèi)毛細(xì)管孔隙也大大增多，從而使得混凝土的 體積收縮大大增加?？梢?jiàn)這是造成該工程混凝土收縮變形較大的根本原 因。2 .該工程位于沿海地區(qū)，年風(fēng)速較大，樓板混凝土澆筑在79月間，環(huán)境氣溫相對(duì)較高，最高氣溫達(dá)30oC35oC,澆筑后澆水養(yǎng)護(hù)不 足3天，養(yǎng)護(hù)期過(guò)后在高溫和日照以及風(fēng)等作用下，樓板表面失水較快， 增加了混凝土早期收縮。由

8、于混凝土早期抗拉強(qiáng)度較低，樓板在周邊約 束下，極易產(chǎn)生細(xì)微裂縫。同時(shí)，樓板澆筑后四個(gè)月內(nèi)氣溫下降較大以 及采用高標(biāo)號(hào)水泥，造成較大的降溫差，從而迸一步增大了混凝土的收 縮。這些早期塑性裂縫在混凝土硬化后期收縮。徐變、氣溫變化影響下 逐漸開(kāi)展而形成較大裂縫，甚至貫穿樓板。3.本工程鋼筋混凝土樓板與圈梁整體澆筑，墻體約束圈梁變形， 加之，圈梁的收縮變形小于樓板，從而使樓板變形受到較大的約束，產(chǎn) 生較大的拉應(yīng)力。當(dāng)板內(nèi)拉應(yīng)力超過(guò)其時(shí)混凝土的極限抗拉強(qiáng)度時(shí)，就 會(huì)在板內(nèi)產(chǎn)生裂縫。這是樓板產(chǎn)生裂縫的另一主要因素。4 .檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)，一層樓板（有地下室）裂縫往往比上部各層嚴(yán) 重，且裂縫形態(tài)很不規(guī)律，分析發(fā)現(xiàn)

9、原因是一層樓板的底模支撐點(diǎn)地基 夯實(shí)不夠、不均勻，致便各模板之間相互變形過(guò)大而使樓板產(chǎn)生不規(guī)則 裂縫。（三）出現(xiàn)的主要裂縫成因分析1. 穿線管位谿裂縫原因。當(dāng)前，在混凝土板中預(yù)埋電線導(dǎo)管大多采用PVCo由干PVC1直徑較大，管徑多在2030mm彈性較太，表 面光滑，與混凝土結(jié)合較差，使得板內(nèi)存在薄弱環(huán)節(jié)。當(dāng)混凝土樓板較 薄時(shí)，很容易因混凝土收縮而產(chǎn)生裂縫。本工程混凝土板厚100mm穿線管直徑約占板厚的1 /3,加之混凝土收縮變形較大，若在該部位布管 和澆搗混凝土不善，極易形成沿線管布設(shè)走向的裂縫。2. 板角斜裂縫原因。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在不同的時(shí)間季節(jié)和環(huán)境中，其周邊大氣溫度發(fā)生變化，在混凝土結(jié)構(gòu)

10、中產(chǎn)生熱脹冷縮的“溫度變形”。對(duì)于現(xiàn)澆混凝土樓板，由于日夜溫差及季節(jié)溫差的影響，將會(huì)產(chǎn) 生截面均勻溫差應(yīng)力，當(dāng)陽(yáng)光透過(guò)窗照射到室涿連媯鵬逕舷鹵碧婕罷丈滸連嫂瘓煥虜飯a A ?/p >本工程中，樓板與圈梁整體澆注，墻體及圈梁對(duì)現(xiàn)澆樓板支承邊具有較強(qiáng)的約束作用，由子混凝上的收縮應(yīng)力，加上反復(fù)溫差應(yīng)力的輔助 作用，在樓板中產(chǎn)生雙向拉應(yīng)力，混凝上的抗拉強(qiáng)度比抗壓強(qiáng)度低的多， 當(dāng)某一處最大主拉應(yīng)力達(dá)到混凝土的抗裂強(qiáng)度時(shí)，混凝土沿與最太主拉應(yīng)力垂直的方向受拉劈裂，在實(shí)際中混凝土的抗裂強(qiáng)度的取值離散性較 大，隨著雙向應(yīng)力比的不同，樓板裂縫出現(xiàn)的形式也不同，即有房間角 部出現(xiàn)45度斜裂縫。3. 樓板平行

11、于長(zhǎng)邊和短邊的裂縫原因。該工程施工段長(zhǎng)45m樓板混凝上連續(xù)澆筑，形成整體連續(xù)板。按標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下混凝土收縮變形 £ y0=3. 24 X 10-4計(jì)，該板東西向絕對(duì)變形達(dá) 15mm而本工程樓板與 圈梁整體澆筑，樓板變形受到圈梁約束而在板內(nèi)產(chǎn)生拉應(yīng)力。下面采用公式進(jìn)行估算該工程混凝土的干縮值以及在板內(nèi)產(chǎn)生的拉應(yīng)力。& y (t) =& y0 - M1. M2 M10 (l e-0.01t )式中s y (t)- 任意時(shí)間的收縮(mr mm ;t-由澆灌時(shí)至計(jì)算時(shí)，以天為單位的時(shí)問(wèn)值，本工程取t=120天: s y 0= s y(8)-最終收縮值(mrmm ;M1M2 M10

12、-考慮各種非標(biāo)準(zhǔn)條件的修正系數(shù);M水泥品種，普通水泥取1.0M425#水泥細(xì)度 4000,取1.13M骨料，取1.0 ;M4水灰比0.64，取1.5 :M水泥漿景為0.35,取1.75;M自然養(yǎng)護(hù)三天，取1.09;M7因秋季施工，氣候比較干燥，環(huán)境相對(duì)濕度30%,取1.18 ;M水力半徑倒數(shù)，圈梁r=0.165cm-l ,取0.916 ;板r=0.23cm-l，取 1.01 ;M機(jī)械振搗，取1.0 ;M1配筋率(包括不同模景比)，圈梁為 0.06，取0.84;板為 0.02，取 0.944計(jì)算得s y(120t)板=9.86 X 10-4, s y(120t)圈梁=7.95 X 10-4s y

13、' = s y(120t)板-s y(120t)圈梁= 1.91 x 10-4因其垂直裂縫的主應(yīng)力最大值在板的中部，公式為：6 max=-E£ y' (1-1/ch( 6 L/2)H(t),6 =V(2Cx/ H ' E)這里，H(t)-考慮徐變引起的內(nèi)力松馳系數(shù)，平均取 0.5;Cx水平阻力系數(shù)，混凝土板與混凝土圈梁，Cx=1.0N / mm3L板長(zhǎng)，以2#樓一層樓板(7) (8)軸間裂縫為例，取L=32400mm;E-混凝土彈性模景，按樓扳測(cè)試強(qiáng)度 C20計(jì)算，取E=2. 55X 104MpaH'混凝上換算寬度，考慮兩側(cè)對(duì)稱約束，當(dāng) H' <2X 0.2L , H' =H當(dāng) H' >2X 0.2L , H' =0.4 L本工程h= 6000 mr 0.4 L=12960，取H' =6000mm代入以上數(shù)值 計(jì)算得樓板中部最大拉應(yīng)力為:6 max =2.16Mpq大于C20混凝土的抗 拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值ftk =