常见混凝土楼板裂缝的成因与防治研究

常见混凝土楼板裂缝的成因与防治研究

林世豪，娄涛，黄维真，陈建辉，李龙

中国建筑第二工程局有限公司华南分公司，深圳 518045

摘要：混凝土是当今时期工程项目建设中最常见的材料之一，混凝土的成型质量与工程项目整体建设质量有着较大的联系。裂缝是混凝土结构中常见的质量缺陷之一，如何高效修补、处理混凝土裂缝对工程项目建设至关重要。本文结合工程实践，分析混凝土裂缝产生原因，并尝试探究相应处理方法，为同类工程提供参考，提高混凝土结构性能以及使用效果。

关键词：混凝土结构；裂缝；成因；处理方法

1. 1. 0. 引言

在工程项目建设中，混凝土往往是必不可少的材料之一，可适用于多种不同结构的建筑中。虽然混凝土的抗压强度高，但混凝土是一种脆性材料，其抗拉于抗变形能力差，从而导致在施工过程中容易出现裂缝。混凝土裂缝的成因复杂，有温度因素、材料因素、设计因素及施工原因等。如果裂缝发展超过一定的限度，直接降低了建筑工程施工的质量，轻则影响建筑的观感和耐久，重则对建筑甚至人身安全产生危害。因此，必须针对性地分析实际项目建筑工程中的混凝土裂缝成因，制定有效的修复及预防措施。

1. 1. 0. 案例项目概况

某项目位于广东省广州市增城区，总建筑面积约151201平方米。该项目包含2栋高层住宅1#塔楼与2#塔楼、1栋5层低层商业3#楼、1栋超高层商业办公酒店综合体4#塔楼。 基础采用桩基基础，1#与2#楼为剪力墙结构，3#楼为框架结构，4#楼为框架核心筒结构。

该项目于施工过程中在现场3#楼发现四、五层楼板部分位置出现较为密集的网状裂缝，大部分为表面裂缝，少数为贯穿性通缝，存在板底渗漏现象，见下图1、图2。

图1、图2 现场混凝土裂缝情况

3#楼单层建筑面积为1346.9m²，裂缝处楼板厚度100mm，设计混凝凝土强度等级为C30，裂缝最大长度为373mm，最大裂缝宽度为0.6mm。

裂缝处混凝土环境为非严寒和非寒冷地区的露天环境，属于二a类，根据《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）第3.5.2条规定，该项目施工过程中出现的裂缝超出表1中最大裂缝宽度限值ωlim，应及时进行修补工作。

表1 混凝土结构构件最大裂缝宽度限值（mm）

1. 1. 0. 裂缝产生原因分析

建筑工程中混凝土裂缝产生原因主要分为4类：温度因素、材料因素、设计因素及施工原因。

1. 1. 0. 1. 温度裂缝

混凝土结构在施工过程中由于混凝土硬化，水泥材料发生水化反应释放出大量的水化热，导致混凝土内部温度升高，且混凝土内部无法散热，此时若混凝土内外温差过大，其内部会产生具有数值较大的温度应力。由于混凝土内外部约束力很强，温度应力会转化成具有破坏性的拉应力。此时混凝土处于早期阶段，弹性模量和抗拉强度未达到设计值，若该拉应力超过了此时混凝土的极限抗拉强度，就会导致裂缝的出现。温度裂缝多发生于大体积混凝土施工与北方地区冬季施工。此外，在昼夜温差较大的春秋期间，混凝土内部温度在夜间下降过快，导致混凝土体积迅速收缩，混凝土内部容易因此产生裂缝。

该项目3#楼4层、5层混凝土于6月份浇筑，广东地区该时间施工时气温在35℃左右，气候条件良好，浇筑时间为上午。裂缝处楼板厚度仅为100mm，不属于大体积混凝土范围，且楼层中设有一道变形缝。因此认为温度因素不是导致该项目混凝土楼板产生裂缝的原因。

1. 1. 0. 2. 材料因素

混凝土是由水泥、水、骨料和外加剂通过一定的配合比搅拌而成的材料，在进行混凝土结构的施工中，水灰比过大、骨料级配不良、外加剂选用不当、原材料质量差等原因会导致混凝土产生裂缝。

该项目采用商品泵送混凝土，定标使用前经走访调查多家单位。最终确认的商品混凝土搅拌站所用的原材料质量良好、水灰比0.5满足设计要求最大水灰比0.55、各级骨料与外加剂配合比符合相应的规范要求、混凝土进场验收坍落度为160mm符合泵送混凝土要求；且搅拌站距离项目近，混凝土拌合物从搅拌机卸出后到浇筑完毕的延续时间约为90分钟，未超过表2要求。

表2 混凝土拌合物从搅拌机卸出后到浇筑完毕的延续时间（min）

因此认为材料因素不是导致该项目混凝土楼板产生裂缝的原因。

1. 1. 0. 3. 设计因素

在设计阶段，若对混凝土构件进行计算时忽略了正常使用极限状态和构造要求，只考虑承载力极限状态，会导致重点部位和薄弱部位的配筋率、构造及间距设置无法满足要求，从而导致裂缝的产生。

构件薄弱处若配置的钢筋过少，会使构件薄弱处：如梁构件下方及板构件下方长方向跨中产生裂缝，如图3示意。梁、板支座处若未设置或设置的钢筋无法承受负弯矩引起的应力，梁板构件负弯矩区上方会产生裂缝，如图4示意。此类原因产生的裂缝往往为贯穿混凝土构件的通缝。

图3 楼板跨中通长裂缝 图4 楼板支座处负弯矩裂缝

该项目现场产生的裂缝形态与上述原因产生的裂缝形态不同。现场裂缝产生处板厚为100mm，配筋为双层双向Φ8@200mm，支座处附加负弯矩受力筋Φ10@200mm。经设计院复查验算，均满足受力及构造要求。存在其他同层不同位置楼板配筋完全相同未产生裂缝，且裂缝处楼板施工过程中没有附加过重大的集中荷载，因此认为设计因素是不导致该项目混凝土楼板产生裂缝的原因。

1. 1. 0. 4. 施工原因

            1. 1. 不规范的振捣过程，如振捣时间过段、振捣不到位无法使混凝土达到密实状态，从而产生裂缝；如果振捣过度，混凝土中粗骨料下沉集中于构件下部，上部砂浆过，混凝土均匀性不足，导致收缩不均匀从而产生裂缝。

               2. 支模时未润湿模板，过于干燥导致混凝土干缩变形过大，从而产生裂缝。

               3. 支模架变形、拆模过早，混凝土还未完全凝结，导致构件变形，从而产生裂缝。

               4. 混凝土养护不到位，会使得内外收缩力差距较大，一旦拉应力超过混凝土强度，会产生裂缝。一般情况下，在混凝土初凝时，就需要开始养护，养护时间应该在7天以上。

该项目在混凝土浇筑完成后，采用洒水的方式养护一天后，开始进行下一层施工，未采用高效的带膜养护方式进行混凝土养护，且洒水养护时间不足。因此，未能充分进行混凝土养护工作，无法减缓混凝土的干缩，极有可能时该项目混凝土楼板产生裂缝的主要原因。

1. 1. 0. 裂缝防治

         1. 裂缝预防

施工现场裂缝预防主要从两个方面入手。

1. 1. 0. 1. 1. 混凝土质量控制

根据相应的设计要求混凝土强度等级以及混凝土和易性的要求确定配合比；严格按规范与设计要求控制水灰比；选择级配良好的石子，减小空隙率和砂率以减少收缩量，提高混凝土抗裂强度。选择口碑良好的搅拌站，保证发料的速度与连续性，确保送达现场的混凝土塌落度再设计范围内，减少浇筑的延续时间。

1. 1. 0. 1. 2. 施工工艺把控

分层下料，充分振捣。模板支架选用新钢管，确保浇筑过程中不发生变形。浇筑完成后，待混凝土达到强度后拆模。充分浇水养护，带模板养护3d，保证养护到位。后续施工作业时，做好成品保护措施，合理控制荷载，减少对已施工混凝土的扰动。

1. 1. 0. 2. 已成型裂缝处理

针对不同的形式裂缝、不同严重程度裂缝有不同的修补方式，常见的有混凝土结构加固方法、化学灌浆修补方法、表面覆盖方法。

结构加固法用于来修补危害性较大的、影响到混凝土结构性能的裂缝。主要有加大混凝土截面面积、构件角部裂缝处外包型钢、构件面部黏贴钢板或直接喷射混凝土进行补强加固。

化学灌浆修补方法主要用于对抗渗要求的混凝土构件，如地下室外墙、地下室顶板、屋面层。作业人员要多合理操作压浆泵，将质量达标的胶浆填入需要修补的裂缝中，在胶浆凝结、硬化作用下，修补产生的裂缝，提升混凝土结构的整体性、强度、耐久性等。

表面覆盖方法通常的处理措施是在裂缝的表面涂抹水泥浆、环氧胶泥或在混凝土表面涂刷油漆、沥青等防腐材料。

该项目少数通缝采用化学灌浆修补方法，处理步骤：表面处理→安设压浆嘴→封闭裂缝→密封检查→配置浆液→分次注浆→表面清理→收尾处理及检查；绝大多数裂缝为混凝土表面干缩裂缝，主要目的是抑制裂缝继续生长，宜采用表面覆盖方法。处理步骤：表面清理干净→沿裂缝长度方向涂抹环氧胶泥。

图5 现场裂缝处理 图6 处理完成后现状

1. 1. 0. 总结

混凝土作为当今建筑工程最常使用的材料，裂缝是较为普遍的质量顽疾，且产生裂缝的因素复杂。为避免裂缝的产生，需要不断改进混凝土在施工过程中的技术，已科学严谨的方式完成每一道工序。针对已经产生的不同种类的裂缝，应针对性的科学分析、及时处理，这样才能使建筑工程整体施工质量得到显著的提升。

作者简介：林世豪，男，1997年~，福建南平人，郑州大学土木工程学院，邮箱：844862182@qq.com

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