浅谈现浇楼板早期开裂的原因及施工控制措施

浅谈现浇楼板早期开裂的原因及施工控制措施摘要：针对混凝土现浇楼板中频繁出现早期开裂的现象，通过对大量工程进行的跟踪分析，研究了相关资料，明确了问题的本质，提出全面的施工控制措施杜绝此类问题的反复发生，同时提出了处理早期开裂的具体办法。关键字：现浇楼板早期开裂施工控制措施1混凝土早期开裂问题综述建筑工程的裂缝一直是困扰人们的难题，然而混凝土现浇楼板的初期开裂却是发生在人们眼皮底下的事情，一般在混凝土浇筑完毕几个小时之后，就出现开裂。而且裂缝宽、密、不规则，如果不及时处理，有的甚至会成为贯穿性裂缝。这些裂缝一般不会影响楼板的承载力，但是对结构的耐久性、抗渗不利。混凝土因收缩而导致的裂缝是混凝土早期裂缝最主要的形成原因。裂缝基本是由于水分蒸发和浆体收缩，混凝土表面收缩应力远大于混凝土的抗拉强度引起的。2影响混凝土早期开裂的主要因素总的来讲，影响混凝土楼板早期开裂的因素包括：原材料、配合比、设计、环境和施工等。2.1为减少混凝土的自生收缩，原材料方面应注意：2.1.1水泥：不用早期强度高、磨细度大的水泥，尽量选择硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥2.1.2骨料：一般骨料粒径大、粗糙则收缩小，含水量越大收缩越大。不得采用细砂，特细砂（细度模数uf≥2.3）。用山砂配制的混凝土与河砂的配比相比泌水减少，表面硬度增加快，更易受风吹的影响。骨料的含泥率偏高也会对早期开裂产生较为不利的影响。2.1.3粉煤灰：控制掺合料的掺量，粉煤灰渗量不得超过水泥用量的15%，矿粉掺量不得超过水泥用量的20%。2.1.4外加剂：应采用保水性好的缓凝剂、减水剂、膨胀剂、减缩剂等。2.2配合比方面，应考虑砂率和水灰比对混凝土早期开裂的影响。对于楼板混凝土强度通常采用C25，一般设计水胶比较大，这种情况下，混凝土的保水性差，内部毛细孔孔径大，连通孔多，水分易上浮产生泌水，水分蒸发导致塑性收缩。用水量不得大于180kg/m3。砂率越大，混凝土内部的表面积越大，实际水胶比变小，从而毛细孔细化，水分散失导致的毛细管张力就越大；起骨架支撑作用的粗骨料体积减少，不利于抵抗开裂。故楼板混凝土砂率宜控制在40%以下。2.3设计方面2.3.1现浇楼板设计厚度不宜小于110mm(厨房、浴厕、阳台板不得小于90mm)单向板应≥L/50（L为板的短向跨度）。2.3.2房屋长度大于40m时，可在楼面中部设置后浇2.3.3房屋层面阳角处和跨度≥3.9m的楼板，应设置双层向钢筋，阳角处钢筋间距不宜大于100mm，跨度≥3.9m的楼板钢筋间距不宜大于150mm钢筋直径不宜小于φ8。2.4环境和施工方面2.4.1外界环境。大气中湿度小、干燥、温度高、风速大，则混凝土水分蒸发快，混凝土收缩越快。根据图1可以看出湿度在成型后1～2h内影响大，风速从第3h开始有很大影响。与湿度、风速相比温度的影响随时间的变化不大。没有风时，混凝土水分蒸发速度为0.074kg/(m2·h)；风速为8m/s时蒸发速度为0.186kg/(m2·h)；风速为16m/s时蒸发速度为0.304kg图1温度、湿度及风速对早期收缩的贡献率[1图1温度、湿度及风速对早期收缩的贡献率[1]图1温度。湿度及风速对早期收缩的贡献率【1】2.4.2泵送商品混凝土易产生早期开裂的原因。由于商品混凝土坍落度大，稍加振捣即出现石子下沉、浆体上浮，时常有较多泌水，随着水分蒸发，表面出现大量塑性收缩裂缝。混凝土搅拌、运输时间过长，使水分蒸发过多，施工时随意加水，易引起混凝土产生离析，由于混凝土离析使表层的水泥浆层增厚，收缩急剧增大，会出现严重龟裂现象。掺用各种外加剂，增加了混凝土收缩对环境的敏感性。2.4.3振捣方式及时间。机械振捣方式比手工振捣方式混凝土收缩性要小。振捣时间太短，振捣不密实，容易产生塑性沉降裂缝；振捣时间太长，造成分层，粗骨料沉入底层，细骨料留在上层，强度不均匀，上层易发生收缩裂缝。2.4.4养护方法。良好的养护可加速混凝土的水化反应，获得较高的混凝土强度。养护时保持湿度越高、气温越低、养护时间越长，则混凝土收缩越小。2.4.5模板变形和早期受荷均易造成早期混凝土开裂。3引起早期开裂的关键因素大量的实验和工程实例告诉我们，相比而言混凝土的配合比、各种材料的性能以及结构设计对混凝土早期收缩的影响是有限的，由于水汽蒸发过快导致混凝土早期收缩开裂则非常不利。工程中大量出现由于早期养护不力，而导致混凝土楼板等薄壁结构出现早期开裂的事故。这种现象在高温大风天气更加容易出现。针对混凝土的性能包括其各种组成成分的性能进行了大量的研究，由于这是一个很复杂的分析过程，可以说目前尚未有比较系统可靠的混凝土早期收缩裂缝预测模型。但是可以从施工的角度采取一些积极的控制措施来预防早期开裂并及时消除裂缝，会起到事半功倍的效果。4全面的施工控制措施4.1施工中预防混凝土早期开裂，首先应该保证材料质量、施工过程能够满足规范要求。4.1.1目前预拌混凝土的推广应用已经基本普及，新拌混凝土的质量控制在混凝土供应商的手中，作为施工单位应该选择信誉度高、质量好的厂家，同时还必须加强随机的检查，特别是在关键部位、高温大风天气施工之前对厂家的原材料、配合比是否符合方案要求进行检查。4.1.2施工时注意检查是否存在模板支架基础不密实、承载力不足、地基未排水固结或支架刚度不足等问题，否则浇筑混凝土后支架不均匀下沉，会4.1.3混凝土保护层过厚，或乱踩已绑扎的上层钢筋，表层混凝土的收缩受不到钢筋的约束，易产生裂缝。混凝土保护层过薄，钢筋下部混凝土沉降，在钢筋上面容易产生裂缝。因此钢筋安装时，应采取有效措施固定钢筋位置，建议采用Ⅱ级钢制作马凳。4.1.44.1.5混凝土浇筑后，应减少对模板的震动，控制上料时间，以防刚凝结的混凝土结构发生破坏4.1.6应在浇筑完毕后12小时以内对混凝土加以覆盖并保湿养护，浇水次数应能保持混凝土始终处于湿润状态。正常情况下采用二次抹面的方法来控制早期开裂。在二次抹面后，立即用塑料薄膜盖在混凝土板表面待混凝土终凝后3～5h，在上面蓄水20~30mm深进行养护。这样做不但可以防止混凝土表面免遭日晒与热风造成的混凝土表面开裂以及表面温差产生干裂缝。但是一般的建筑施工周期较短，要保证主体施工的速度，很难及时做到蓄水养护，而且早期开裂会出现在终凝前，所以二次抹面在高温和大风天气4.2高温大风干燥天气的施工应对措施在烈日暴晒和大风天气，混凝土浇筑后如不及时覆盖或保湿养护，则混凝土表面较快凝结，形成一层硬皮。硬皮上的裂缝已经抹压不动，而下部混凝土还未达到初凝。在春季风大时期，由于商品混凝土有缓凝组分，也会出现类似现象。4.2.1项目部应该建立预警制度，根据天气预报推测施工时的温度、风力以及湿度，根据经验风速达到六级以上，就应设置遮阳和挡风设施，或者停止混凝土的浇筑。否则就应事先确定预控措施，保湿养护是最简单有效的办法。夏天天气炎热的情况下，应在下午3点以后开始浇筑，并合理划分施工段，保证连续作业的时间不要过长，最好能在天黑之前做好最后一遍抹面，避免混凝土初期养护时急剧干燥。采用覆盖塑料薄膜或者潮湿的草垫、麻片等，保持混凝土终凝前表面湿润，终凝后继续保湿养护或在混凝土表面喷洒养护剂等进行养护。如果刮大风，覆盖塑料薄膜就不方便，甚至覆盖湿麻袋保湿也很难做到。这时可以采取淋水的方法。掌握好开始淋水养护的时间是关键。应该在混凝土表面泌水消失后立即开始淋水养护，使混凝土表面始终处于湿润状态。淋水必须使用喷雾工具，否则很容易造成混凝土表面起皮、起砂。4.2.2混凝土浇筑后应该注意观察是否发生早期开裂，一旦发现，立即采取既定补救措施。补救措施包括再淋水抹面、二次振捣等。混凝土初凝前再淋水抹面，在出现表面裂缝的地方用喷雾器喷雾，使混凝土表面湿润，并用木蟹拍打压实，使裂缝闭合。二次振捣可以采用打毛机滚压和平板震动器复振。时间应控制在混凝土初凝前1h进行，效果最佳。4.3控制开始养护和二次振捣的时间，对于处理楼板混凝土早期开裂有着非常重要的意义。混凝土的初凝和终凝时间，规范采用贯入阻力法的方法，但是施工现场的温度、湿度、风力都和试验室不可能相同，而且波动大，必须根据情况来判断，这就要有成熟可靠的辨别方法。现场测定是否达到初凝通常采用直观的判断方法：用手或脚轻轻按踩，面层无明水、不下陷时或者当人在上面行走会留下3mm深的痕迹。现场测定非常难以把握，建议采取实际针入度法来测定混凝土的初凝和终凝时间。如果不具备混凝土贯入阻力仪，可以建议混凝土搅拌站在测定混凝土凝结时间的同时测坍落度，以其值间接判定混凝土初凝时间（特别是初凝前1h时间）。一般坍落度30mm~50mm时作为二次振捣时间会取得较好的效果。4.4二次振捣的机理分析混凝土结构浇筑后间隔一定时间进行二次振捣，使本来已接近初凝的混凝土经振捣液化，重新恢复塑性，进一步消除了内部泌水和汽泡以及振捣影响区内因混凝土收缩和模板变形产生的应力，增强了粗骨料、钢筋和水泥浆的粘结力，从而达到消除表面裂缝，增强混凝土密实度和提高其强度的目的。5工程实例沿海某工程夏季施工的混凝土楼面发生较严重的早期开裂。从板底观察，裂缝多数处在跨中，间距约400～800，纵横向均有，长短不一；有几处在梁侧，更加集中，且裂缝短。两个月后采用蓄水养护，发现近1/3的细微裂缝已经闭合，剩余的约80％的裂缝处有水迹，但无明显滴水，只有20%的裂缝处还有无明显滴水，且部位比较集中。混凝土强度经检测达到25.6～31.1MPa，满足设计C25的要求，上层钢筋保护层厚度实测值偏大。5.1原因分析出现大面积开裂的楼板，均为高温大风天气施工，浇筑完混凝土就发现有开裂，但当时未能及时采取有效的控制措施，导致裂缝蔓延、开展。由于施工时梁发生了涨模，工人在混凝土浇筑后不久，就拆开梁侧模，进行修补，从而松动了板的顶撑，造成楼板局部产生许多密集的贯穿性裂缝。还有的支撑泡在水里，地基不实，混凝土浇捣后，发生地基下沉，导致裂缝。5.2预控措施在以后的楼面混凝土施工过程中，相继采取了一些措施。首先更换了商品混凝土的供应商，调整了配合比，但问题并没有出现转机。然后通过分析和研究，采用二次振捣和抹面淋水的方法，问题得到了根本的控制。5.3裂缝处理对蓄水养护有明显滴水，且裂缝密集的部位采取φ4@200配筋C30细石混凝土满跨加固；仅有水迹而无明显滴水的稀疏裂缝采用自动低压灌浆修补。对于已经闭合的细微裂缝则无需处理。参考文献[1]冯乃谦，实用混凝土大全，北京，科学出版社，2001：351-363[2]混凝土结构工程施工质量验收规范GB50204-2002[3]王铁梦，工程结构裂缝控制[M]，北京，中国建筑工业出版社，1997.8[4]张艳玲吴笑梅樊粤明，混凝土早期开裂因素的初探，混凝土，2006（5）：18-21[5]刘名号吴义明，如何控制中低强度粉煤灰泵送混凝土板面塑性收缩裂缝，混凝土，2006（5）：57-58[6]钱匡亮朱耀台，混凝土收缩开裂相关理论与模型的研究，施工技术，2006（