浅谈工业厂房混凝土地坪裂缝及控制

摘要：本文首先对一些工业厂房项目中出现的混凝土地坪裂缝进行分析，介绍了常见混凝土地坪裂缝的种类及特点，便于工程技术人员辨别。然后着重从设计方面总结归纳了工业厂房混凝土地坪经常出现的裂缝原因及其对应的设计控制措施，供同行参考。

关键词：工业厂房；地坪；裂缝；控制措施

中图分类号： TV543 文献标识码： A

引言：

混凝土地坪裂缝问题是公认的工程难题，一直困扰着设计方、施工方和业主。因为混凝土的组成材料以及本身的施工特性，使得地坪裂缝很难完全消除。另外，由于地坪裂缝产生后，地坪的美观性会受到影响，而且对于部分工程地面上的水会通过裂缝渗入混凝土内，引起裂缝的进一步发展从而降低混凝土地坪的承载能力和耐久性。对于某些食品加工工厂，地坪裂缝容易滋生细菌，也会影响其使用功能。另外，地坪裂缝一旦产生，其后续的处理措施很难将其修复。

鉴于以上原因，我们应该尽可能地在设计和施工阶段采取合理的措施以避免地坪裂缝的产生。由于篇幅有限，本文主要介绍由设计方面产生的地坪裂缝原因及其控制措施。

1.典型地坪裂缝介绍

地坪裂缝主要分为三类，收缩裂缝、沉降裂缝以及收缩沉降组合裂缝。收缩裂缝一般是非连续的，常在混凝土地坪中蜿蜒曲折出现。收缩裂缝在某个位置会突然停止，但通常会在较近的位置又重新出现并继续在混凝土地坪中发展。沉降裂缝一般是连续的，且上面宽下面窄。对于沉降裂缝或者收缩沉降组合裂缝，在裂缝的相邻断裂面应该有一定坡度或者高差。通过对这些不同种类的地坪裂缝特点的把握，有助于判断裂缝种类，从而分析裂缝产生的原因并提出相应的修补措施。

图1 地坪上常见裂缝形态

图1 中给出了一些地坪上常见的裂缝形态。柱与周围地坪之间一般会出现两种裂缝，一种是封闭式的环形沉降裂缝，另一种是在柱四角上产生的放射形收缩裂缝。在混凝土地坪中间以及一些洞口周围常出现一些收缩裂缝。此外，在地坪与周围墙体之间也会出现一些沉降裂缝或收缩沉降组合裂缝。

2.地坪裂缝产生原因和设计控制措施

2.1地坪裂缝产生原因

80%的混凝土裂缝都是由变形变化（温度、湿度、不均匀沉降）引起的[1]。混凝土浇注过程中水泥放出大量水化热，升温阶段混凝土表面温度低于内部温度，表面属于约束收缩，当表面拉应力超过混凝土的极限抗拉强度时，混凝土表面就产生裂缝。随着水泥水化反应的减慢及混凝土的不断散热，混凝土进入降温阶段，混凝土体积收缩，同时考虑到边界条件和地基的约束，属于约束收缩。但由于降温收缩产生的拉应力较大，除了抵消升温时产生的压应力外，在混凝土中形成了较高的拉应力，若该拉应力超过混凝土的抗拉强度，就会引起贯穿裂缝。混凝土浇注过程中产生的裂缝为收缩裂缝。

在柱与周围混凝土地坪间常出现环形裂缝，是由于混凝土柱范围内的地坪与周围地坪存在沉降差。另一种常见的柱四角上的放射形裂缝是由于地坪板在遇到柱处，产生集中收缩应力，从而产生收缩裂缝。沉降裂缝若是位于地坪板中间，一般是由于地坪下面的基层或回填土质量达不到要求。柱、墙与地坪之间的沉降裂缝，则一般是由于柱、墙与地坪之间存在沉降差。

图2 地坪内设缝平面布置图

2.2 地坪裂缝设计控制措施

混凝土设计强度过高时，水泥用量大，水化热量高。因此设计中应尽可能选用强度等级低的混凝土，充分利用后期强度[2]。设计中合理的设置地坪变形缝，能够有效释放混凝土水化热并尽可能的减少边界条件约束的影响，是非常有效的减少并控制地坪裂缝的措施。地坪变形缝包括三种，隔离缝、分仓缝和施工缝。图2是地坪变形缝平面布置示意图[2]。

分仓缝主要用于消化混凝土收缩变形引起的裂缝。因为分仓缝的所在处是薄弱面，从而引导地坪中的裂缝在此分仓缝处产生。分仓缝一般位于柱轴线处或者根据需要对相邻柱轴线进行等间隔划分的位置。根据经验，分仓缝的间距一般为混凝土板厚的30倍左右。工程经验表明，当分仓缝距离过大时，混凝土地坪板中间会开裂，见图1中混凝土地坪板中间的收缩裂缝。设计中应注意，地坪荷载较大时，分仓缝或施工缝处应考虑设置传力杆，来传递竖向荷载，以防止两块地面连接处产生不均匀沉降。为了有效的防止分缝处混凝土的剥落、破裂，应选择合适的缝内填充材料，或者在分缝处设置护边角钢。

隔离缝一般设置在地坪和与其相邻的承受不同载荷的其他建筑构件之间，从而去除相互之间的约束作用。常见的钢柱周边的隔离缝有菱形和圆形两种，见图3。如果隔离缝的设置不正确，柱周边的地坪上还会产生不规则的裂缝。若隔离缝采用菱形，则应保证菱形隔离缝与地坪的分仓缝或施工缝在角点处相接。某工程中柱边采用矩形的隔离缝，后来在柱脚地坪上还是产生了放射形的裂缝，见图4中的左图。当隔离缝设置在混凝土短柱范围内时，由于混凝土短柱范围内的地坪和短柱范围外的地坪存在沉降差，沿短柱边界线位置出现了环形的沉降裂缝，见图4中的右图。

图3 柱边隔离缝正确做法图4 柱边隔离缝错误做法

2.3 从工程实例中得到的经验

在笔者参与的某机加工工厂项目设计中，钢柱下采用的是混凝土杯口基础。

为满足规范构造要求和荷载计算要求，大部分钢柱下的杯口平面尺寸在1.3mx1.9m左右。假如隔离缝全部设置在混凝土杯口柱范围外，菱形隔离缝的对角线长度分别为2.7m和4.0m。因为隔离缝分布范围太大，项目业主觉得观感差。施工人员由于对隔离缝设置目的的不了解，根据业主的要求，施工时将隔离缝设置在了混凝土杯口柱范围之内。后来该项目的所有柱脚周围都出现了环形裂缝。

某机加工车间部分地坪活载是每平方米20吨，其余部分地坪活载是每平方米5吨。在设计时结合该项目的岩土勘察报告以及业主的使用要求，从节约工程造价角度出发，20吨地坪区域采用地坪桩加混凝土结构板的设计方案，5吨地坪区域采用换土回填的地基处理方法。该项目的设计人员在两个不同区域之间设置了沉降缝，以避免沉降裂缝的产生。但是由于两个区域的地坪沉降大小不同，施工结束一年后，沉降缝两侧产生了较大沉降差，最大沉降差达25mm。沿沉降缝长度方向，还出现了不同程度的地坪翘曲；而且由于叉车的频繁使用，沉降缝两侧的角部混凝土出现不同程度的破裂现象。究其原因，首先在设计中应该考虑到两个不同区域的最终沉降差，可以人为将5吨地坪区域的设计初始标高抬高20mm左右，这样在沉降稳定后，两个区域的地坪标高就会相差不大，从而不影响使用。当然在确定设计方案之前，应当事先与业主沟通，让业主能够理解同意。 另外沉降缝节点的不合理设计也是导致该工程沉降缝处出现地坪裂缝的原因。

通过对以上两个工程实例表明，设计人员在确定设计方案时，应及时和业主沟通；并在设计交底时，应注意和现场施工人员充分交流，让其了解设计意图。

3.结语

综上所述，为了尽量减少工业厂房中混凝土地坪裂缝，在设计人员需要注意以下几点：一是合理选择地坪混凝土材料的组成，不能一味选择强度较高的混凝土，以避免混凝土浇注过程中产生的大量水化热。二是，设计阶段应根据实际的地坪平面布置图合理确定布置变形缝，来引导地坪裂缝的产生并在一定程度上减少地坪裂缝的数量。三是，确定设计方案时，应和业主进行充分沟通，告之地坪施工结束后以及投产运营中的效果，让业主能够理解接受。四是，设计交底时应和现场施工人员充分交流，保证施工中能够贯彻执行设计要求，避免出现大面积的地坪裂缝。希望本文在地坪裂缝设计控制措施上的一些探索，可以引起设计师在设计中对地坪裂缝控制的重视并给出更加合理的设计。

参考文献：

[1] 王铁梦.工程结构裂缝控制[M].北京：中国建筑工业出版社，1997.

[2] ACI Committee 360.Design of Slabs-on-Ground[M]. 2006