关于现浇板裂缝产生原因及对策

[摘要]结合工程事故的实例，分析了现浇板常见裂缝产生的原因，提出了裂缝控制的建议。

[关键词]变形荷载，裂缝原因，预防措施。

根据国内已有资料[1]，80%以上是由变形变化(温度、收缩、不均匀沉陷)引起的，裂缝根据产生原因可分为由荷载引起的裂缝及变形变化引起的裂缝。

本文结合工程实例分析砼结构裂缝产生的原因。

某住宅工程系底层车棚，上五层住层加阁楼，屋面为现浇斜屋面，共七层，平面尺寸为40×11.7米，建筑面积3300M2。结构体系为现浇全框架结构，楼板砼设计强度等级为C25，除客厅为120厚外余均为100mm，墙体采用Mu10.0烧结多孔砖，M5.0混合砂浆砌筑；基础采用Ф426沉管灌注桩，抗震设防烈度为6度，场地类别土为Ⅳ类。工程于2004年9月开工，2005年4月完成主体工程，2005年8月竣工验收。但2005年12月在东西头五层楼面、阁楼层楼板出现裂缝，通过观察房间开间沿建筑物外侧角部区域，裂缝距角点1000mm左右，即在楼板的分离式配筋的负弯矩筋以及角部放射筋末端，阁楼较五层裂缝大，大多裂缝已贯穿，楼面横向裂缝位于楼板中间，部分已穿透。

通过调查得知乙方为追求工期，采用525#水泥配制C25砼，且片面认为水泥掺入量越大，砼强度越能保证，致使水泥用量过大，同时水灰比过大，导致砼收缩变形增大。

经现场勘察，建筑物沉降均匀，（四角为18、20、17、24mm），对出现裂缝处楼板砼进行回弹和钻芯、抽样检测，砼强度经推定为C30.1，楼板厚度符合设计要求，通过PKPM复验，楼板承载力，变形裂缝宽度均满足设计要求，大部分区域配筋还有一定的富余余地，不应出现明显裂缝。综上所述可排除由于荷载或地基变形引起的，可以推断为主要由混凝土收缩和温度变形引起的。

1裂缝原因分析：

1.1砼本身的性质存在以下缺陷

（1）干燥收缩水泥遇水后变成水泥硬化物，其绝对体积减少，每100克水泥水化后的化学缩减值为7~9ml，如砼水泥用量为350kg/m3，则形成孔缝体积约25~30升/m3，这是砼抗压强度低和极限拉伸变形小的根本原因。而每100克水泥浆体可蒸发约6ml，如水泥用量为350kg/m3，则砼在干燥条件下，则蒸发水量达21升/m3，毛细孔缝中水逸出产生毛细压力，使砼产生“毛细收缩”，由此引起水泥砂浆的干缩值为0.1~0.2％，砼的干缩值为0.04~0.06％，而砼的极限拉伸值只有0.01~0.02％，故易引起干缩裂缝。

（2）温差收缩水泥水化是个放热过程，其水化热为165－250焦尔/克，随砼水泥用量提高其绝热强度可达50~80℃，研究表明，当砼内外温差10℃时，产生的冷缩值ε＝T/ а＝10/1×10-5＝0.01％，如温差为20~30℃时，其冷缩值为0.02~0.03％，当其大于砼的极限拉伸值时，则引起结构开裂。

（3）塑性收缩砼初凝之前出现泌水和水份急剧蒸发，引起失水收缩，此时骨料和水泥之间也产生不均匀的沉缩变形，它发生在砼终凝之前的塑性阶段，故称为塑性收缩，其收缩量可达1％左右，在砼表面上，特别在抹压不及时和养护不良的部位出现龟裂，宽度可达1至2mm，属表面裂缝。水灰比过大，水泥用量大，外加剂保水性差，粗骨料少，振捣不良，环境温度高，表面失水大等都能导致砼塑性收缩而发生表面开裂现象。

1.2 施工工艺影响砼收缩和产生裂缝的主要因素

（1）施工工艺方面水泥等级或品种选择不当；水灰比过大；砼外加剂，掺和料选择不当或掺量不当；高空浇筑，风速过大或烈日爆晒，养护不到位等。

（2）材料方面：

水泥用量越大，含水量越高，砼收缩就越大；水泥活性越高，颗粒越细，早强越高，对砼开裂影响越大；骨料粒径越细，砂率越高，收缩越大，粗细骨料中含泥量越大，造成砼收缩越大。

（3）施工管理方面：

施工程序不当，设量不合适的施工缝，为赶工期过早拆模，用高标号水泥配制低强度砼等。

1.3 有关变形的计算

根据文献[1]提供的公式，任意时间收缩应变为：

εy(t)＝3.24×10-4(1-e-0.01t)×M1、M2……Mn(1)

式中M1~Mn是与水泥品种、水泥细度、骨料类型、水灰比、水泥浆量、初期养护时间、使用湿度、构件尺寸、配筋率等有关的影响等级；t为时间，以d为单位。对于一般梁板收缩应变分别为：

t＝210天，M1＝1.0(普通水泥)；M2＝1.35(525＃，细度5000)；M3＝1.0（砾石面料）；M4= 1.52(水灰比0.65)；M5=1.45(水泥浆量30%)；M6=1.07(初期养护4天)；M7=1.18(相对湿度30%)；M8=0.837(梁)，1.0(板)（水力半径倒数：梁r=0.132cm-1，板r=0.206cm-1）；M9=1.0(机械振捣)；M10=0.788(梁)，0.961(板)(配筋率包括不同模量比，取框梁为0.086，板为0.014)，则得到：

εy(210d)梁=8.72×10-4

εy(210d)板=12.70×10-4

ε’y=εy板-εy梁=3.98×10-4

根据文献[1]提供的公式（2）

σmax= -E(t)・ε’y{11/chß(L/2)}H(t)（2）

β＝√2Cx/B・E(t)

式中H(t)为考虑徐变引起的内力松弛系数，平均取0.5, Cx为水平阻力系数，对砼梁板取Cx=1.0N/mm3 ,L为砼板长，取L=4000mm，实际砼强度为C30，取E(t)=3.0×104 ,B为楼板换算宽度，取B=3600mm,得到σmax= 2.21Mpa，大于C30砼抗拉强度标准值ftk＝2.0MPa。(如果考虑降温差的影响，T’ =20°C ,则σmax= 3.48Mpa)。

由此可见，裂缝是由温度、收缩变形引起的。

2 结论和建议：

2.1 设计方面

降低结构约束，做好抗和放的良好结合，合理设置后浇带、施工缝和滑动层，合理确定砼强度，配筋按照细筋密布原则，在易产生裂缝部位加强配筋构造措施，提高配筋率，如外墙四角采用增设放射筋，靠近外墙开间配制双层双向钢筋等，能有效防止边间楼板及板角裂缝。

2.2材料选择方面

采用延性、韧性及可焊性好的热轧钢筋，通过砼试配，优选材料和配合比，选择合适的骨料品种，尽量选择级配良好且最大粒径尽可能大的碎石，控制粗细骨料的含泥量，粗骨料含泥量不大于1%，细骨料采用中粗砂，含泥量不大于1.5%。

2.3施工工艺和管理方面

严格控制现浇砼坍落度，降低水灰比，做好砼的级配和外加剂的选择，采用合理的浇筑顺序和浇筑方法，正确设置施工缝，延长养护期，并有可靠的养护措施，确保模板支撑系统稳定不变形。

参考文献：

1、王铁梦工程结构裂缝控制北京：中国建筑工业出版社 2002.9

2、混凝土结构设计规范（GB50010-2002） 北京：中国建筑工业出版社，2002

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。