混凝土楼板裂缝控制

杨惠

鄂尔多斯市住房公积金中心鉴定科，内蒙古 鄂尔多斯  017010

摘要：混凝土由于其耐久性，可模性好等优点，已经成为建筑工程的主要结构形式。但是随着混凝土结构的大量应用，裂缝问题尤其突出。混凝土结构在施工及使用过程中会受到各种因素的影响，从而出现各种原因引起的裂缝。对混凝土裂缝处理不当，会带来许多负面影响。

关键词：混凝土楼板， 裂缝处理，化学灌浆

1裂缝的成因

1.1裂缝的概念

首先要明确裂缝的基本概念。裂缝通常是物体表面窄长形状，可以用肉眼观察到的间隙。这种间隙造成了材料的间断和不连续，传力中断，从而有成为影响安全的隐患。

一般宽度在0.05mm以上的裂缝，可能引起观感上的不安。其实，在混凝土中的裂缝是这种材料与生俱来的现象，是自身存在的问题。任何混凝土表面洒水擦净以后都可以观察到其表面有细微裂纹；结构表面可见的裂缝只是这种裂隙的扩大而已。本质是一样的。这种缺陷不能算质量事故。

1.2裂缝的形成

引起裂缝的原因有受力和非受力；对于裂缝造成的后果区别为一般裂缝和危险裂缝。一般裂缝和非受力裂缝是不可避免的；而只有严重的受力裂缝才可能引起结构的安全问题。因此对可见的裂缝进行准确的判断，并采取针对性的措施消除裂缝的不利影响，才是正确做法。

有关混凝土楼板裂缝渗漏问题在住宅质量投诉中占很大比例。为处理楼板的裂缝问题，有关部门也投入了大量的人力物力，然而矛盾依然存在，裂缝问题已成为影响建筑市场及建筑产业发展的不利因素。

混凝土裂缝不是一个严重的技术问题，有客观的技术原因，也包含了许多非技术人为因素的影响。

引起裂缝的技术原因。混凝土是多相态混合体，具有不连续性，带裂缝工作是工程界的共识。裂缝的宽度可以加以控制。肉眼可见，贯穿截面而可能引起渗漏的裂缝，由于已经影响到使用功能（观感，密封）和耐久性，作为质量缺陷，应该解决。

形成裂缝的原因很复杂，从技术的角度大概有下面几方面：

1）设计原因

2）材料缺陷

3）施工质量

4）使用维护不当

5）环境侵蚀

6）偶然作用

结构体型设计不合理。可能由于刚度突变，结构超长，体型比例失调或应力集中从而引发裂缝。此外混凝土体量庞大，分期分段浇筑成型，形成不同龄期混凝土接槎。该处混凝土在施工期间造成的不连续是引发裂缝的薄弱环节。

混凝土材料微观结构，多相态，非匀质，复合型的性质决定了混凝土从表及里是不连续的，必然形成诸多裂纹和裂隙。这是混凝土裂缝内在原因。

混凝土在浇筑振捣以后拌合物会发生离析泌水现象。骨料下沉，水泥浆上浮，水化反应产生的游离水，逸出混凝土表面。形成积水，气泡也逸出，引起混凝土体积减小。这些会在混凝土内部形成缺陷。离析造成表层疏松收缩加大，开裂。泌水引起毛细孔道，导致混凝土表面具有更大的收缩变形，残存毛细孔道成为水等有害物质入侵混凝土内部的通道，并可能成为诱发钢筋锈蚀的途径。沉降引起的顺筋开裂和锈蚀。混凝土振捣以后，在构件表面配有钢筋的区域受到阻挡，保护层混凝土由于受拉引起裂缝。，裂缝沿钢筋纵长方向延申，钢筋锈蚀膨胀还会扩大这些顺筋裂缝，从而增加不良后果。窝水造成水平钢筋下面或者在粗骨料的下侧形成含水量很大的疏松层，成为产生裂缝的诱因。混凝土凝固以后体积收缩，在超静定结构收缩变形受到约束的状态下，材料内部会引起拉应力形成内裂缝。混凝土收缩分为干燥收缩，碳化收缩，胶凝收缩。水泥石形成过程，水泥浆体积大幅度减小，产生内部裂隙。干燥收缩多发生在结构的表层，有裂纹引导而发生。生成碳酸钙的过程称为混凝土的碳化，碳化引起表层混凝土体积减小，其长期作用将消除钢筋表面的钝化膜，使钢筋锈蚀，这就是安全问题。普通混凝土干缩在早期发生，胶凝收缩要滞后。这两种收缩占比重较大，碳化影响较小。影响混凝土收缩的因素主要有：水泥品种，水灰比，水泥用量，砂石含水量，骨料粒径，养护条件，掺合料，构件尺寸，形状以及所处的环境条件等。

通过以上分析得知：混凝土内部多处于不连续的状态，存在着许多空洞孔道疏松等缺陷。这是引发混凝土裂缝的内在因素，在一定的条件作用下就会成为产生裂缝的原因。但是，带缺陷的混凝土结构仍然能承载。因为这些缺陷的分布处于弥散状态。只要这些缺陷未贯通，结构受力能够得到保证。当外加作用积累，改变了间断不连续的状态，发展到构件的表面，会形成肉眼可见裂缝。混凝土的裂缝造成材料的不连续，对其受力影响有限。因为拉力由钢筋承担，混凝土的抗拉应力未考虑，而裂缝对传递压力基本不影响的。所以即使受力裂缝也不一定影响到结构的承载力和安全。

混凝土内部由于骨料受到围箍作用，水泥石变形受到约束产生内部拉应力而保持自平衡状态。外界作用会打破这种平衡，受拉的方向就有可能产生裂缝。所以混凝土内部积聚的拉应力也是导致裂缝出现的条件。

混凝土可见裂缝宽度一般在0.05mm以上。构件要产生可见裂缝，须有一定的内部条件和外部作用。内部条件是材料的脆性，外部作用是荷载和间接作用（收缩，温差等）。

混凝土是一种脆性材料，其抗拉强度很低，和其抗压强度不是一个数量级。混凝土在受力以后易在垂直于主拉应力的方向上开裂，从而引起受力裂缝。混凝土承受拉应变的能力也很差，小强迫变形就可能引起其断裂。

混凝土在承受外力时，内部产生拉，压，弯，剪，扭，冲切，局压等内力。对于混凝土结构内部应力场中的任何微小单元而言，其均可分解为不同方向上的拉应力和压应力两种状态。应力场中某处主拉应力超过其抗拉强度时，就会在垂直于主拉应力的方向上开裂。因此承载受力裂缝总是沿着受压应力方向产生和延申。裂缝的发展是随着荷载的增加，应力的增大。由于应力集中和能量原理，其大多沿原有裂隙两端以及已经存在的缺陷发展。基于水泥石中已有内应力的积聚，因此裂隙往往深入水泥石体中，微小的裂隙将相互衔接交叉贯通，将水泥石切割破碎。此时混凝土呈现非线性受力状态。内部微小的裂隙随应力增加将沿主压应力方向延伸变宽，发展到构件的表面与原有的裂纹结合而成为肉眼可见裂缝。这种裂缝被称为受力裂缝。裂缝的形态与构件所承受的荷载有关，反应受力特性。过大的裂缝宽度，预示着结构抗力的消耗程度相当大，也有可能作为结构发生破坏的预兆。应该引起使用者注意，《混凝土结构设计规范》对受力裂缝的宽度限值有规定。不代表间接作用引起的裂缝。

引起间接裂缝的主要原因是超静定结构中的强迫变形即在各种非荷载因素作用下，混凝土内部发生了强制变形，当受拉应变超过混凝土的极限拉应变以后即开裂。超静定结构处于受约束的状态时，温度变化，基础沉降，混凝土收缩变形等都会产生材料内部的拉应变。混凝土收缩应变的增加原因：粗骨料减少，细骨料增加，大量使用掺合料，外加剂，还有水泥颗粒的细度变小。现浇结构，由于多为超静定结构，不可避免开裂。温差引起约束应变。混凝土在温度变化时体积会膨胀或收缩，约束混凝土特别是大体积混凝土，在温都变化比较大时，约束变形积累很容易引起拉应变积累导致开裂。有季节性温差引起的如屋盖山墙等对环境温度变化敏感部位；有因水化热积聚引起的混凝土内部和表层温差形成的裂缝，多见于大体积混凝土。地基不均匀沉降，地震作用等形成的强迫位移，使结构构件各部位位移差异，导致强迫拉应变而发生裂缝。有些裂缝是在环境的长期作用下发生的。混凝土碳化，钢筋脱钝，电化学腐蚀，而引起保护层开裂，钢筋锈蚀裂缝。干湿交替对存在缺陷的混凝土反复作用，促使裂缝发展。特别是结冰体积膨胀，反复冻融，导致混凝土酥裂破碎。混凝土碱骨料反应引起局部张裂。强腐蚀环境下如盐结晶反应，体积膨胀导致裂缝。生物作用也会引起混凝土裂缝。风蚀，水流，碰撞等机械磨损也会造成耐久性裂缝。

此外，混凝土的弹性模量，抗拉强度等基本力学性能随龄期而增长。实测证明混凝土的胶凝过程长达十年。混凝土的收缩则随龄期增长而速度逐渐放缓，力学性能在第七天前增加较快，28天后增长幅度减小。对裂缝形成有很大影响。施工期材料性能，结构体系，施工荷载的时变性是早龄期混凝土产生裂缝的主要原因。结构重量完全由临时传力体系承担。支撑体系，施工荷载以及环境作用，均随时间，工序而变化。如果拉应力超过此时材料抗拉强度必然会引起早期开裂。早龄期混凝土性能较差，与成熟的混凝土相比，较小的荷载即可导致损伤，形成裂缝。施工期荷载超限则材料性能在28天后也不能恢复，形成的裂缝也无法自愈。

1.3影响裂缝的因素

控制原材料和配合比对混凝土质量有着重要意义。水泥用量大，强度高，细度越小，活性越强，越容易开裂；水胶比越大，混凝土强度越高，骨料粒径越小砂率越高越容易开裂；混凝土保水性差，外加剂选择失误，掺量不当或养护不良，会加大收缩引起开裂。材料本身性能对控制裂缝的起决定作用。应通过实际反复实验优化进行配合比设计。膨胀剂应该慎用。膨胀只是滞后收缩，而且养护要符合相应要求。设计构造措施应当控制简接裂缝的发生。结构体型，抗力刚度分布避免应力集中，合理设置结构缝，受力敏感的部位做妥善处理，例如配构造钢筋。细而密的钢筋利于抗裂。保护层厚度要适当，反映实际使用的环境耐久性。设计合理对混凝土裂缝控制有重要影响。混凝土施工中的搅拌，运输，浇筑，养护，拆模，预应力施加，接槎，振捣，冬施，钢筋移位，保温隔热措施欠缺等等都会引起裂缝。设计施工良好的混凝土结构在服役期出现裂缝，可能是使用环境和功能条件有改变，如超载，疲劳，动力荷载，改造结构形式，高温高湿，腐蚀，以及超期服役未作评估，结构抗力退化。结构长期使用应当定期维护，对周期性更换构件应有效监控。这是使用中应该注意的问题。

正确认识裂缝和分析裂缝成因及性质，可参考以上影响裂缝的因素。了解混凝土裂缝类型，需要专业技术人员根据可见裂缝各种特征，分析裂缝的形成原因，性质及可能造成的后果，采取相应的措施加以处理，是工程技术人员的重要技能。但是，实际裂缝成因并非单一，可能是综合作用结果。应该分析裂缝的部位，走向，宽度发展趋势等；再了解混凝土材料的原料，配合比，性能，竣工图，施工验收资料，服役历史，维护检修等等情况。全面分析裂缝产生原因以及影响程度，才能对裂缝性质及其对结构安全及使用功能的影响做出正确判断，从而有针对性地采取措施控制裂缝。

混凝土的塑性遏制裂缝形成；细密配筋及变形钢筋控制裂缝较好；预应力-压应力作用于构件垂直裂缝的方向上，则可能减小裂缝甚至闭合裂缝；约束混凝土，在侧向压应力下，混凝土抗裂性能有大幅度提高；裂缝处水渍干燥结晶封闭裂缝，这是裂缝自愈。制约裂缝的因素应当加以利用。

不影响结构抗力，结构使用功能的裂缝可采取掩饰的方法减少不良观感；封闭修补裂缝可以通过凿槽嵌补或灌浆。重要的是把握时机。掌握裂缝发展的趋势，在最佳时机进行修补。可以在裂缝适当位置敷设石膏块，观察一定时期，待裂缝稳定封闭。有危险裂缝的结构需要加固。混凝土是脆性材料，从开裂到崩溃发展过程很快。以混凝土破碎为特征的裂缝很可能是危险裂缝，会引起构件断裂，压溃，以及结构倒塌。

2裂缝处理

2.1裂缝处理存在的问题

笔者在主体结构验收时，经常发现混凝土楼板有可见裂缝，这种裂缝缝一般属于收缩裂缝，不会影响结构的承载力，但却会降低混凝土的耐久性和防水性，因此，无论是对无害裂缝的防治还是对有害裂缝的处理都很重要。目前，裂缝处理技术已经很成熟，专业处理裂缝的单位也很多，由于参建的部分工程技术人员对楼板收缩变形裂缝不够重视，加之对混凝土裂缝的影响，引起裂缝的原因，混凝土裂缝的机理，裂缝的形成，影响裂缝的各种因素及处理工艺缺乏认识，所以经常出现裂缝修补质量不过关的问题。

裂缝处理过程中存在的问题;1)结构验收前，用水泥砂浆对可见裂缝进行覆盖。验收有时会看到楼板底部有水泥砂浆抹过的痕迹，原因一般是施工技术人员对变形裂缝不重视，担心影响结构验收效果，在结构验收前，让工人用水泥砂浆对楼板裂缝进行覆盖，造成即使裂缝超过限值，验收人员也难以发现的严重后果，很有可能在结构耐久性方面留下隐患，应当严格禁止。2）裂缝处理工艺和材料不符合要求。有些施工单位在裂缝处理方案中写着对大于设计限值的裂缝用水泥砂浆进行压力灌浆，但是用压力灌浆材料不正确。还有些施工单位用聚氨酯发泡止水剂（固化后无抗压强度）对超限的地下车库顶板表面裂缝进行压力灌浆，所用处理工艺和材料均不符合要求。

对于小于设计限值，但未贯通和纵深的裂缝，一般不需特别处理；对于表面裂缝，虽然超过设计限值，但未贯穿或纵深的裂缝，只需用环氧树脂封缝胶进行封闭处理；对于已经贯穿或纵深的裂缝应采取压力化学灌浆处理，常用灌浆料是环氧树脂胶，其抗压强度在35Mp以上，抗拉强度在5MP以上。

2.2裂缝处理方法

环氧树脂封缝胶施工工艺

1）在裂缝处用砂轮开出深宽均为5mm的V型槽

2）将槽内及周边灰尘清理干净

3）沿槽刮涂封缝胶，宽厚分别为30mm和5mm

1. 压力化学灌浆施工工艺

1）根据裂缝检测结果，确定施工顺序和所用的材料。

2）基层处理：用砂轮沿裂缝表面进行打磨，用气泵清除裂缝表面灰尘

3）确定灌浆主入口一般按照200—300mm距离设置一个注入口，注入口的位置应尽量设置在裂缝较宽，开口较通畅的部位。

4）安装塑料底座。采用专门的封缝胶，先加水搅拌成胶状，揭去注入口上的胶带，，用封缝胶将底座粘贴于注入口上。

5）封闭裂缝。沿裂缝表面刮涂封缝胶，宽度30，厚度1.5mm左右.

6）安装灌浆器。将配好的灌浆注入软管中，将装有灌浆的灌浆器固定于底座上。

7）灌浆。松开灌浆器弹簧，确定注入状态，若灌浆树脂不足，可先补充再继续注入。待注入速度降低，确认不再进胶后，可拆除灌浆器，拥堵头将底座堵死。

8）清理工作。等灌浆树脂固化后，可拆除灌浆器，敲掉底座及堵头，清理表面封缝胶。

为了确保裂缝处理效果，应当加强处理过程管理。对于可见裂缝，应聘请有资质的检测单位对裂缝尺寸进行检测。若验收前已覆盖，应将覆盖层剔除再检测。应该出正规的检测报告。报告中明确检测裂缝所使用的仪器，检测结果中应说明裂缝走向及裂缝宽度，哪些只需封闭处理，哪些须压力灌浆处理。施工单位应根据检测结果编制裂缝处理方案，必要时应咨询裂缝处理机构。方案中应明确用于封闭裂缝和进行压力灌浆的材料及具体施工工艺。监理单位应审核方案的合理性和可行性，看材料是否符合要求，工艺是否正确。经建设监理设计单位签字认可才能进行裂缝处理。施工单位请有资质的裂缝处理机构对裂缝处理之前，监理单位应审查处理机构的资质，检查灌浆及封缝材料的合格证及性能检测报告。裂缝处理过程中监理单位旁站监理，查看工艺是否正确，浆料注入是否饱满，有无偷工减料现象。裂缝处理完毕及施工单位自检合格后，监理应组织有关人员进行验收，合格后各方应在验收单上签字。参建单位的工程技术人员应重视楼板变形裂缝，了解裂缝相关知识，认识裂缝并了解裂缝处理工艺，从而正确处理裂缝，确保工程质量。

参考文献

【1】中华人民共和国国家标准，混凝土结构设计规范（GB50010-2010)[S].北京：中国建筑工业出版社，2002

【2】中华人民共和国国家标准，混凝土结构耐久性设计规范(GB/T50476-2008)[S].北京：中国建筑工业出版社，2008

【3】顾祥林，主编.混凝土结构基本原理（第三版）[M]同济大学出版社，2015

【4】《材料延寿与可持续发展》丛书总编委会，房屋建筑耐久性及保障技术

【5】乃国云，《混凝土楼板裂缝的监督管理》