高层住宅楼楼面裂缝原因分析与处理

高层住宅楼楼面裂缝原因分析与处理

[摘要] 结合工程实例，对工程现浇楼面沿预埋管线出现的裂缝进行分析及处理，并探讨控制裂缝的技术措施。
[关键词] 板面裂缝 水电预埋管 构造设计 技术措施

建筑物钢筋混凝土结构的普遍应用，伴随着商品混凝土的推广，建筑楼面出现裂缝的机率在增加，日益受到社会人士关注；专家认为控制裂缝是个系统工程。楼面结构出现裂缝原因复杂，有材料、温度变化等原因，也有设计、施工、使用等方面问题；而楼面沿板内预埋管线出现的裂缝尚未引起工程人员足够重视，寻找其成因，利于有目的进行裂缝控制。
1.住宅楼面裂缝发生状况
富阳市明珠大厦为高层住宅楼，地下一层，地上22层，面积3.2万m2，其中裙楼三层，上部为四个单元住宅，均为每单元2户，标准层层高2.9m，工程采用剪力墙全现浇结构，房屋总长85m，设计及施工中留设后浇带 、加强带。工程采用混凝土强度等级为：C40（八层以下）、C35（八—十八层）、C30（十八层以上）砼采用商品混凝土，级配见下表：
C40 水泥：水：砂：碎石：ZWL-A：UEA-Y：粉煤灰=456：200：618：1052：8.8：48：50
C35 水泥：水：砂：碎石：ZWL-A：UEA-Y：粉煤灰=375：205：665：1040：7.0：44：60
C30 水泥：水：砂：碎石：ZWL-A：UEA-Y：粉煤灰=394：205：658：1051：6.3：--：50
住宅标准层楼板厚以110mm为主，厨房、阳台板厚为100mm，局部为120mm，部分层次（4、8、14、18）为150mm（φr12＠150双层双向配筋）。典型楼板配筋：4.2m*5.1m房间板厚120mm，板底采用φr8＠150*200，板面负筋为φr8＠130长1150，分布筋为φr8＠200；3.7m*4.5m房间板厚110mm，板底采用φr8＠150*200，板面负筋为φr8＠150长1050，分布筋为φr8＠200。
该工程±0.00以上主体结构施工期为2002年9月25日至2003年6月28日，共276天；楼地面C20细石混凝土（厚30mm），面层施工期为2003年8月至11月初。工程于2003年12月26日通过了竣工验收，工程质量受到好评，拟申报市级优质工程。在主体施工时检查发现，楼板结构施工后约2个月出现0.1-0.2mm的裂缝，经建设、监理、施工方综合分析后认为楼板的裂缝为非结构裂缝，对结构安全不会造成影响，按各方认同的方案修补施工：在楼面面层施工前凿“V”形槽用环氧树脂修补裂缝，并做养水试验，保证了裂缝被全部封闭。楼面面层施工后4个月，市级优质工程验收前的几次例行检查发现少量原裂缝的重新出现，至2004年5月份，楼板的裂缝数量激增并趋于稳定，经逐户统计，总数达287条，缝宽多在0.1-0.2mm，0.2-0.3mm宽裂缝共57条，大部分裂缝出现在楼面，约35%的裂缝上下贯穿，68.3%裂缝为原有裂缝处重新出现。
裂缝发生形式：裂缝多垂直于房屋长边呈直线形状，沿预埋管线表面发生；个别裂缝出现在外墙转角处，呈45°分布。
裂缝发生规律：板面积越大，裂缝出现几率越大；南面房间楼面裂缝比北面房间楼面裂缝多；9层以上裂缝较7层以下多，4、8、14、18层未发现裂缝。在住宅的客厅和餐厅出现裂缝的部位几乎相同（板长边中部的管线表面）。
2.成因分析
裂缝的形成有外荷载、结构计算模型差异、材料的收缩（主要为的混凝土收缩、温度变形）等原因造成。从技术角度来分析，有设计、施工、材料等方面问题，主要反映如下：
2.1从设计方面看
⑴楼板刚度不足 ：厅4.2*5.1m，板厚为120mm，餐厅3.7*4.5m，板厚为110mm，设计按多跨连续
板进行配筋计算，侧重于满足结构安全，较少考虑混凝土收缩特性和温度变形等多种因素，楼板高跨比仅为L/33.6-L/35，其刚度较小对裂缝控制很不利。


结构平面布置图 楼面裂缝图
⑵ 楼板构造配筋设计不周：设计在支座处按常规配设负筋，在中部板面不配钢筋，当板面出现温度变形和混凝土收缩，因无构造钢筋约束，板面即出现裂缝。
⑶ 楼板内布线欠合理 ：由于水电施工图由各专业设计，实际施工中出现水电管交叉叠放，或由于设计考虑管内容线面积，部分预埋管径≥D25；且设计管线位置在楼板跨中，即在单层双向配筋处，楼板有效截面受到很大程度（15%-40%）削弱，成为楼板最易开裂的部位；当楼板收缩应力大于混凝土极限抗拉强度时，即出现沿管线表面呈直线状的裂缝。
⑷ 从房屋的空间结构来看，剪力墙刚度大，约束了剪力墙间梁板的水平向自由变形，而梁刚度又较板刚度大，因各类因素引起的水平向收缩变形均集中到剪力墙间刚度最小的板上，造成这块板开裂。
⑸ 膨胀剂的选用与掺量：设计未明确混凝土的限制膨胀率，只提出膨胀剂的品种和掺量范围，施工时按设计提供掺量进行配比施工，使混凝土的实际限制膨胀率不能达到最佳限制膨胀率。
2.2从施工方面看
⑴水电预埋管施工时在板内位置欠合理：管位置过高或过低；位置过高时，极易在板面出现因混凝土硬化收缩产生的裂缝，也易在维修裂缝或室内装修时损坏管线；两根管线并行布置时，管线间距过小甚至并拢，更易因管线集中而产生裂缝。
⑵空载养护期不足：从楼面混凝土浇完、收光至施工材料堆放，平均空载养护期仅为一天半，人为因素过早地震动、荷载造成楼板幼龄混凝土内部受损开裂。且施工中用塔吊吊运的钢管、钢筋等周转材料因受剪力墙钢筋影响多堆放在预埋管线部位。
2.3从材料方面看
⑴楼板商品混凝土强度为C40（8层以下）C35（8—18层）C30（18层以上），其收缩变形值为同标号普通混凝土的1.2--1.3倍，且商品混凝土单方用水量过大（200Kg），其中部分水在振捣时被游离出来，部分水与水泥结合成凝胶，相当大一部分为自由水仍留在混凝土孔隙中，成为混凝土干缩的隐患。楼板拆模后，板面和板底长期裸露在大气中，后期施工的细石混凝土面层养护期过后也长期处于干燥环境中。正是这种环境效应（受温度、湿度、风力影响使水泥石毛细孔、凝胶孔内的自由水由表及里逐渐蒸发），和尺寸效应（楼板裸露面积大，厚度薄）的共同影响，使楼板较其它构件更易出现干缩裂缝。
⑵本工程商品混凝土所使用的膨胀剂为UEA，需其钙钒石水化反应充分完全，才能有效发挥其膨胀性能；项目部较重视混凝土浇筑后1-2天的养护工作，当上部主体施工开始，无法覆盖养护，只能让板面上部暴露在空气中，间断浇水养护，无法达到良好的养护，造成商品混凝土有效补偿混凝土的收缩的性能降低。
综上所述，本例工程楼板沿预埋管线表面出现的裂缝只是表象，混凝土的干缩、温度收缩、收缩是要因，而由于施工管线预埋欠合理、楼板刚度不足、材料等多重原因综合，使本工程楼板沿预埋管线处出现大量裂缝。
3．对策及建议
（1）加强设计控制：梁板混凝土强度等级不宜大于C30；楼板应双层双向配筋，屋面、转换层楼面配筋宜加强；楼板内管线应避免出现交叉（将交叉部位设置在梁或墙上）；控制管线直径，使其不超过板厚的20%且≤D25；重视房屋外围护构件（外墙、屋面、门窗等）的保温设计，若使房屋具有良好的保温性能，不仅可大幅度降低房屋长期能耗，更是减少因温差变形而引起裂缝的有效手段。
（2）加强施工控制：采取有效固定措施（经计算高度的钢筋撑脚，预埋管线时管扎在撑脚上或采用砂浆垫块固定）使预埋管布置在板中部；延长空载养护时间，减少早期荷载裂缝；并行走向管线间距应大于0.25m，在管线集中或交叉处设加强筋，并在上下部铺放钢丝网，宽度应大于管区100mm；控制施工期间及竣工后的门窗洞口风速，减少环境温差和风速对结构的影响。
（3）通过商品混凝土生产级配中材料的替换和外加剂的合理使用，降低商品砼的水泥和水用量；配比中添加聚丙烯纤维，可有效减少早期收缩裂缝（本工程在14层、18层楼板及屋面使用，掺量为1.2Kg/m3）；合理选用混凝土膨胀剂（宜选用一等品），其掺量应经试配确定，来满足设计的限制膨胀率；加强养护，延长养护时间，也可在板面和板底拆模后涂刷养护剂，避免混凝土的早期干缩，确保膨胀剂产物的充分水化，使混凝土达到有效的补偿收缩作用。
（4）在施工前与设计沟通，精心编制施工组织设计，通过材料调换，使楼面面层与楼板混凝土一起浇捣（采取有效保护措施），同时提升上层钢筋位置，这样在不增加荷载前提下增大了楼板的刚度，将有效减少裂缝的出现。
4．裂缝处理方案及效果
（1）沿裂缝走向割除楼面面层，槽宽150—200mm，沿裂缝凿成15*15mm“V”型槽，冲洗干净并使其干燥。
（2）用“大力宝”牌云石胶注满“V”型槽，其上加注30*3mm云石胶封闭。在槽中蓄水检查楼板有无渗漏。
（3）板面湿润阴干至混凝土面刚开始发白用801胶加水泥套浆，用C25半干硬性细石混凝土分二次修补（面层中部钉同宽的钢丝网），并良好养护2周。
5．结语
本工程的楼板裂缝经上述方案处理后，效果较好，相关各方较为满意，事后一年内多次检查，原有裂缝未重复出现。