现浇钢筋混凝土楼板结构裂缝及防治

张展新

摘要：文章结合工程实例，在对框剪结构住宅现浇钢筋混凝土楼板裂缝进行现场调查检测的基础上，对现浇钢筋混凝土楼板结构变形裂缝产生的原因和变形机理进行了阐述；并对其结构裂缝加固处理措施进行了深入探讨和总结。
关键词：框剪结构；现浇钢筋混凝土；结构裂缝；加固
1、引言
随着经济的快速发展，我国的居民住房条件有很大提高，现在中高层建筑框架和框架剪力墙结构占大部分，而此结构常采用现浇混凝土楼板，现浇混凝土楼板能提高建筑物的整体刚度强度和抗不均沉降以及抗震性有利，能大大提高结构的安全性，但现浇混凝土楼板裂缝的出现已成为“通病”现象。楼板裂缝的出现会使结构整体性下降，降低工程寿命等不足，并往往会使业主造成心理上的不安全感，引起投诉较多，成为施工单位及业主之间关心的焦点。
2、工程概况
某花园住宅小区3#楼，为11层现浇混凝土框架剪力墙结构，箱形基础，建筑面积约9500㎡，2008年6月开始施工，2009年10月主体竣工，2010年2月开始装修时，发现11、10、9这3层的建筑楼板四大角处有裂缝，经观察裂缝有条数增加，宽度增大的趋势，应业主要求，工程技术人员对楼板结构裂缝及时进行了现场调查分析与处理。
3、楼板结构裂缝调查分析与检测
调查发现，裂缝出现在建筑的四大角离墙角1.0m附近成45°斜向裂缝。出现有不规则裂缝，裂缝中间宽，两边窄，呈枣核形状，混凝土板底角部在对应位置亦出现约45°斜角裂缝，经试水试验，板底出现渗水现象，表明裂缝上下贯通，且裂缝宽度最大位置，基本出现在裂缝中部，两端部宽度较小，裂缝分布于楼板构造钢筋端部附近，且板面裂缝的宽度大于板底裂缝的宽度。
用SW-LW-101裂缝测宽仪测得裂缝最大宽度是0.2mm，即有最大宽度是0.2mm的微裂缝、浅裂缝和贯穿裂缝共存。用回弹法检测出现裂缝的楼板混凝土强度达C30符合设计要求。用楼板测厚仪测得楼板厚度为120㎜符合设计要求。用钢筋探测仪测得受力筋、构造筋及保护层厚度均符合设计要求。查有关施工记录，混凝土的原料级配，和混凝土浇筑及拆模均符合设计和施工规范要求。
4、现浇钢筋混凝土楼板结构裂缝形成原因分析
4.1 楼板裂缝成因分析
混凝土楼板构件在设计上是允许带裂缝工作的，问题的关键在于出现什么样的裂缝。所以我们有必要对各种裂缝通过调查，检测鉴定，进行分析，找出裂缝的主要原因，判断是否对结构造成危险及危险性程度，并根据规范规定作出相应的科学处理。该楼板裂缝成因分析如下：
4.1.1基础的不均匀沉降
如果是基础的不均匀沉降引起的楼板裂缝，那么应该在底层墙角附近的楼板、墙体以及框架柱交接处应出现裂缝，并应从下到上呈规律性和受敛性的裂缝出现，经观察，没有此现象。如果是基础不均匀沉降，还应会引起箱形基础的水箱漏水或渗水现象，经观察，没有此现象。由此，可以推定不是基础的不均匀沉降引起的楼板裂缝。
4.1.2偶然荷载引起的裂缝
工程从施工开始至竣工没有严重自然灾害的发生，所以不是偶然荷载干扰引起的裂缝。
4.1.3裂缝宽度的承载力计算
在建筑结构设计计算中，楼板的配筋计算是根据极限承载力状态和极限使用状态进行计算的，经计算楼板的厚度和配筋符合极限状态原则。现行国家标准对荷载裂缝的控制，是通过正截面裂缝宽度计算和构造要求共同控制的，楼板的构造筋符合《混凝土结构设计规范》（GB 50010—2002）构造筋配置要求。所以，不是承载力不足引起的结构裂缝，应该是正常使用状态下的变形裂缝。
4.2变形结构裂缝作用机理分析
现浇钢筋混凝土楼板的正常使用状态下的变形结构裂缝，我们对温差和混凝土收缩引起的楼板结构裂缝计算如下：
4.2.1温度引起的混凝土应变计算
查施工记录，在混凝土浇筑过程中和浇筑完后的养护中最大温差超过20℃。在浇注的11，10，9这3层楼板的四大角处温差变化较大。查资料得，混凝土的线弹性系数为ac=1.0×10-5/℃。由于框架梁柱和剪力墙的约束作用，查资料得，约束系数K=0.25～0.35。
故楼板的温度变形按T=20℃计算的温度应变为ε1=acTK=1.0×10-5/℃×20℃×(0.25～0.35)=(0.5～0.7)×l0-4，当ε1大于或等于混凝土的极限拉应变时，就会出现温度变形裂缝。
4.2.2混凝土收缩引起的混凝土应变计算
现浇楼板用的是商品混凝土，和易性较好。查资料得，商品混凝土的收缩应变ε=3.0×10-4。同理，由于框架梁拄和剪力墙的约束作用，故楼板的收缩应变为ε2=εk=3.0×10×(0.25～0.35)=(0.75～1.05)×10-4，当ε2大于或等于混凝土的极限应变时，就会出现收缩变形裂缝。
4.2.3裂缝的产生判断
楼板在温差和收缩的双重作用下近似于轴心受拉，极限受拉公式为，为混凝土抗拉强度标准值，Ec为混凝土弹性摸量。
查资料得，C30混凝土=2.01N/mm2，Ec=3.0×10-4，计算得=1.33×10-4。由此数据比较得：当只有温差作用或混凝土收缩单独作用时，不会引起变形裂缝， 当温差和收缩变形共同作用下总应变ε=（0.5～0.7）+（0.75～1.05）=（1.25～1.75）×10-4。最大值1.75×10-4，大于混凝土裂缝极限应变1.33×10-4，这时，使楼板在薄弱点形成裂缝，即温差和收缩的双重作用下形成变形裂缝，这就是裂缝产生的机理。
4.2.4 楼板裂缝的位置
楼板的薄弱点位置有跨中、四周楼板沿梁边的负弯矩钢筋截断处、离墙角或墙边的构造筋截断处以及管线立交处。而温差和收缩的双重作用下最薄弱点位置在建筑四大角的构造筋截断处。此工程的构造筋长为980mm，所以在楼板离墙角1m 处附近的薄弱点位置出现裂缝，即在构造筋截断处附近出现裂缝。这证明理论计算结果和实际情况相符合。
5、现浇钢筋混凝土楼板结构裂缝分析鉴定与处理措施
5.1 结构裂缝鉴定分析与处理建议
5.1.1该房屋楼板最大裂缝不超过0.3～0.5mm， 满足混凝土裂缝最大宽度允许值。
5.1.2出现的裂缝主要是变形引起的裂缝，不影响建筑的结构安全，但对结构构件的耐久性存在影响。
5.1.3不利于房屋的正常使用，应及时对裂缝进行封闭处理。
5.1.4对楼板的浅裂缝，将混凝土表面清洗干净等干燥后，涂环氧树脂。
5.1.5对楼板贯穿裂缝位置的找平层及粉刷层剔除，采用压力灌注结构胶（注缝胶）和粘贴复合纤维的方式将裂缝进行封闭处理可保护钢筋满足耐久性的要求，也可满足使用要求。
5.2 楼板结构裂缝处理措施
小于0.3mm裂缝的修补。考虑到工程的重要性和业主对此问题的重视程度，同时也为了防止钢筋锈蚀而影响耐久性，本着预防为主的原则，可按照需要修补的规定进行修补。而对于地下室外墙，由于有抗渗要求，则必须予以修补。凡是肉眼可见、长度在800mm以上，或缝宽大于0.08mm的楼板裂缝均予以修补。
修补方法为楼板基底用钢丝刷清理干净后，用低黏度改性环氧树脂沿缝涂抹，宽度约100mm，自然干燥后尽快粉刷封闭。地下室外墙内侧采用上述办法，外侧沿缝涂防水油膏一道（宽约300mm），再做氯化聚乙烯橡胶共混防水卷材一道（厚1.5mm, 宽1000mm），经检查合格后，必须尽快回填。  采用以上相应措施修补以后，未再发现有新的裂缝出现，而修补过的裂缝也未再发展。
5.3 碳纤维加固施工
稍大于0.3mm需要补强的结构裂缝采用碳纤维加固进行处理, 增强结构抗剪能力，防止结构裂缝的发生发展，工艺流程：卸荷→基底处理→涂底胶→找平→粘贴→保护。
6、结语
从以上分析可以看出，建筑物的四大角位置由于是楼板的最薄弱点位置，当白天与夜间温差较大时，应在浇注混凝土完毕后，立即铺草席等用来养护混凝土，以免温差较大，引起结构变形而产生裂缝。发现结构裂缝后，应分析结构裂缝产生的原因，并及时采取合理有效的补强加固处理措施，防止结构裂缝的发展。
参考文献：
1. GB 50010—2002，混凝土结构设计规范.
2.刘秉京.混凝土技术〔M〕.北京：人民交通出版社，1998.
3.赵国藩,李树瑶，等.钢筋混凝土结构的裂缝控制[M].北京:海洋出版社,1991.
4.王铁梦.工程结构裂缝控制[M].北京:中国建筑工业出版社,1997.