论文部分内容阅读
1.宝鸡市方震施工图技术服务中心 宝鸡721000；2.宝鸡市建筑设计院 宝鸡 721000；
3.西安建筑科技大学土木学院 西安 710055
摘要：近年来，现浇混凝土楼板因混凝土的收缩过大而出现早期裂缝，不但影响楼板外观质量，而且对楼板整体性、刚度及耐久性有很大影响。首先结合目前现浇混凝土楼板的材料、施工过程及设计等阶段，全面分析现浇楼板裂缝产生的原因，对比研究各阶段控制裂缝的有效方法；其次，针对实际工程产生裂缝的原因和开展程度，研究修补所要采取适当的修补加固方法，从而恢复楼板因裂缝受损的机能及其耐久性。
关键词：现浇楼板，早期裂缝，整体性，耐久性，修补加固
绪述
混凝土是由水泥、掺合料、外加剂与水配制的胶结材浆体将分散的砂石经搅拌粘结在一起的工程材料，是一种多元、多相、非匀质水泥基复合材料。在混凝土凝固过程中，水泥水化过程中会放出大量的热量，混凝土因内外温差和各种组成成分的某些性质不同而发生不均匀变形，混凝土弹性模量较高而抗拉强度较低[1]，且混凝土内均掺有粉煤灰而使得其早期强度偏低，在受约束条件下只要发生少许收缩，产生的拉应力往往会高于该龄期混凝土的抗拉强度，导致混凝土开裂。混凝土在浇筑成型后，混凝土骨料对浆体收缩的约束，使混凝土内部从一开始就产生了微裂缝[2]，在环境温度、湿度、荷载等因素作用下，这些微裂缝逐渐扩展而有可能发展为肉眼可见的宏观裂缝。
近年来，随着城市建设规模的迅猛发展和住宅商品化的不断深入，泵送混凝土及商品混凝土的应用日益普及，现浇混凝土楼板的裂缝问题成了建筑工程质量的热点问题，引起了诸多业主和用户的不满和投诉。裂缝的产生不仅影响外观质量，而且会影响了结构的适用性和耐久性，更严重者直接威胁到人民的生命财产安全。因此，本文从混凝土材料和混凝土生产过程及楼板的设计着手，重点分析研究现浇楼板裂缝产生的主要原因及其影响因素，在此基础上，对比研究混凝土楼板的裂缝的修补加固措施。
一、早期裂缝成因分析
从大量的楼板裂缝检测中发现，现浇混凝土楼板产生早期裂缝的原因是多方面的，有材料因素、施工因素、设计因素等，不能将产生裂缝的原因简单的归结为某个单一因素，而是多个因素耦合所引起的。混凝土早期收缩形成微裂缝，在多种因素作用下，裂缝相互贯通且迅速增大，最终出现宏观可见甚至上下贯通裂缝，严重者引起渗漏现象。
1、材料因素及其作用
1.1混凝土用水量
混凝土用水量与混凝土的收缩直接有关，在混凝土强度相同的条件下，用水量越大、水泥用量也越多，收缩则越大。
现浇楼板广泛采用商品混凝土，商品混凝土的生产是以控制混凝土强度等级和坍落度为主。为满足泵送混凝土的要求，坍落度控制指标较大，多控制在120～200mm，呈流态[3]。混凝土普遍采用高用水量、高水泥含量、高砂率的配合比，这种泵送流态混凝土的收缩变形值比过去流动性混凝土（坍落度30～80mm）和低流态混凝土（坍落度10～30mm）增加了一倍以上。
1.2水泥
混凝土拌合物中水泥的化学收缩与其品种、标号、细度有关，更与其用量的多少有直接关系。随水泥用量增多，细度、标号增大，混凝土在硬化过程中的收缩值随之增加。在混凝土的使用过程中，人们片面追求混凝土的高强，导致水泥用量增加，标号提高；并且為了节约，在水泥中掺加了一定比例的粉煤灰，并且在混凝土配置时又添加了较大比例的粉煤灰，从而使得水泥细度增加。这不仅使得混凝土拌合物在硬化过程中经历水泥的化学收缩，也会造成塑性收缩、碳化收缩、干燥收缩的增大，并且由于粉煤灰的存在使得混凝土早期强度降低，随着混凝土收缩的发展，混凝土内部应力也随之增大，当拉应力大于混凝土该龄期本身的抗拉强度时，混凝土将开裂。
水泥材料的材性，对混凝土早期裂缝的形成也有影响。现代混凝土工程中，一般都采用新法烧制的水泥。这种水泥温度较高、比表面积大、早期水化迅速，水泥进入搅拌机的温度有时超过90℃，这使得实际结构的混凝土强度发展速率与实验室凉下来的水泥做试验时的发展速率差异甚大，再加上使用保水性较好的萘系减水剂，使得采用这种水泥的混凝土形成水化快、水化热发展集中、拌合物保水性强，泌水性小。于是混凝上表面水分的蒸发速度大于泌水速度，导致表面水分得不到补充，导致混凝土表面，早在实行表面覆盖、喷水养护之前就产生表面裂缝，随着养护不到位，甚至造成楼板的贯穿性裂缝，一经拆模，裂缝尽览无疑。
1.3集料质量
混凝土中集料约占单方混凝土体积的60～70%，虽然集料在混凝土中收缩较小，但集料质量对混凝土的收缩影响较大。通过试验和分析可知，提高集料质量可减小混凝土中水泥胶体总量。
集料的含泥量对混凝土收缩和力学性能都具有显著的影响。从试验数据来看，集料的含泥量似乎对混凝土28天抗压强度的影响不大，但往往导致混凝土坍落度不够或损失过大[4]，有些技术人员因没有增减外加剂的可靠数据，会采用增加水泥浆量的方法来调节坍落度，随着水泥用量的增加，混凝土收缩加大，产生裂缝的可能性增大。
合理选用粗集料的粒径和颗粒级配，可以降低粗集料的孔隙率，减少砂浆的数量，可以降低砂率，这些对混凝土的干缩有很强的抑制作用。当前搅拌站从采石场进的石子，大部分都是经过筛分的，尽管颗粒形态不错，但石子颗粒趋于单一，缺乏较细的颗粒，因此级配不甚理想，骨料不能构成最紧密的骨架，这样混凝土需要很多的细集料和水泥胶体填充，所以水泥用量和用水量也较大，从而使得混凝土的收缩相应增大。
1.4外加剂
目前，外加剂已成为商品混凝土的必要组成部分，外加剂对混凝土施工性能和收缩有双重影响。掺加减水剂、泵送剂，特别是同时掺加粉煤灰的双掺技术一般不会增大干燥收缩，对于掺有缓凝成分的减水剂，能抑制水泥初期水化作用，使温升速度缓慢，减少初期水化温升的集中，抑制温度应力和裂缝，但掺有早强和缓凝成分的减水剂，如果不根据温度变化和施工现场的区别对掺量做相应变更而掺加过量，会明显增大混凝土的收缩。在施工中掺有膨胀剂，可以抵消混凝土在硬化过程中产生的收缩应力，但是使用混凝上膨胀剂，一定要严格控制掺量和保证混凝上有足够强度和湿度，否则会因混凝土干缩变形过大而开裂。因此根据具体条件科学使用外加剂，才能有效抑制裂缝的产生。
1.5掺合料
矿物掺合料已成为配置高性能混凝土不可缺少的组成部分，对改善混凝土的强度及抗冻、抗渗、耐腐蚀性具有重要意义，但对改善混凝土的收缩性能没有显著效果，一旦使用不当，很容易造成现浇楼板开裂。混凝土内掺入掺合料后，早期水化反应速度较慢，早期强度较低，且掺合料比重较水泥小，在浇筑振捣时容易上浮于混凝土的上表面，干燥过程中随着水分的蒸发，混凝土产生塑性收缩，由此在混凝土内部产生张拉应力，加上养护不当，导致产生混凝土表面裂缝。而且，矿渣微粉的细度较水泥细，比表面积较大，硬化过程中增加了混凝土中毛细孔的数量，如果二次水化不充分会增加泌水，促使毛细孔的相互贯通。
2、施工因素的影响
近几年混凝土拌合物，特别是商品混凝土，坍落度值越来越大，粘聚性能差，易离析泌水。漏振不能将拌合物中的空气完全排出，影响密实度；过振将使水泥浆、砂浆、粗骨料上下分层，各层将出现不同量收缩，其收缩值比例约为3：2：1[5]，这样混凝土表面的水泥浆在下层砂浆和石子的约束下，极易出现收缩裂缝。
混凝土成型后虽然经过了第一次抹压找平，混凝土在自重作用下仍然自然下沉，混凝土拌合物受到钢筋的阻滞，同时自重会迫使混凝土中的气体向外排出，在混凝土初凝前下沉会一直持续，造成初凝时混凝土表面凹凸不平，甚至出现塑性收缩裂缝。混凝土表面的不密实和塑性收缩变形的出现，加速了混凝土表面的失水速度，这样会使混凝土表面的塑性收缩变形进一步加剧，特别是大风和高温的天气环境下，此情况更容易出现。
泵送混凝土因其所含的水分较多，若环境温度高、风速大而且干燥，水分挥发迅速，混凝土的泌水和毛细管提升水的综合作用还低于水的挥发作用时，使混凝土板上表层脱水速度远大于混凝上内层提供水的速度，造成了混凝土面层体积收缩大，若此时混凝土不及时保湿养护，则在混凝上表面产生塑性收缩裂缝，即便是后期再浇水养护已起不到任何作用。并且，目前施工过程中片面的追求施工速度，混凝土养护时间不够而龄期强度较低，施工队伍完全不顾混凝土的龄期强度，任意踩踏、支模和加载，这些都容易导致混凝土的不均匀沉降或受震动而使裂缝开展程度加剧。
3.西安建筑科技大学土木学院 西安 710055
摘要：近年来，现浇混凝土楼板因混凝土的收缩过大而出现早期裂缝，不但影响楼板外观质量，而且对楼板整体性、刚度及耐久性有很大影响。首先结合目前现浇混凝土楼板的材料、施工过程及设计等阶段，全面分析现浇楼板裂缝产生的原因，对比研究各阶段控制裂缝的有效方法；其次，针对实际工程产生裂缝的原因和开展程度，研究修补所要采取适当的修补加固方法，从而恢复楼板因裂缝受损的机能及其耐久性。
关键词：现浇楼板，早期裂缝，整体性，耐久性，修补加固
绪述
混凝土是由水泥、掺合料、外加剂与水配制的胶结材浆体将分散的砂石经搅拌粘结在一起的工程材料，是一种多元、多相、非匀质水泥基复合材料。在混凝土凝固过程中，水泥水化过程中会放出大量的热量，混凝土因内外温差和各种组成成分的某些性质不同而发生不均匀变形，混凝土弹性模量较高而抗拉强度较低[1]，且混凝土内均掺有粉煤灰而使得其早期强度偏低，在受约束条件下只要发生少许收缩，产生的拉应力往往会高于该龄期混凝土的抗拉强度，导致混凝土开裂。混凝土在浇筑成型后，混凝土骨料对浆体收缩的约束，使混凝土内部从一开始就产生了微裂缝[2]，在环境温度、湿度、荷载等因素作用下，这些微裂缝逐渐扩展而有可能发展为肉眼可见的宏观裂缝。
近年来，随着城市建设规模的迅猛发展和住宅商品化的不断深入，泵送混凝土及商品混凝土的应用日益普及，现浇混凝土楼板的裂缝问题成了建筑工程质量的热点问题，引起了诸多业主和用户的不满和投诉。裂缝的产生不仅影响外观质量，而且会影响了结构的适用性和耐久性，更严重者直接威胁到人民的生命财产安全。因此，本文从混凝土材料和混凝土生产过程及楼板的设计着手，重点分析研究现浇楼板裂缝产生的主要原因及其影响因素，在此基础上，对比研究混凝土楼板的裂缝的修补加固措施。
一、早期裂缝成因分析
从大量的楼板裂缝检测中发现，现浇混凝土楼板产生早期裂缝的原因是多方面的，有材料因素、施工因素、设计因素等，不能将产生裂缝的原因简单的归结为某个单一因素，而是多个因素耦合所引起的。混凝土早期收缩形成微裂缝，在多种因素作用下，裂缝相互贯通且迅速增大，最终出现宏观可见甚至上下贯通裂缝，严重者引起渗漏现象。
1、材料因素及其作用
1.1混凝土用水量
混凝土用水量与混凝土的收缩直接有关，在混凝土强度相同的条件下，用水量越大、水泥用量也越多，收缩则越大。
现浇楼板广泛采用商品混凝土，商品混凝土的生产是以控制混凝土强度等级和坍落度为主。为满足泵送混凝土的要求，坍落度控制指标较大，多控制在120～200mm，呈流态[3]。混凝土普遍采用高用水量、高水泥含量、高砂率的配合比，这种泵送流态混凝土的收缩变形值比过去流动性混凝土（坍落度30～80mm）和低流态混凝土（坍落度10～30mm）增加了一倍以上。
1.2水泥
混凝土拌合物中水泥的化学收缩与其品种、标号、细度有关，更与其用量的多少有直接关系。随水泥用量增多，细度、标号增大，混凝土在硬化过程中的收缩值随之增加。在混凝土的使用过程中，人们片面追求混凝土的高强，导致水泥用量增加，标号提高；并且為了节约，在水泥中掺加了一定比例的粉煤灰，并且在混凝土配置时又添加了较大比例的粉煤灰，从而使得水泥细度增加。这不仅使得混凝土拌合物在硬化过程中经历水泥的化学收缩，也会造成塑性收缩、碳化收缩、干燥收缩的增大，并且由于粉煤灰的存在使得混凝土早期强度降低，随着混凝土收缩的发展，混凝土内部应力也随之增大，当拉应力大于混凝土该龄期本身的抗拉强度时，混凝土将开裂。
水泥材料的材性，对混凝土早期裂缝的形成也有影响。现代混凝土工程中，一般都采用新法烧制的水泥。这种水泥温度较高、比表面积大、早期水化迅速，水泥进入搅拌机的温度有时超过90℃，这使得实际结构的混凝土强度发展速率与实验室凉下来的水泥做试验时的发展速率差异甚大，再加上使用保水性较好的萘系减水剂，使得采用这种水泥的混凝土形成水化快、水化热发展集中、拌合物保水性强，泌水性小。于是混凝上表面水分的蒸发速度大于泌水速度，导致表面水分得不到补充，导致混凝土表面，早在实行表面覆盖、喷水养护之前就产生表面裂缝，随着养护不到位，甚至造成楼板的贯穿性裂缝，一经拆模，裂缝尽览无疑。
1.3集料质量
混凝土中集料约占单方混凝土体积的60～70%，虽然集料在混凝土中收缩较小，但集料质量对混凝土的收缩影响较大。通过试验和分析可知，提高集料质量可减小混凝土中水泥胶体总量。
集料的含泥量对混凝土收缩和力学性能都具有显著的影响。从试验数据来看，集料的含泥量似乎对混凝土28天抗压强度的影响不大，但往往导致混凝土坍落度不够或损失过大[4]，有些技术人员因没有增减外加剂的可靠数据，会采用增加水泥浆量的方法来调节坍落度，随着水泥用量的增加，混凝土收缩加大，产生裂缝的可能性增大。
合理选用粗集料的粒径和颗粒级配，可以降低粗集料的孔隙率，减少砂浆的数量，可以降低砂率，这些对混凝土的干缩有很强的抑制作用。当前搅拌站从采石场进的石子，大部分都是经过筛分的，尽管颗粒形态不错，但石子颗粒趋于单一，缺乏较细的颗粒，因此级配不甚理想，骨料不能构成最紧密的骨架，这样混凝土需要很多的细集料和水泥胶体填充，所以水泥用量和用水量也较大，从而使得混凝土的收缩相应增大。
1.4外加剂
目前，外加剂已成为商品混凝土的必要组成部分，外加剂对混凝土施工性能和收缩有双重影响。掺加减水剂、泵送剂，特别是同时掺加粉煤灰的双掺技术一般不会增大干燥收缩，对于掺有缓凝成分的减水剂，能抑制水泥初期水化作用，使温升速度缓慢，减少初期水化温升的集中，抑制温度应力和裂缝，但掺有早强和缓凝成分的减水剂，如果不根据温度变化和施工现场的区别对掺量做相应变更而掺加过量，会明显增大混凝土的收缩。在施工中掺有膨胀剂，可以抵消混凝土在硬化过程中产生的收缩应力，但是使用混凝上膨胀剂，一定要严格控制掺量和保证混凝上有足够强度和湿度，否则会因混凝土干缩变形过大而开裂。因此根据具体条件科学使用外加剂，才能有效抑制裂缝的产生。
1.5掺合料
矿物掺合料已成为配置高性能混凝土不可缺少的组成部分，对改善混凝土的强度及抗冻、抗渗、耐腐蚀性具有重要意义，但对改善混凝土的收缩性能没有显著效果，一旦使用不当，很容易造成现浇楼板开裂。混凝土内掺入掺合料后，早期水化反应速度较慢，早期强度较低，且掺合料比重较水泥小，在浇筑振捣时容易上浮于混凝土的上表面，干燥过程中随着水分的蒸发，混凝土产生塑性收缩，由此在混凝土内部产生张拉应力，加上养护不当，导致产生混凝土表面裂缝。而且，矿渣微粉的细度较水泥细，比表面积较大，硬化过程中增加了混凝土中毛细孔的数量，如果二次水化不充分会增加泌水，促使毛细孔的相互贯通。
2、施工因素的影响
近几年混凝土拌合物，特别是商品混凝土，坍落度值越来越大，粘聚性能差，易离析泌水。漏振不能将拌合物中的空气完全排出，影响密实度；过振将使水泥浆、砂浆、粗骨料上下分层，各层将出现不同量收缩，其收缩值比例约为3：2：1[5]，这样混凝土表面的水泥浆在下层砂浆和石子的约束下，极易出现收缩裂缝。
混凝土成型后虽然经过了第一次抹压找平，混凝土在自重作用下仍然自然下沉，混凝土拌合物受到钢筋的阻滞，同时自重会迫使混凝土中的气体向外排出，在混凝土初凝前下沉会一直持续，造成初凝时混凝土表面凹凸不平，甚至出现塑性收缩裂缝。混凝土表面的不密实和塑性收缩变形的出现，加速了混凝土表面的失水速度，这样会使混凝土表面的塑性收缩变形进一步加剧，特别是大风和高温的天气环境下，此情况更容易出现。
泵送混凝土因其所含的水分较多，若环境温度高、风速大而且干燥，水分挥发迅速，混凝土的泌水和毛细管提升水的综合作用还低于水的挥发作用时，使混凝土板上表层脱水速度远大于混凝上内层提供水的速度，造成了混凝土面层体积收缩大，若此时混凝土不及时保湿养护，则在混凝上表面产生塑性收缩裂缝，即便是后期再浇水养护已起不到任何作用。并且，目前施工过程中片面的追求施工速度，混凝土养护时间不够而龄期强度较低，施工队伍完全不顾混凝土的龄期强度，任意踩踏、支模和加载，这些都容易导致混凝土的不均匀沉降或受震动而使裂缝开展程度加剧。