張展新

摘要：文章結合工程實例，在對框剪結構住宅現澆鋼筋混凝土樓板裂縫進行現場調查檢測的基礎上，對現澆鋼筋混凝土樓板結構變形裂縫產生的原因和變形機理進行了闡述；并對其結構裂縫加固處理措施進行了深入探討和總結。
關鍵詞：框剪結構；現澆鋼筋混凝土；結構裂縫；加固
1、引言
隨著經濟的快速發展，我國的居民住房條件有很大提高，現在中高層建筑框架和框架剪力墻結構占大部分，而此結構常采用現澆混凝土樓板，現澆混凝土樓板能提高建筑物的整體剛度強度和抗不均沉降以及抗震性有利，能大大提高結構的安全性，但現澆混凝土樓板裂縫的出現已成為“通病”現象。樓板裂縫的出現會使結構整體性下降，降低工程壽命等不足，并往往會使業主造成心理上的不安全感，引起投訴較多，成為施工單位及業主之間關心的焦點。
2、工程概況
某花園住宅小區3#樓，為11層現澆混凝土框架剪力墻結構，箱形基礎，建筑面積約9500㎡，2008年6月開始施工，2009年10月主體竣工，2010年2月開始裝修時，發現11、10、9這3層的建筑樓板四大角處有裂縫，經觀察裂縫有條數增加，寬度增大的趨勢，應業主要求，工程技術人員對樓板結構裂縫及時進行了現場調查分析與處理。
3、樓板結構裂縫調查分析與檢測
調查發現，裂縫出現在建筑的四大角離墻角1.0m附近成45°斜向裂縫。出現有不規則裂縫，裂縫中間寬，兩邊窄，呈棗核形狀，混凝土板底角部在對應位置亦出現約45°斜角裂縫，經試水試驗，板底出現滲水現象，表明裂縫上下貫通，且裂縫寬度最大位置，基本出現在裂縫中部，兩端部寬度較小，裂縫分布于樓板構造鋼筋端部附近，且板面裂縫的寬度大于板底裂縫的寬度。
用SW-LW-101裂縫測寬儀測得裂縫最大寬度是0.2mm，即有最大寬度是0.2mm的微裂縫、淺裂縫和貫穿裂縫共存。用回彈法檢測出現裂縫的樓板混凝土強度達C30符合設計要求。用樓板測厚儀測得樓板厚度為120㎜符合設計要求。用鋼筋探測儀測得受力筋、構造筋及保護層厚度均符合設計要求。查有關施工記錄，混凝土的原料級配，和混凝土澆筑及拆模均符合設計和施工規范要求。
4、現澆鋼筋混凝土樓板結構裂縫形成原因分析
4.1 樓板裂縫成因分析
混凝土樓板構件在設計上是允許帶裂縫工作的，問題的關鍵在于出現什么樣的裂縫。所以我們有必要對各種裂縫通過調查，檢測鑒定，進行分析，找出裂縫的主要原因，判斷是否對結構造成危險及危險性程度，并根據規范規定作出相應的科學處理。該樓板裂縫成因分析如下：
4.1.1基礎的不均勻沉降
如果是基礎的不均勻沉降引起的樓板裂縫，那么應該在底層墻角附近的樓板、墻體以及框架柱交接處應出現裂縫，并應從下到上呈規律性和受斂性的裂縫出現，經觀察，沒有此現象。如果是基礎不均勻沉降，還應會引起箱形基礎的水箱漏水或滲水現象，經觀察，沒有此現象。由此，可以推定不是基礎的不均勻沉降引起的樓板裂縫。
4.1.2偶然荷載引起的裂縫
工程從施工開始至竣工沒有嚴重自然災害的發生，所以不是偶然荷載干擾引起的裂縫。
4.1.3裂縫寬度的承載力計算
在建筑結構設計計算中，樓板的配筋計算是根據極限承載力狀態和極限使用狀態進行計算的，經計算樓板的厚度和配筋符合極限狀態原則。現行國家標準對荷載裂縫的控制，是通過正截面裂縫寬度計算和構造要求共同控制的，樓板的構造筋符合《混凝土結構設計規范》（GB 50010—2002）構造筋配置要求。所以，不是承載力不足引起的結構裂縫，應該是正常使用狀態下的變形裂縫。
4.2變形結構裂縫作用機理分析
現澆鋼筋混凝土樓板的正常使用狀態下的變形結構裂縫，我們對溫差和混凝土收縮引起的樓板結構裂縫計算如下：
4.2.1溫度引起的混凝土應變計算
查施工記錄，在混凝土澆筑過程中和澆筑完后的養護中最大溫差超過20℃。在澆注的11，10，9這3層樓板的四大角處溫差變化較大。查資料得，混凝土的線彈性系數為ac=1.0×10-5/℃。由于框架梁柱和剪力墻的約束作用，查資料得，約束系數K=0.25～0.35。
故樓板的溫度變形按T=20℃計算的溫度應變為ε1=acTK=1.0×10-5/℃×20℃×(0.25～0.35)=(0.5～0.7)×l0-4，當ε1大于或等于混凝土的極限拉應變時，就會出現溫度變形裂縫。
4.2.2混凝土收縮引起的混凝土應變計算
現澆樓板用的是商品混凝土，和易性較好。查資料得，商品混凝土的收縮應變ε=3.0×10-4。同理，由于框架梁拄和剪力墻的約束作用，故樓板的收縮應變為ε2=εk=3.0×10×(0.25～0.35)=(0.75～1.05)×10-4，當ε2大于或等于混凝土的極限應變時，就會出現收縮變形裂縫。
4.2.3裂縫的產生判斷
樓板在溫差和收縮的雙重作用下近似于軸心受拉，極限受拉公式為，為混凝土抗拉強度標準值，Ec為混凝土彈性摸量。
查資料得，C30混凝土=2.01N/mm2，Ec=3.0×10-4，計算得=1.33×10-4。由此數據比較得：當只有溫差作用或混凝土收縮單獨作用時，不會引起變形裂縫， 當溫差和收縮變形共同作用下總應變ε=（0.5～0.7）+（0.75～1.05）=（1.25～1.75）×10-4。最大值1.75×10-4，大于混凝土裂縫極限應變1.33×10-4，這時，使樓板在薄弱點形成裂縫，即溫差和收縮的雙重作用下形成變形裂縫，這就是裂縫產生的機理。
4.2.4 樓板裂縫的位置
樓板的薄弱點位置有跨中、四周樓板沿梁邊的負彎矩鋼筋截斷處、離墻角或墻邊的構造筋截斷處以及管線立交處。而溫差和收縮的雙重作用下最薄弱點位置在建筑四大角的構造筋截斷處。此工程的構造筋長為980mm，所以在樓板離墻角1m 處附近的薄弱點位置出現裂縫，即在構造筋截斷處附近出現裂縫。這證明理論計算結果和實際情況相符合。
5、現澆鋼筋混凝土樓板結構裂縫分析鑒定與處理措施
5.1 結構裂縫鑒定分析與處理建議
5.1.1該房屋樓板最大裂縫不超過0.3～0.5mm， 滿足混凝土裂縫最大寬度允許值。
5.1.2出現的裂縫主要是變形引起的裂縫，不影響建筑的結構安全，但對結構構件的耐久性存在影響。
5.1.3不利于房屋的正常使用，應及時對裂縫進行封閉處理。
5.1.4對樓板的淺裂縫，將混凝土表面清洗干凈等干燥后，涂環氧樹脂。
5.1.5對樓板貫穿裂縫位置的找平層及粉刷層剔除，采用壓力灌注結構膠（注縫膠）和粘貼復合纖維的方式將裂縫進行封閉處理可保護鋼筋滿足耐久性的要求，也可滿足使用要求。
5.2 樓板結構裂縫處理措施
小于0.3mm裂縫的修補。考慮到工程的重要性和業主對此問題的重視程度，同時也為了防止鋼筋銹蝕而影響耐久性，本著預防為主的原則，可按照需要修補的規定進行修補。而對于地下室外墻，由于有抗滲要求，則必須予以修補。凡是肉眼可見、長度在800mm以上，或縫寬大于0.08mm的樓板裂縫均予以修補。
修補方法為樓板基底用鋼絲刷清理干凈后，用低黏度改性環氧樹脂沿縫涂抹，寬度約100mm，自然干燥后盡快粉刷封閉。地下室外墻內側采用上述辦法，外側沿縫涂防水油膏一道（寬約300mm），再做氯化聚乙烯橡膠共混防水卷材一道（厚1.5mm, 寬1000mm），經檢查合格后，必須盡快回填。  采用以上相應措施修補以后，未再發現有新的裂縫出現，而修補過的裂縫也未再發展。
5.3 碳纖維加固施工
稍大于0.3mm需要補強的結構裂縫采用碳纖維加固進行處理, 增強結構抗剪能力，防止結構裂縫的發生發展，工藝流程：卸荷→基底處理→涂底膠→找平→粘貼→保護。
6、結語
從以上分析可以看出，建筑物的四大角位置由于是樓板的最薄弱點位置，當白天與夜間溫差較大時，應在澆注混凝土完畢后，立即鋪草席等用來養護混凝土，以免溫差較大，引起結構變形而產生裂縫。發現結構裂縫后，應分析結構裂縫產生的原因，并及時采取合理有效的補強加固處理措施，防止結構裂縫的發展。
參考文獻：
1. GB 50010—2002，混凝土結構設計規范.
2.劉秉京.混凝土技術〔M〕.北京：人民交通出版社，1998.
3.趙國藩,李樹瑤，等.鋼筋混凝土結構的裂縫控制[M].北京:海洋出版社,1991.
4.王鐵夢.工程結構裂縫控制[M].北京:中國建筑工業出版社,1997.