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一种改进现浇钢筋混凝土楼板施工质量的施工工艺
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内容提示：现浇钢筋混凝土楼板工程是土木建筑工程施工中重要组成部分,作为一种主要承受竖向荷载的结构构件,涉及面广,往往容易出现质量问题。文章结合施工经验,从混凝土组成材料方面分析了楼板工程中的常见裂缝的种类及其产生的原因。并介绍目前在广西广泛使用的悬挂法布筋施工工艺,实践表明,该工艺可以有效地控制板负筋的保护层厚度,进而有效的控制楼板由于负筋安置不当引起板面裂缝问题。
现浇钢筋混凝土楼板工程是土木建筑工程施工中重要组成部分，在施工与使用过程中，经常发生一些质量问题，而且这些颇具代表性。钢筋混凝土现浇楼板裂缝产生的原因是多方面的，其中包括组成材料、设计、施工、环境和使用等方面的原因，本文主要从混凝土组成材料方面分析了裂缝的种类以及产生裂缝的原因。并介绍了一种改进的施工工艺——悬挂布筋施工工艺。（参考《建筑中文网》）
（一）钢筋混凝土现浇楼板裂缝的种类
从混凝土组成材料方面来分析，裂缝可分为以下几种：1.混凝土收缩引起的裂缝。据测试混凝土收缩值一般在(4～8)×10E-4，混凝土抗拉强度一般在2～3 MPa，弹性模量 E一般在(2～4)×10E4MPa。由公式 ε = σ/E可知混凝土允许变形范围在万分之一左右，混凝土实际收缩值往往大于其允许变形范围，因此，裂缝的产生是不可避免的，关键在于控制裂缝宽度。
2.水泥安定性不合格引起的裂缝。当水泥中氧化镁、三氧化硫、游离氧化钙含量超标时，混凝土会产生体积膨胀，而引起裂缝。
3.碱骨料反应引起的裂缝。碱骨料反应是水泥中的碱与混凝土骨料中活性二氧化硅发生化学反应，生成碱的硅酸盐凝胶，产生体积膨胀，而产生裂缝。
4.混凝土线膨胀系数约为10×10E6/℃ ，即温度每升高或降低l0℃，混凝土会产生0.01%的线膨胀或收缩，即热胀冷缩变形。环境温度变化影响了楼板及梁的变形与开裂，一般板厚远小于梁高，板全截面随气温的变化而变化，而梁的温差变形则大大滞后于板，特别是急冷急热后尤为明显。如气温骤降或曝晒后突受雨淋冷却时，板收缩量突然变大而梁则大大滞后，使板收缩受梁限制产生拉应力而开裂，板长度越大，越易出现垂直于板长边的贯穿裂缝而当气温急剧升高时，板发生膨胀，而梁变形滞后则限制板的膨胀，使梁受拉，导致梁侧产生竖向裂缝，有时包围梁腹截面。梁裂缝也可常见于屋面板隔热差而板下通风良好，夏季时板面温度极高而板下温度较低这种大温差情况。在夏季，外墙与楼板之间有较大温差，外墙受热产生线膨胀大于楼板受热产生的线膨胀，于是外墙对楼板产生拉应力，当此时的拉应力大于混凝土抗拉强度时便产生裂缝。
（二）产生裂缝的主要原因
钢筋混凝土现浇楼板产生裂缝的原因是多方面的，就混凝土组成材料本身来讲，混凝土收缩是引起现浇楼板产生裂缝的一个主要因素。混凝土由水泥、骨料、水以及存留在其中的气体组成，是一种多相非均匀性的脆性材料。研究表明，当环境温度、湿度变化及混凝土硬化时，混凝土体积会发生变化，这种变形是不均匀的。水泥石收缩较大而骨料收缩很小；水泥石的热膨胀系数较大，而骨料较小。同时，它们之间的变形不是自由的，相互之间产生约束，从而在混凝土内部产生粘着微细裂缝、水泥石微裂缝和骨料裂缝。因此，混凝土内部微细裂缝的存在是混凝土本身固有的物理性质。混凝土在拉应力(包括收缩、变形及外荷载)作用下，这些微细裂缝的长度、宽度均有相应增大。如果拉应力大于本身抗拉强度，这些微细裂缝相互贯通，且其宽度迅速增大。当裂缝宽度超过0.03～0.05 mm时，便产生肉眼可见裂缝。混凝土收缩主要有沉降收缩、塑性收缩、干燥收缩、化学收缩、碳化收缩、自收缩和温度收缩等。
1.混凝土的塌落度和水灰比。商品混凝土为了满足施工要求，采用塌落度大、流动性好的混凝土进行施工，为了保证流动性，增大水灰比，导致混凝土凝结硬化时收缩量增加，而且还易产生局部粗骨料少、砂浆多的现象，此时，混凝土脱水干缩时，就会产生表面裂缝。水灰比的变化对干燥收缩和自收缩的影响正相反，即当水灰比降低时，干燥收缩减小，而自收缩变大。如当水灰比大于0.5时，其自收缩与干燥收缩相比小得可忽略不计，但是当水灰比小于O.35时，体内相对湿度会很快降低到80％以下，自收缩与干燥收缩几乎相等。
2.水泥基材料及混凝土配合比。不同的水泥基材料配制的混凝土产生的收缩不同。采用含泥量大的骨料配制的混凝土，不仅因骨料自身的软弱颗料而影响混凝土的强度和耐久性，而且还会影响骨料与水泥石界面的粘结，从根本上降低混凝土强度，并容易因塑性收缩而产生裂缝。细骨料的细度模数越小，也将导致混凝土的干缩对于粗骨料，应该采用连续级配，不能粒径过大，级配良好的石子能够使混凝土密实且有利于混凝土的强度。如果石子粒径过小，混凝土中水及水泥用量相应增加，混凝土的收缩也相应增大。混凝土中水泥用量增加，也会导致混凝土收缩加大。
3.温度和气候条件对混凝土裂缝的影响。施工时的气候条件也是影响混凝土板面裂缝的主要原因。环境温度高时，将有助于混凝土的水化，加速水泥的水化作用，从而使拌合物的水分蒸发较快。当混凝土表面的水分蒸发速度超过混凝土的泌水速度时，混凝土的体积收缩加快；当混凝土因体积收缩而产生应力大于混凝土抗拉强度时，混凝土将会出现裂缝。
4.板的表面系数和模板约束变形的影响。板的表面系数越大，混凝土表面水分蒸发速度就越快，其干燥收缩值亦越大。在没有约束条件下，混凝土的收缩可以自由完成，且不会产生裂缝。由于混凝土模板支撑和变形，增加了混凝土的约束度，阻碍了混凝土的变形，使混凝土裂缝易于生成。
5.施工工艺的影响。混凝土振捣时问过长，粗骨料下沉，表面就会出现一层水泥浆层，降低了楼板表面混凝土中粗骨料含量，致使混凝土成型后表面强度不够，加大了混凝土收缩，导致混凝土表面出现网状裂缝 混凝土振捣后，未及时抹压搓毛，使沉降收缩裂缝得不到及时的愈合就硬化。养护不当也是造成现浇混凝土板裂缝的主要原因。在混凝土初凝后，表面未及时浇水覆盖养护，使混凝土表面水分迅速蒸发，形成楼板上部和下部差异收缩产生裂缝。施工中不注意钢筋的保护，把板面负筋踩弯，使承受负弯矩的受力筋的混凝土保护层加大，构件有效高度减小，形成沿构件支承边缘的垂直于受力筋的裂缝。楼板上部负弯矩筋保护层厚度控制不严，当负弯矩筋保护层厚度过小时，板面极易沿负弯矩筋方向产生裂缝。当负弯矩筋保护层厚度过大或间距过大时，易引起垂直于负弯矩筋方向产生裂缝。
6.养护条件的影响。由于混凝土的早期收缩比较大，及时的养护非常重要。过早养护会影响混凝土的胶结能力；过迟养护，由于受风吹日晒，混凝土板表面游离水分蒸发过快，水泥缺乏必要的水化水，而产生急剧的体积收缩，此时混凝土早期强度低，不能抵抗这种应力而产生开裂。特别是夏、冬两季，因昼夜温差大，养护不当最易产生温差裂缝。
（三）楼板施工质量提高的改进施工工艺
为了根治因现浇混凝土楼板负筋保护层厚度失控引起的楼板开裂、渗漏、承载力下降等质量通病，桂林市首创的悬挂法布筋施工工艺获得国家建设部优秀施工工艺专利。下面对该法做简单的介绍：
1.材料规定
（1）方管规格：采用壁厚 1.2mm 以上，外框尺寸为15mm×15mm,20mm×20mm 两种，目前市场为 6m 一根，可以根据工程设计板保护层厚度要求选用，方管外框尺寸为板负筋保护层厚度；
（2）方管撑脚：采用Φ 12 或Φ 14 的钢筋制作，最好采用圆钢；
（3）铁铲：用 25 以上的钢筋打成一头扁平的铁铲。
2.制作要求
（1）根据设计板跨，将 6 米长方管下料成长度为 1.5m，3.0m 等规格；
（2）将方管焊成架体：两方管平行放置，间距 400mm 左右，两端头及中间用方管或Φ 12 以上钢筋作为拉杆焊接成一个整体，拉杆间距 400mm 左右。可以参见平面图；
（3）方管架体焊钢筋撑脚：架体高度等于设计板厚等于方管外框加上撑脚高度，在施工现场，如现有的架体高度小于设计板厚 30mm 厚以内时也可以在撑脚下加设硬垫块处理，而不必重新制作架体；
（4）撑脚间距：为提高整个架体刚度，撑脚间距要求不大于 400mm；
（5）焊接要求：整个架体连接点包括拉杆和焊脚均应满焊；
（6）方管架体见图 1。
3.施工工艺及注意事项
（一）钢筋混凝土现浇楼板裂缝的种类
从混凝土组成材料方面来分析，裂缝可分为以下几种：1.混凝土收缩引起的裂缝。据测试混凝土收缩值一般在(4～8)×10E-4，混凝土抗拉强度一般在2～3 MPa，弹性模量 E一般在(2～4)×10E4MPa。由公式 ε = σ/E可知混凝土允许变形范围在万分之一左右，混凝土实际收缩值往往大于其允许变形范围，因此，裂缝的产生是不可避免的，关键在于控制裂缝宽度。
2.水泥安定性不合格引起的裂缝。当水泥中氧化镁、三氧化硫、游离氧化钙含量超标时，混凝土会产生体积膨胀，而引起裂缝。
3.碱骨料反应引起的裂缝。碱骨料反应是水泥中的碱与混凝土骨料中活性二氧化硅发生化学反应，生成碱的硅酸盐凝胶，产生体积膨胀，而产生裂缝。
4.混凝土线膨胀系数约为10×10E6/℃ ，即温度每升高或降低l0℃，混凝土会产生0.01%的线膨胀或收缩，即热胀冷缩变形。环境温度变化影响了楼板及梁的变形与开裂，一般板厚远小于梁高，板全截面随气温的变化而变化，而梁的温差变形则大大滞后于板，特别是急冷急热后尤为明显。如气温骤降或曝晒后突受雨淋冷却时，板收缩量突然变大而梁则大大滞后，使板收缩受梁限制产生拉应力而开裂，板长度越大，越易出现垂直于板长边的贯穿裂缝而当气温急剧升高时，板发生膨胀，而梁变形滞后则限制板的膨胀，使梁受拉，导致梁侧产生竖向裂缝，有时包围梁腹截面。梁裂缝也可常见于屋面板隔热差而板下通风良好，夏季时板面温度极高而板下温度较低这种大温差情况。在夏季，外墙与楼板之间有较大温差，外墙受热产生线膨胀大于楼板受热产生的线膨胀，于是外墙对楼板产生拉应力，当此时的拉应力大于混凝土抗拉强度时便产生裂缝。
（二）产生裂缝的主要原因
钢筋混凝土现浇楼板产生裂缝的原因是多方面的，就混凝土组成材料本身来讲，混凝土收缩是引起现浇楼板产生裂缝的一个主要因素。混凝土由水泥、骨料、水以及存留在其中的气体组成，是一种多相非均匀性的脆性材料。研究表明，当环境温度、湿度变化及混凝土硬化时，混凝土体积会发生变化，这种变形是不均匀的。水泥石收缩较大而骨料收缩很小；水泥石的热膨胀系数较大，而骨料较小。同时，它们之间的变形不是自由的，相互之间产生约束，从而在混凝土内部产生粘着微细裂缝、水泥石微裂缝和骨料裂缝。因此，混凝土内部微细裂缝的存在是混凝土本身固有的物理性质。混凝土在拉应力(包括收缩、变形及外荷载)作用下，这些微细裂缝的长度、宽度均有相应增大。如果拉应力大于本身抗拉强度，这些微细裂缝相互贯通，且其宽度迅速增大。当裂缝宽度超过0.03～0.05 mm时，便产生肉眼可见裂缝。混凝土收缩主要有沉降收缩、塑性收缩、干燥收缩、化学收缩、碳化收缩、自收缩和温度收缩等。
1.混凝土的塌落度和水灰比。商品混凝土为了满足施工要求，采用塌落度大、流动性好的混凝土进行施工，为了保证流动性，增大水灰比，导致混凝土凝结硬化时收缩量增加，而且还易产生局部粗骨料少、砂浆多的现象，此时，混凝土脱水干缩时，就会产生表面裂缝。水灰比的变化对干燥收缩和自收缩的影响正相反，即当水灰比降低时，干燥收缩减小，而自收缩变大。如当水灰比大于0.5时，其自收缩与干燥收缩相比小得可忽略不计，但是当水灰比小于O.35时，体内相对湿度会很快降低到80％以下，自收缩与干燥收缩几乎相等。
2.水泥基材料及混凝土配合比。不同的水泥基材料配制的混凝土产生的收缩不同。采用含泥量大的骨料配制的混凝土，不仅因骨料自身的软弱颗料而影响混凝土的强度和耐久性，而且还会影响骨料与水泥石界面的粘结，从根本上降低混凝土强度，并容易因塑性收缩而产生裂缝。细骨料的细度模数越小，也将导致混凝土的干缩对于粗骨料，应该采用连续级配，不能粒径过大，级配良好的石子能够使混凝土密实且有利于混凝土的强度。如果石子粒径过小，混凝土中水及水泥用量相应增加，混凝土的收缩也相应增大。混凝土中水泥用量增加，也会导致混凝土收缩加大。
3.温度和气候条件对混凝土裂缝的影响。施工时的气候条件也是影响混凝土板面裂缝的主要原因。环境温度高时，将有助于混凝土的水化，加速水泥的水化作用，从而使拌合物的水分蒸发较快。当混凝土表面的水分蒸发速度超过混凝土的泌水速度时，混凝土的体积收缩加快；当混凝土因体积收缩而产生应力大于混凝土抗拉强度时，混凝土将会出现裂缝。
4.板的表面系数和模板约束变形的影响。板的表面系数越大，混凝土表面水分蒸发速度就越快，其干燥收缩值亦越大。在没有约束条件下，混凝土的收缩可以自由完成，且不会产生裂缝。由于混凝土模板支撑和变形，增加了混凝土的约束度，阻碍了混凝土的变形，使混凝土裂缝易于生成。
5.施工工艺的影响。混凝土振捣时问过长，粗骨料下沉，表面就会出现一层水泥浆层，降低了楼板表面混凝土中粗骨料含量，致使混凝土成型后表面强度不够，加大了混凝土收缩，导致混凝土表面出现网状裂缝 混凝土振捣后，未及时抹压搓毛，使沉降收缩裂缝得不到及时的愈合就硬化。养护不当也是造成现浇混凝土板裂缝的主要原因。在混凝土初凝后，表面未及时浇水覆盖养护，使混凝土表面水分迅速蒸发，形成楼板上部和下部差异收缩产生裂缝。施工中不注意钢筋的保护，把板面负筋踩弯，使承受负弯矩的受力筋的混凝土保护层加大，构件有效高度减小，形成沿构件支承边缘的垂直于受力筋的裂缝。楼板上部负弯矩筋保护层厚度控制不严，当负弯矩筋保护层厚度过小时，板面极易沿负弯矩筋方向产生裂缝。当负弯矩筋保护层厚度过大或间距过大时，易引起垂直于负弯矩筋方向产生裂缝。
6.养护条件的影响。由于混凝土的早期收缩比较大，及时的养护非常重要。过早养护会影响混凝土的胶结能力；过迟养护，由于受风吹日晒，混凝土板表面游离水分蒸发过快，水泥缺乏必要的水化水，而产生急剧的体积收缩，此时混凝土早期强度低，不能抵抗这种应力而产生开裂。特别是夏、冬两季，因昼夜温差大，养护不当最易产生温差裂缝。
（三）楼板施工质量提高的改进施工工艺
为了根治因现浇混凝土楼板负筋保护层厚度失控引起的楼板开裂、渗漏、承载力下降等质量通病，桂林市首创的悬挂法布筋施工工艺获得国家建设部优秀施工工艺专利。下面对该法做简单的介绍：
1.材料规定
（1）方管规格：采用壁厚 1.2mm 以上，外框尺寸为15mm×15mm,20mm×20mm 两种，目前市场为 6m 一根，可以根据工程设计板保护层厚度要求选用，方管外框尺寸为板负筋保护层厚度；
（2）方管撑脚：采用Φ 12 或Φ 14 的钢筋制作，最好采用圆钢；
（3）铁铲：用 25 以上的钢筋打成一头扁平的铁铲。
2.制作要求
（1）根据设计板跨，将 6 米长方管下料成长度为 1.5m，3.0m 等规格；
（2）将方管焊成架体：两方管平行放置，间距 400mm 左右，两端头及中间用方管或Φ 12 以上钢筋作为拉杆焊接成一个整体，拉杆间距 400mm 左右。可以参见平面图；
（3）方管架体焊钢筋撑脚：架体高度等于设计板厚等于方管外框加上撑脚高度，在施工现场，如现有的架体高度小于设计板厚 30mm 厚以内时也可以在撑脚下加设硬垫块处理，而不必重新制作架体；
（4）撑脚间距：为提高整个架体刚度，撑脚间距要求不大于 400mm；
（5）焊接要求：整个架体连接点包括拉杆和焊脚均应满焊；
（6）方管架体见图 1。
3.施工工艺及注意事项
原文网址：http://www.pipcn.com/research/201101/14677.htm
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