某地下车库顶板裂缝原因分析
摘 要：结合实际工程，通过计算混凝土体积收缩产生的应力，确定裂缝主要是由混凝土硬化时体积收缩所引起，并提出了修补裂缝的措施，为泵送混凝土现浇楼板的施工提供参考。
关键词：混凝土楼板； 裂缝；收缩应力 ；裂缝修补
1 引言
随着建设现代化的需要，商品混凝土在房地产开发中被广泛使用，但是随之产生的问题也越来越突出，大量实际工程表明，利用泵送商品混凝土现浇楼板普遍出现裂缝。
引起混凝土开裂的原因是多方面的，有变形引起的裂缝：如温度变化、收缩、膨胀、不均匀沉陷等原因引起的裂缝；有外载作用引起的裂缝；有养护环境不当和化学作用引起的裂缝等等。
混凝土结构中80％的裂缝是以收缩变形为主要原因引起的，只有20％的裂缝是以荷载为主要原因引起的[1]。
而目前的研究主要集中于因荷载引起的裂缝，对非荷载因素引起的开裂问题则研究较少。
下面结合具体的实际工程分析这种裂缝的成因。
2 工程概况
南方某车间地下车库平面尺寸为18.4m×108m，柱网尺寸为9m×6m，桩－筏板基础（板厚400mm ），外侧壁厚300mm ，顶板厚120mm 。
除顶板采用C30普通混凝土外，其余部分均采用C30防水混凝土现场浇筑。
地下车库混凝土于2002年6月27日开始浇筑，为泵送商品混凝土，混凝土浇筑时温度为33℃。
7月9日开始拆模，拆模时的环境温度为25℃。
于2002年7月17日，发现地下车库顶板中部有不同程度的裂缝。
裂缝宽度为0.2～0.5mm ，裂缝方向垂直于板的受力方向，几乎贯穿整个板面。
3 裂缝原因分析
经过核对设计图纸，按规范[2]进行荷载分析和配筋验算，满足抗裂要求，构造也符合规定；顶板又为刚浇筑构件，没有不利荷载史，也没有承受特殊的外力冲击，所以裂缝不是因为构件承载力不足而引起的，即不是由外荷载的直接作用引起的；核对基槽开挖后的验槽记录及插钎记录，表明地基并无异常情况，基本可以排除裂缝是由于地基不均匀沉降而引起的。
根据裂缝出现的位置以及开裂的形状，综合以上分析后，推断裂缝是由于混凝土收缩所引起的。
混凝土在硬化过程中必然会产生收缩，收缩的种类主要有自生收缩、塑性收缩、碳化收缩和失水收缩，其中对该车间顶板影响较大的是失水收缩。
由于该车间顶板采用泵送商品混凝土，水灰比及塌落度（160mm ）较大，混凝土覆盖浇水养护又没有做好，混凝土表面与内部温差较大，造成混凝土表面应力较大，而混凝土早期抗拉强度不高，于是引起混凝土板出现贯穿性的收缩裂缝。
下面根据文献[1]提供的公式对顶板裂缝进行验算：
（1）计算顶板混凝土收缩量)(t y ε
n t y M M M e t 2101.04)1(1024.3)(---⨯=ε （1）
其中t 为混凝土浇注时间，t =20d ；n M M M 21为考虑各种非标准条件的修正系数，参考文献[1]表2-1至表2-5，在t=20d 时，n M M M 21＝0.712。
由（1）式得
42001.0410418.0712.0)1(1024.3)20(-⨯--⨯=⨯-⨯=e y ε
（2）计算混凝土收缩当量温度)(t T y ：
α
ε)()(t t T y y = （2） 其中α为混凝土的线膨胀系数，取1×10-5。
由（2）式得 18.410
110418.0)20(54
=⨯⨯=--y T ℃ （3）计算顶板表面综合温差T ：
min max )(T T t T T y -+= （3）
其中m ax T 为顶板混凝土的最高温度，取42℃；m in T 为顶板混凝土的最低温度，取25℃。
考虑水化热升温7℃，由（3）式得
18.287254218.4=+-+=T ℃
（4）计算顶板混凝土极限拉应力m ax x σ
)(2)(11)(max t H L t ch T t E x ⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝
⎛--=βασ （4） 其中)(t E 为不同龄期混凝土的弹性模量，)1()(09.0t c e E t E --=，c E 为混凝土弹性模
量；取 3.0×104 MPa ，则42009.0410504.2)1(100.3)20(-⨯-⨯=-⨯⨯=e E MPa ；
)
()(t HE C t x =β，x C 为混凝土墙及框架柱对顶板的约束系数，0.1=x C N/mm 3，，则51016.8)20(-⨯=β；L 为顶板长度，取45.3m ；)(t H 为混凝土应力松弛系数，取0.5。
由（4）式得
5.024*******
6.81118.281010504.2554max ⨯⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣
⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯-⨯⨯⨯⨯-=--ch x σ 44.2-=MPa
从以上计算结果可以看出，收缩拉应力m ax x σ大于混凝土抗拉强度应力标准值（C30混凝
土的抗拉强度标准值为2.01MPa ），由此可判定裂缝是由混凝土的温度收缩所造成。
4 裂缝修补
顶板裂缝已贯通板厚，使钢筋抵抗弯矩作用显著降低，随着楼板荷载的增加，钢筋的应
力会提高，从而使裂缝宽度增大。
按照《危险房屋鉴定标准》（JGJ125-99）的规定，跨中存
ω0.3mm的楼板属于危险构件，此类构件评定为C级[3]。
因此，在贯穿性裂缝且裂缝宽度>
对于已经出现了裂缝的顶板，综合分析裂缝性质，按规范[4]要求采取以下措施修补：（1）将裂缝附近混凝土保护层切割凿除，混凝土表面凿毛，并沿裂缝将混凝土开凿成“V”型槽（槽深20～30mm，宽30～50 mm）。
（2）裂缝处楼板的顶面采用扒钉铆合法处理。
在裂缝两侧打孔（孔深50mm），扒钉两端插入孔内，灌注环氧树脂砂浆锚固。
扒钉采用φ6的光面钢筋，长度为120～300mm，间距为100～200mm，在靠近裂缝的端部缩小。
（如图一）
（3）嵌补环氧树脂砂浆。
处理前，将裂缝附近表面灰尘、浮渣清除干净，如果裂缝表面潮湿，应烘烤干燥，以保证环氧树脂砂浆与基层粘结良好。
分两次涂刷环氧树脂水泥浆，再用刮刀嵌填环氧树脂砂浆。
（4）扒钉铆合及环氧树脂砂浆嵌补完成后，用钢板网抹灰恢复面层。
（如图二）
（5）顶板底部裂缝的修补与板面基本相同，即将原抹灰层凿除，嵌填环氧树脂砂浆，然后用钢板网抹灰恢复面层。
图1 扒钉铆合示意图图2 填缝修补示意图
5 结束语
目前采用泵送混凝土的现浇楼板裂缝是一种常见的建筑质量通病。
此类裂缝常常是由非荷载因素造成的,其中混凝土的收缩是造成楼板开裂的主要原因。
因此，只要加强混凝土楼板的施工工艺管理，严格遵守施工规程，就能大大减少混凝土楼板裂缝产生的可能性。
另外,我国对裂缝的控制还没有具体的相关规程规范，所以要加强这一方面工作，从设计到施工整个过程对楼板裂缝加以防治。
参考文献：
[1]王铁梦.工程结构裂缝控制[Ｍ].北京:中国建筑工业出版社，1997.
[2] 混凝土结构设计规范(GB50010-2002) [S].北京:中国建筑工业出版社,2002.
[3] 危险房屋鉴定标准（JGJ125-99）[S]. 北京:中国建筑工业出版社,1999.
[4]混凝土结构加固技术规范（CECS25:90）[S]. 北京: 中国计划出版社,1990.。