混凝土裂縫成因分析及主要預(yù)防措施

摘要：混凝土構(gòu)件裂縫的存在和發(fā)展通常會(huì)使混凝土內(nèi)部鋼筋銹蝕、內(nèi)部發(fā)生碳化反應(yīng)降低混凝土的強(qiáng)度、耐久性，影響建筑物的安全及使用功能，嚴(yán)重將會(huì)威脅到人的生命和財(cái)產(chǎn)安全。因此對(duì)混凝土裂縫的成因應(yīng)加以了解，并對(duì)混凝土裂縫形成的因素采取有效的預(yù)防措施尤為重要?；炷凉こ讨械奈⒘芽p是不可避免的，裂縫程度在允許范圍內(nèi)也是可以接受的，如果裂縫程度超過允許范圍或仍有繼續(xù)發(fā)展的趨勢(shì)，則必須對(duì)裂縫問題進(jìn)行分析研究，并采取相應(yīng)的處理措施。

關(guān)鍵詞：混凝土工程；裂縫；預(yù)防

1.混凝土工程中常見裂縫及預(yù)防

1.1干縮變形裂縫及預(yù)防

干縮裂縫多出現(xiàn)在混凝土養(yǎng)護(hù)結(jié)束后的一段時(shí)間或是混凝土澆筑完畢后的一周左右。水泥漿中水分的蒸發(fā)會(huì)產(chǎn)生干縮，且這種收縮是不可逆的。干縮裂縫的產(chǎn)生主要是由于混凝土內(nèi)外水分蒸發(fā)程度不同而導(dǎo)致變形不同的結(jié)果：混凝土受外部條件的影響，表面水分損失過快，變形較大，內(nèi)部濕度變化較小變形較小，較大的表面干縮變形受到混凝土內(nèi)部約束，產(chǎn)生較大拉應(yīng)力而產(chǎn)生裂縫。相對(duì)濕度越低，水泥漿體干縮越大，干縮裂縫越易產(chǎn)生。干縮裂縫多為表面性的平行線狀或網(wǎng)狀淺細(xì)裂縫，寬度多在0.05-0.2mm之間，大體積混凝土中平面部位多見，較薄的梁板中多沿其短向分布。干縮裂縫通常會(huì)影響混凝土的抗?jié)B性，引起鋼筋的銹蝕影響混凝土的耐久性，在水壓力的作用下會(huì)產(chǎn)生水力劈裂影響混凝土的承載力等等?；炷粮煽s主要和混凝土的水灰比、水泥的成分、水泥的用量、集料的性質(zhì)和用量、外加劑的用量/外界環(huán)境/養(yǎng)護(hù)措施等有關(guān)。

主要預(yù)防措施：一是選用干縮值較小早期強(qiáng)度較高的硅酸鹽或普通硅酸鹽水泥。二是嚴(yán)格控制水灰比，摻加高效減水劑來增加混凝土的坍落度和和易性，減少水泥及水的用量。三是澆筑混凝土之前，將基層和模板澆水均勻濕透。四是及時(shí)覆蓋塑料薄膜或者潮濕的草墊、麻片等，保持混凝土終凝前表面濕潤(rùn)，或者在混凝土表面噴灑養(yǎng)護(hù)劑等進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。五是在高溫和大風(fēng)天氣要設(shè)置遮陽(yáng)和擋風(fēng)設(shè)施，加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)措施。六冬季施工時(shí)適當(dāng)延長(zhǎng)混凝土保溫養(yǎng)護(hù)時(shí)間。七在混凝土結(jié)構(gòu)中設(shè)置合理的收縮縫。八嚴(yán)格控制混凝土的塌落度。

1.2溫度裂縫及預(yù)防

溫度裂縫多發(fā)生在大體積混凝土表面或溫差變化較大地區(qū)的混凝土結(jié)構(gòu)中?；炷翝仓螅谟不^程中，水泥水化產(chǎn)生大量的水化熱，（當(dāng)水泥用量在350-550 kg/m3，每立方米混凝土將釋放出17500-27500kJ的熱量，從而使混凝土內(nèi)部溫度升達(dá)70℃左右甚至更高）。由于混凝土的體積較大，大量的水化熱聚積在混凝土內(nèi)部而不易散發(fā)，導(dǎo)致內(nèi)部溫度急劇上升，而混凝土表面散熱較快，這樣就形成內(nèi)外的較大溫差，較大的溫差造成內(nèi)部與外部熱脹冷縮的程度不同，使混凝土表面產(chǎn)生一定的拉應(yīng)力。當(dāng)拉應(yīng)力超過混凝土的抗拉強(qiáng)度極限時(shí)，混凝土表面就會(huì)產(chǎn)生裂縫，這種裂縫多發(fā)生在混凝土施工中后期。在混凝土的施工中當(dāng)溫差變化較大，或者是混凝土受到寒潮的襲擊等，會(huì)導(dǎo)致混凝土表面溫度急劇下降，而產(chǎn)生收縮，表面收縮的混凝土受內(nèi)部混凝土的約束，將產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力而產(chǎn)生裂縫，這種裂縫通常只在混凝土表面較淺的范圍內(nèi)產(chǎn)生。

主要預(yù)防措施：一是盡量選用低熱或中熱水泥，如礦渣水泥、粉煤灰水泥等。二是減少水泥用量，將水泥用量盡量控制在450kg/m3以下。三是降低水灰比，一般混凝土的水灰比控制在0.6以下。四是改善骨料級(jí)配，摻加粉煤灰或高效減水劑等來減少水泥用量，降低水化熱。五是改善混凝土的攪拌加工工藝，降低混凝土的澆筑溫度。六是在混凝土中摻加一定量的具有減水、增塑、緩凝等作用的外加劑，改善混凝土拌合物的流動(dòng)性、保水性，降低水化熱，推遲熱峰的出現(xiàn)時(shí)間。七是高溫季節(jié)澆筑時(shí)可以采用搭設(shè)遮陽(yáng)板等輔助措施控制混凝土的溫升，降低澆筑混凝土的溫度。八是大體積混凝土的溫度應(yīng)力與結(jié)構(gòu)尺寸相關(guān)，混凝土結(jié)構(gòu)尺寸越大，溫度應(yīng)力越大，因此要合理安排施工工序，分層、分塊澆筑，以利于散熱，減小約束。九是在大體積混凝土內(nèi)部設(shè)置冷卻管道，通冷水或者冷氣冷卻，減小混凝土的內(nèi)外溫差。十是加強(qiáng)混凝土溫度的監(jiān)控，及時(shí)采取冷卻、保護(hù)措施。十一是預(yù)留溫度收縮縫。十二是減小約束，澆筑混凝土前宜在基巖和老混凝土上鋪設(shè)5mm左右的砂墊層或使用瀝青等材料涂刷。十三是加強(qiáng)混凝土養(yǎng)護(hù)，混凝土澆筑后，及時(shí)用濕潤(rùn)的草簾、麻片等覆蓋，并注意灑水養(yǎng)護(hù)，適當(dāng)延長(zhǎng)養(yǎng)護(hù)時(shí)間，保證混凝土表面緩慢冷卻。

1.3碳化反應(yīng)收縮裂縫及預(yù)防

混凝土的碳化是環(huán)境中的二氧化碳與水泥中的氫氧化鈣作用，生成碳酸鈣和水，碳化使混凝土的堿性降低，削弱混凝土對(duì)鋼筋的保護(hù)作用，導(dǎo)致鋼筋銹蝕；碳化顯著增加混凝土的收縮，使混凝土抗壓強(qiáng)度增大，但可能產(chǎn)生細(xì)微的裂縫，而使混凝土的抗拉/抗折強(qiáng)度降低。

1.4沉陷裂縫及預(yù)防

沉陷裂縫的產(chǎn)生是由于結(jié)構(gòu)地基土質(zhì)不勻、松軟或回填土不實(shí)或浸水而造成不均勻沉降所致；或者因?yàn)槟０鍎偠炔蛔?，模板支撐間距過大或支撐底部松動(dòng)等導(dǎo)致，特別是在冬季，模板支撐在凍土上，凍土化凍后產(chǎn)生不均勻沉降，致使混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫。此類裂縫多為深進(jìn)或貫穿性裂縫，其走向與沉陷情況有關(guān)，一般沿與地面垂直或呈30°-45°角方向發(fā)展，較大的沉陷裂縫，往往有一定的錯(cuò)位，裂縫寬度往往與沉降量成正比關(guān)系。裂縫寬度受溫度變化的影響較小。地基變形穩(wěn)定之后，沉陷裂縫也基本趨于穩(wěn)定。

主要預(yù)防措施：一是對(duì)松軟土、回填土地基在上部結(jié)構(gòu)施工前應(yīng)進(jìn)行必要的夯實(shí)和加固。二是保證模板有足夠的強(qiáng)度和剛度，且支撐牢固，并使地基受力均勻。三是防止混凝土澆灌過程中地基被水浸泡。四是模板拆除的時(shí)間不能太早，且要注意拆模的先后次序。五是在凍土上搭設(shè)模板時(shí)要注意采取一定的預(yù)防措施

２混凝土裂縫的修補(bǔ)措施主要有以下一些方法：表面修補(bǔ)法，灌漿、嵌縫封堵法，結(jié)構(gòu)加固法，混凝土置換法，電化學(xué)防護(hù)法以及仿生自愈合法。

2.1表面修補(bǔ)法

表面修補(bǔ)法是一種簡(jiǎn)單、常見的修補(bǔ)方法，它主要適用于穩(wěn)定和對(duì)結(jié)構(gòu)承載能力沒有影響的表面裂縫以及深進(jìn)裂縫的處理。通常的處理措施是在裂縫的表面涂抹水泥漿、環(huán)氧膠泥或在混凝土表面涂刷油漆、瀝青等防腐材料，在防護(hù)的同時(shí)為了防止混凝土受各種作用的影響繼續(xù)開裂，通?？梢圆捎迷诹芽p的表面粘貼玻璃纖維布等措施。

2.2灌漿、嵌縫封堵法

灌漿法主要適用于對(duì)結(jié)構(gòu)整體性有影響或有防滲要求的混凝土裂縫的修補(bǔ)，它是利用壓力設(shè)備將膠結(jié)材料壓入混凝土的裂縫中，膠結(jié)材料硬化后與混凝土形成一個(gè)整體，從而起到封堵加固的目的。常用的膠結(jié)材料有水泥漿、環(huán)氧樹脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等化學(xué)材料。

嵌縫法是裂縫封堵中最常用的一種方法，它通常是沿裂縫鑿槽，在槽中嵌填塑性或剛性止水材料，以達(dá)到封閉裂縫的目的。常用的塑性材料有聚氯乙烯膠泥、塑料油膏、丁基橡膠等等；常用的剛性止水材料為聚合物水泥砂漿。

2.3結(jié)構(gòu)加固法

當(dāng)裂縫影響到混凝土結(jié)構(gòu)的性能時(shí)，就要考慮采取加固法對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行處理。結(jié)構(gòu)加固中常用的主要有以下幾種方法：加大混凝土結(jié)構(gòu)的截面面積，在構(gòu)件的角部外包型鋼、采用預(yù)應(yīng)力法加固、粘貼鋼板加固、增設(shè)支點(diǎn)加固以及噴射混凝土補(bǔ)強(qiáng)加固。

2.4混凝土置換法

混凝土置換法是處理嚴(yán)重?fù)p壞混凝土的一種有效方法，此方法是先將損壞的混凝土剔除，然后再置換入新的混凝土或其他材料。常用的置換材料有：普通混凝土或水泥砂漿、聚合物或改性聚合物混凝土或砂漿。

2.5電化學(xué)防護(hù)法

電化學(xué)防腐是利用施加電場(chǎng)在介質(zhì)中的電化學(xué)作用，改變混凝土或鋼筋混凝土所處的環(huán)境狀態(tài)，鈍化鋼筋，以達(dá)到防腐的目的。陰極防護(hù)法、氯鹽提取法、堿性復(fù)原法是化學(xué)防護(hù)法中常用而有效的三種方法。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是防護(hù)方法受環(huán)境因素的影響較小，適用鋼筋、混凝土的長(zhǎng)期防腐，既可用于已裂結(jié)構(gòu)也可用于新建結(jié)構(gòu)。

3結(jié)論：裂縫是混凝土結(jié)構(gòu)中普遍存在的一種現(xiàn)象，它的出現(xiàn)不僅會(huì)降低混凝土構(gòu)件的強(qiáng)度，而且會(huì)引起鋼筋的銹蝕，混凝土的碳化，降低混凝土構(gòu)件的耐久性，影響建筑物的承載能力。因此要對(duì)混凝土裂縫進(jìn)行認(rèn)真研究、分析，提前采取有效的預(yù)防措施，并對(duì)已出現(xiàn)的裂縫區(qū)分對(duì)待采取合理有效的處理方法，確保混凝土的耐久性能，保證建筑物的安全及穩(wěn)定性。