淺談砼裂縫的控制及修復(fù)

陳曉芳

（九冶建設(shè)有限公司，陜西 咸陽(yáng) 712042）

在建筑工程施工中，混凝土裂縫的產(chǎn)生是一個(gè)普遍存在的問(wèn)題，而對(duì)于裂縫的控制也是一個(gè)較為棘手的問(wèn)題?；炷亮芽p產(chǎn)生的原因是多方面的，因變形所引起的裂縫有收縮、膨脹、沉降等；因外部荷載所引起的有混凝土養(yǎng)護(hù)不當(dāng)、外添加劑問(wèn)題等引起的裂縫。

混凝土裂縫的產(chǎn)生若不采取有效的措施控制，它的進(jìn)一步發(fā)展延伸會(huì)導(dǎo)致內(nèi)部鋼筋等產(chǎn)生腐蝕，降低鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的承載力、抗?jié)B性能、耐久使用年限，甚至?xí)绊懭嗣竦纳柏?cái)產(chǎn)安全。在工程中完全消除裂縫是不可能的，規(guī)范中也有明確規(guī)定對(duì)有些結(jié)構(gòu)在所處的不同條件下，允許存在一定寬、深度的裂縫。但作為施工過(guò)程中應(yīng)盡量采取有效的預(yù)防和技術(shù)保障措施來(lái)有效的控制裂縫的產(chǎn)生，盡量少產(chǎn)生或盡量減少裂縫寬度、深度，尤其要避免出現(xiàn)在關(guān)鍵部位或有害裂縫。

它是固體材料中某種不連續(xù)的現(xiàn)象，是由材料內(nèi)部的初始缺陷、微裂縫擴(kuò)展等因素引起的，在正常荷載作用下，結(jié)構(gòu)的受拉區(qū)早已開(kāi)裂，這些裂縫總要產(chǎn)生。另一類(lèi)稱(chēng)為不正常裂縫或稱(chēng)為可以克服的裂縫，它是由于砼收縮，拆模時(shí)間不當(dāng)，養(yǎng)護(hù)不周，水化熱的產(chǎn)生及周?chē)h(huán)境的原因，構(gòu)造形式不妥引起應(yīng)力集中等原因造成的，這些裂縫大部分是可以避免的。我國(guó)砼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GBJ10-89）通過(guò)大量的試驗(yàn)和理論研究，以及對(duì)實(shí)際工程裂縫狀況的調(diào)研和統(tǒng)計(jì)，建立了荷載作用下構(gòu)件抗裂和預(yù)留縫的計(jì)算方法，規(guī)范上要求在砼澆筑后3～7天內(nèi)必須切割伸縮縫，一般縫的間距為6m×6m或根據(jù)設(shè)計(jì)來(lái)切割。

下面我對(duì)普遍存在的砼收縮裂縫產(chǎn)生的原因做出簡(jiǎn)要的說(shuō)明，并針對(duì)不同情況提出一些措施，以有效的控制收縮裂縫的目的。

1 收縮裂縫產(chǎn)生的原因及形態(tài)

影響砼收縮的主要原因有材料、配合比、砼外加劑、時(shí)間和溫度、砼構(gòu)件的幾何形狀等。根據(jù)不同的收縮裂縫形態(tài)解釋它們各自的具體原因。

（1）干燥收縮裂縫。砼干縮裂縫為表面性裂縫，其寬度較小，大多數(shù)為0.05～0.20mm，其走向縱橫交錯(cuò)，沒(méi)有規(guī)律性，在較薄的梁、板類(lèi)構(gòu)件中（或桁架桿件中），這種裂縫多半沿短向分布，在整體結(jié)構(gòu)中，這種裂縫多半發(fā)生在結(jié)構(gòu)交截面處，平面裂縫多半延伸在交截面部位或塊體邊緣。產(chǎn)生干縮裂縫的具體原因有：砼成型后，養(yǎng)護(hù)不當(dāng)，受到風(fēng)吹日曬，表面水分散失快，出現(xiàn)拉應(yīng)力，引起砼的表面開(kāi)裂。采用含泥量大的粉沙配置砼，砼經(jīng)過(guò)過(guò)度振搗，表面形成水泥含量較多的砂漿層，容易產(chǎn)生裂縫。

（2）沉降收縮裂縫。砼因流動(dòng)性不足，在硬化前沒(méi)有沉實(shí)能力或沉實(shí)能力不足而產(chǎn)生的裂縫為沉降收縮裂縫，這種裂縫出現(xiàn)的時(shí)間是在砼澆注1～3小時(shí)內(nèi)。砼的沉降裂縫是與砼的沉縮量及流動(dòng)性又直接關(guān)系，與有高低差懸殊的部位，砼的沉縮量大，流動(dòng)性小，澆筑速度快，在變斷面處容易出現(xiàn)沿水平方向的沉縮裂縫。另外，砼澆筑振搗后，粗骨料沉落，擠出水分、空氣，表面出現(xiàn)泌水，而形成豎向體積縮小沉落，這種沉落受到鋼筋、大的骨料以及先期凝固的鋼筋砼的局部阻礙或與約束，或砼本身各個(gè)部分相互沉降量相差過(guò)大而造成沉降收縮裂縫。

（3）凝縮裂縫。凝縮裂縫常在初凝期間出現(xiàn)，呈碎小的六角形花紋狀，散布在砼的表面。砼表面的過(guò)度抹平壓光，使水泥和細(xì)骨料過(guò)多地浮在表面，形成含水量很大的砂漿層，它比下層砼有較大的干縮性能，水分蒸發(fā)后，產(chǎn)生凝縮而出現(xiàn)裂縫。

（4）碳化收縮裂縫。在結(jié)構(gòu)表面出現(xiàn)，呈花紋狀，無(wú)規(guī)律，裂縫一般較淺，深1～6mm，有的至鋼筋保護(hù)層，裂縫寬在0.05～0.20mm，多發(fā)生在砼澆筑完數(shù)月或更長(zhǎng)的時(shí)間。砼水泥漿中的Ca(OH)2與空氣中的CO2作用生成碳酸鈣，引起表面體積收縮，受到結(jié)構(gòu)內(nèi)部為碳化的砼的約束而導(dǎo)致表面發(fā)生龜裂，在空氣相對(duì)濕度較?。?0%～50%）的干燥環(huán)境中最為顯著，有時(shí)在密閉不通風(fēng)的地方，使用火爐加熱保溫措施會(huì)產(chǎn)生大量的CO2，常會(huì)使砼表面加快碳化，造成裂縫。

2 對(duì)于裂縫的防治措施

補(bǔ)償收縮砼是一種常用的方法，這可由商品砼攪拌站根據(jù)合理的配合比來(lái)設(shè)計(jì)，它可以在砼的28天強(qiáng)度增長(zhǎng)期通過(guò)補(bǔ)償來(lái)達(dá)到目的。采用低熱膨脹劑拌合補(bǔ)償收縮砼可澆筑大體積建筑物，能取得補(bǔ)償收縮和冷縮雙重作用的效果。

在砼層內(nèi)按規(guī)范配置鋼筋，尤其在處于距離砼層的表層內(nèi)的合理鋼筋配置。設(shè)置后澆帶可以有效地控制收縮裂縫，后澆帶的間距不以超過(guò)30m，后澆帶的構(gòu)造必須保證在其填充封閉前可自由變形，后澆帶的寬度應(yīng)考慮施工方便和鋼筋搭接長(zhǎng)度的需要，一般為70～100cm，鋼筋有兩種處理方法，一種是兩側(cè)深入鋼筋，在縫內(nèi)搭接；另一種是鋼筋在縫寬范圍內(nèi)向兩側(cè)彎曲，這樣，縫在填充封閉前可自由變化，后澆帶宜在構(gòu)件的彎矩和剪力較小部位設(shè)置，對(duì)于連續(xù)板可將縫設(shè)在1/4跨處，因?yàn)榇颂幗咏磸濣c(diǎn)，彎矩最小。

（1）對(duì)于沉降收縮裂縫，應(yīng)嚴(yán)格控制砼的配合比，水灰比砂率、水泥用量塌落度、振搗密實(shí)度的控制，同時(shí)適當(dāng)增加砼的保護(hù)層厚度。

（2）對(duì)于凝縮裂縫，建議采用低水化熱的砼澆筑，另外防止在砼表面過(guò)度抹光，其表面的刮抹應(yīng)限制在最低限度內(nèi)。

（3）干燥收縮裂縫：砼水泥用量，水灰比和砂率不能過(guò)大；同時(shí)加強(qiáng)砼的早期養(yǎng)護(hù)，并適當(dāng)延長(zhǎng)養(yǎng)護(hù)時(shí)間，在炎熱季節(jié)，要加強(qiáng)表面的抹壓工作，可在澆砼后，終凝前，進(jìn)行二次抹光，以減少砼的收縮量。

（4）碳化收縮裂縫：避免砼的過(guò)度振搗，不使表面形成砂漿層，并加強(qiáng)砼的養(yǎng)護(hù)，提高表面強(qiáng)度。

3 砼裂縫的原因及控制措施

砼是由水泥、骨料、水及存留于其中的空氣組成。裂縫的存在是砼材料本身固有的一種物理性質(zhì)。就砼及其組成的材料來(lái)講，現(xiàn)澆砼裂縫產(chǎn)生的根本原因是砼的收縮的原因。用水量會(huì)造成砼空隙率增大，其收縮幾率也增大。水泥用量越多，砼的收縮也越大。粗、細(xì)骨料對(duì)砼收縮也有很大的影響。降低含沙量，即增加粗骨料用量，對(duì)控制砼干燥收縮有利。砼凝固時(shí)處于水化熱大量釋放時(shí)期，固化的砼隨著散熱、冷卻而收縮，會(huì)引起很大的受拉變形。

4 影響砼收縮和產(chǎn)生裂縫的主要因素：

4.1 水泥用量越大，含水量越高，塌落度越大，收縮越大。一般高強(qiáng)砼比中低強(qiáng)度收縮大（水泥用量較少的中低標(biāo)號(hào)砼，大部分收縮完成時(shí)間約一年。用量較多的高標(biāo)號(hào)水泥砼約為二、三年或更長(zhǎng)時(shí)間）。

4.2 砂巖作骨料收縮幅度增加。骨料粒徑越粗，收縮越?。还橇狭皆郊?xì)，砂率越高，收縮越大。粗細(xì)骨料中含泥量越大收縮越大。

4.3 環(huán)境濕度越大，收縮越小，越干躁收縮越大。早期養(yǎng)護(hù)時(shí)間越長(zhǎng)，收縮越小，砼收縮和環(huán)境降溫同時(shí)發(fā)生，收縮和裂縫產(chǎn)生加劇。

4.4 水泥活性越高，顆粒越細(xì)，比表面積越大，收縮越大。礦渣水泥收縮比普通水泥收縮大，粉煤灰水泥及礬土水泥收縮較小，快硬水泥收縮較大。

4.5 暴露面積越大，包羅面積越小，收縮越大。因此，地下室盡早回填土，盡早封閉結(jié)構(gòu)物和裝修對(duì)減少收縮有利。

4.6 外加劑及摻合料選擇不當(dāng)，嚴(yán)重增加收縮，選擇適宜則可減少收縮。

5 建議控制砼裂縫的方法：

5.1 設(shè)計(jì)方面

①降低結(jié)構(gòu)約束，做好抗與放的良好結(jié)合，包括設(shè)置后澆帶、施工縫及滑動(dòng)層；②合理確定砼的強(qiáng)度等級(jí)；③適當(dāng)?shù)丶訌?qiáng)構(gòu)造配筋，提高配筋率，尤其是地下室外墻；④確定裂縫控制寬度。

5.2 在施工方面

①?lài)?yán)格按配合比澆搗砼，控制砼塌落度及水灰比，控制用水量，不得在已拌好的砼上隨意加水；②澆筑砼前對(duì)石子進(jìn)行清洗；③鋼筋必須清洗干凈油污及銹蝕，下料前進(jìn)行調(diào)直；④不得在已幫扎好的鋼筋上任意踩踏，在較搗過(guò)程中注意調(diào)整鋼筋的正確位置；⑤和攪拌站進(jìn)行協(xié)調(diào)，做好砼的級(jí)配及外加劑的優(yōu)選；⑥嚴(yán)格按規(guī)范要求的齡期拆模。要保證支撐系統(tǒng)的強(qiáng)度，用木模板施工時(shí)，應(yīng)在澆筑前一天灑水濕透模板；⑦制定澆搗方案，盡量連續(xù)均勻澆搗；⑧加強(qiáng)氣象概念，掌握砼澆筑期間的氣候；⑨對(duì)砼要進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，做好保溫保濕養(yǎng)護(hù)的技術(shù)措施，當(dāng)砼超過(guò)初凝后要進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，特別是夏天；⑩澆完后未達(dá)到強(qiáng)度時(shí)，不能任意堆荷及行駛斗車(chē)。

5.3 在材料方面

①在現(xiàn)澆砼樓板中，通過(guò)合理的砼配合比設(shè)計(jì)，提高砂石質(zhì)量和降低砼塌落度等措施，適當(dāng)降低砼的用水量；②嚴(yán)格控制砼塌落度減少砼的收縮，控制裂縫有一定作用；③提高骨料質(zhì)量，控制粗骨料數(shù)量，合理選用粗骨料的粒徑和級(jí)別，可以降低骨料的空隙率，減少砂漿的數(shù)量，對(duì)減低砂率、減少水泥用量、減少裂縫出現(xiàn)有重要作用；④合理選用外加劑。砼澆板站可以在砼中加入外加劑，提供微縮，另外地面的沉降也是砼可能出現(xiàn)裂縫的原因之一。

6 后期彌補(bǔ)措施

6.1 表面修補(bǔ)

這是一種簡(jiǎn)單的修補(bǔ)方法，針對(duì)混凝土表面開(kāi)裂不影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定及承載力的情況。通常處理只在表面涂抹水泥漿、環(huán)氧膠泥等，同時(shí)為了防止進(jìn)一步開(kāi)裂可在裂縫表面粘貼玻纖網(wǎng)布等。

6.2 結(jié)構(gòu)加固

當(dāng)裂縫影響結(jié)構(gòu)安全時(shí)，采取加大截面積，外包型鋼、粘貼增強(qiáng)纖維網(wǎng)布、噴射混凝土補(bǔ)強(qiáng)加固等措施保證結(jié)構(gòu)安全。

6.3 灌漿法

主要適用對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)有影響且有抗?jié)B要求的裂縫，用壓力設(shè)備將水泥漿、環(huán)氧樹(shù)脂、聚氨酯等膠結(jié)材料壓入裂縫，使它硬化后和混凝土形成整體。

6.4 嵌縫法

此法是沿裂縫鑿槽，后嵌填止水材料。

6.5 混凝土置換法

對(duì)于損壞嚴(yán)重的混凝土，先將其剔除，后置換入新的混凝土或其它材料。常用普通混凝土、水泥砂漿、改性聚合物混凝土等置換。

6.6 電化學(xué)防腐法

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)到防腐作用。陰極防護(hù)法、氯鹽提取法、堿性復(fù)原法是比較常用的方法，這些方法受環(huán)境影響小，可以長(zhǎng)期防腐。

6.7 自身愈合法

在混凝土中摻入某些特殊成分，如含粘結(jié)劑的液芯纖維或膠囊，在混凝土內(nèi)部形成仿生自愈的效果，當(dāng)產(chǎn)生裂縫時(shí)分泌出液芯纖維使裂縫自身重新愈合。

混凝土裂縫的產(chǎn)生是一種較為普遍的現(xiàn)象，它的出現(xiàn)直接影響了建筑物的抗?jié)B性能、使用功能和結(jié)構(gòu)的安全性；因此在實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)混凝土裂縫的產(chǎn)生原因分析以及采取相應(yīng)的預(yù)防和后期處理對(duì)保證建筑物的安全性和使用性十分重要。

7 結(jié)語(yǔ)

水泥砼路面裂縫的產(chǎn)生是由于內(nèi)因與外部條件非常復(fù)雜。以目前我們的施工管理水平和技術(shù)管理水平，要解決和消除水泥混凝土路面裂縫問(wèn)題幾乎是不可能的。但是，只要我們了解致使裂縫產(chǎn)生的各種原因，積極采取適當(dāng)?shù)目刂拼胧湍軌蛴行p少各種裂縫問(wèn)題的產(chǎn)生。因此我們對(duì)某一種裂縫的產(chǎn)生，不應(yīng)看到其獨(dú)立的一面，應(yīng)進(jìn)行綜合的分析研究，采取合理有效的技術(shù)措施，從根本上進(jìn)行“綜合治理”。只有這樣，才能既治標(biāo)又治本，才能確保水泥砼路面的工程質(zhì)量，減少裂縫所造成的損失。

[1]張平江.淺談砼裂縫的施工質(zhì)量控制[J].商品與質(zhì)量,2009-09-30.