混凝土表面裂縫產(chǎn)生的原因及防治

●高 冉 孫孜源 崔 燦

混凝土表面裂縫產(chǎn)生的原因及防治

●高 冉 孫孜源 崔 燦

我們施工過程中，發(fā)現(xiàn)混凝土結(jié)構(gòu)物表面產(chǎn)生裂縫現(xiàn)象很普遍，混凝土結(jié)構(gòu)體實(shí)際是帶縫工作的。規(guī)范已明確規(guī)定了裂縫的寬度限值，實(shí)際施工中必須將裂紋控制最小，尤其要防治有害裂縫的產(chǎn)生。文章重點(diǎn)分析混凝土裂縫的成因、危害性及防治措施。

結(jié)構(gòu)體 有害裂縫 裂縫成因 防治

一、裂紋產(chǎn)生的原因分析

混凝土較之自身的抗壓能力，抗拉能力不強(qiáng)，在一定的拉應(yīng)力作用下就往往很容易出現(xiàn)裂縫。混凝土裂縫會(huì)使結(jié)構(gòu)體的各種工作性能降低，影響結(jié)構(gòu)體的耐候性、耐久性，同時(shí)外觀形象受損，工程壽命降低，甚至嚴(yán)重時(shí)出現(xiàn)大的安全質(zhì)量事故。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫，按其產(chǎn)生的原因可分為以下幾類：

1.約束變形引起的裂縫。如果在勘測設(shè)計(jì)階段，地基勘測不準(zhǔn)確，在施工工藝環(huán)節(jié)控制不到位，造成結(jié)構(gòu)體的地基處于不同持力層，將使結(jié)構(gòu)體因不均勻沉降而出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象；混凝土在硬化過程中，由于水分蒸發(fā)、體積逐漸縮小而產(chǎn)生收縮，必然引起局部粘結(jié)力增大，致使結(jié)構(gòu)構(gòu)件的開裂（見圖1）；晝夜溫差大，一年四季氣候明顯的地區(qū)，受熱脹冷縮的反復(fù)作用，致使構(gòu)件不同部位粘結(jié)力不同，而產(chǎn)生裂縫；基礎(chǔ)不均勻沉降產(chǎn)生的裂縫是不允許的，收縮及溫度差引起的裂縫也要控制，約束變形越大，裂縫寬度越大，不能讓其發(fā)展變寬，而轉(zhuǎn)化為有害裂縫。

圖1 混凝土收縮引起的裂縫

2.作用效應(yīng)引起的裂縫。由外部荷載直接作用產(chǎn)生的裂縫（見圖2），通常是針腳狀及劈裂狀裂縫。會(huì)與受力鋼筋同方向，以一定角度交錯(cuò)分布。這種直接荷載作用引起產(chǎn)生的砼裂縫，如果延伸的長度和裂縫的寬度是趨于穩(wěn)定的狀態(tài)，是設(shè)計(jì)允許的；但如果直接作用的力，超出了穩(wěn)定狀態(tài)，會(huì)致使結(jié)構(gòu)失穩(wěn)。裂縫寬度超出了穩(wěn)定區(qū)間，裂縫處的鋼筋銹蝕后，就會(huì)發(fā)展為結(jié)構(gòu)崩潰，這是不允許的。

3.鋼筋銹蝕引起的裂縫。由于保護(hù)層混凝土厚度不達(dá)標(biāo)或者局部損壞，混凝土受酸性物侵蝕。直接在空氣和水的化學(xué)作用下，鋼筋表層迅速脫落，銹蝕物產(chǎn)生的體積膨脹，使鋼筋外圍混凝土產(chǎn)生相當(dāng)大的拉應(yīng)力，造成砼開裂（見圖3）。甚至表層混凝土剝落，最終完全暴露于空氣中，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)體全面失穩(wěn)。鋼筋蝕裂縫，危害性很大，故此必須防止其出現(xiàn)。

4.施工操作不當(dāng)引起的裂縫。混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)間未達(dá)到規(guī)范要求，混凝土就還未達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度，如果過早拆模就會(huì)超過荷載極限值，直接造成開裂；現(xiàn)場作業(yè)人員不注意保護(hù)鋼筋籠，澆筑混凝土?xí)r站在其頂面操作是通常的做法，很容易因踩踏而使鋼筋變形、下沉，頂面局部保護(hù)層過大而無鋼筋牽連，導(dǎo)致板面裂縫；在施工過程中，水灰比控制不嚴(yán)，水灰比過大，造成浮漿層過厚，導(dǎo)致收縮裂縫嚴(yán)重；混凝土中集料級配差或含泥量超標(biāo)，會(huì)使結(jié)構(gòu)體表面形成網(wǎng)狀縫。

圖2 外部荷載產(chǎn)生的裂縫

圖3 鋼筋銹蝕引起的裂縫

二、裂縫的預(yù)防控制

1.約束變形引起的裂縫防治。約束變形引起的裂縫，通常在構(gòu)造設(shè)計(jì)上提出要求，在施工工藝環(huán)節(jié)上采取有效的措施來控制。對于不均勻沉降引起的裂縫，需依靠在勘測階段，有準(zhǔn)確而細(xì)致的勘測設(shè)計(jì)。在施工階段對于關(guān)鍵部位要進(jìn)行補(bǔ)勘，力求對地基情況撐控準(zhǔn)確，從構(gòu)造設(shè)計(jì)上有完善的防冶不均勻沉降的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；混凝土收縮引起的裂縫，關(guān)鍵是控制好混凝土結(jié)硬初期的溫度、濕度等環(huán)境條件，在施工中可以嚴(yán)格控制好混凝土配合比，保證混凝土的養(yǎng)護(hù)條件和時(shí)間。

2.作用效應(yīng)引起的裂縫防治。鋼筋混凝土在荷載作用下產(chǎn)生的裂縫，主要通過設(shè)計(jì)計(jì)算進(jìn)行驗(yàn)算和構(gòu)造措施上加以控制。但如果已施工完的結(jié)構(gòu)物，發(fā)現(xiàn)因直接荷載形成了裂縫，可以采用疊加層法。即在原有混凝土結(jié)構(gòu)層上鋪設(shè)鋼筋持力層，重新澆筑一層結(jié)構(gòu)附加層，提高剛度和整體變形性能，分散原結(jié)構(gòu)體的荷載分布；還可增設(shè)支撐構(gòu)件、改變荷載傳遞途徑、地基補(bǔ)強(qiáng)處理、結(jié)構(gòu)加固等整體處理的方法提高抗裂性能，并對已出現(xiàn)的裂縫，采取封堵、灌漿、浸透等約束發(fā)展的方案。

3.鋼筋銹蝕裂縫的防治。鋼筋銹蝕裂縫是目前正在處于研究的一種裂縫，在施工中為了預(yù)防它的產(chǎn)生，主要是確?；炷帘Ｗo(hù)層的足夠厚度、保證混凝土的密實(shí)性，嚴(yán)格控制早凝劑的摻入量。一旦鋼筋銹蝕現(xiàn)象出現(xiàn)，應(yīng)當(dāng)及時(shí)控制。非結(jié)構(gòu)失穩(wěn)情況造成的砼裂縫治理措施有灌注化學(xué)漿液法，漿液主要有環(huán)氧類的化學(xué)漿液或水泥漿液。灌注化學(xué)漿液對裂縫進(jìn)行填充，能有效阻止鋼筋的進(jìn)一步銹蝕，又能提高結(jié)構(gòu)的整體性。

4.施工操作不當(dāng)引起的裂縫的防治。對模板工程，要有充分的設(shè)計(jì)計(jì)算和驗(yàn)算，確保幾何尺寸準(zhǔn)確，強(qiáng)度、剛度、變形全部符合安全性；嚴(yán)格控制水灰比和水泥用量，減少混凝土空隙率及收縮量，提高混凝土抗裂強(qiáng)度；嚴(yán)格選擇砂石級配、加強(qiáng)控制混凝土施工配合比，使混凝土在硬化過程中及時(shí)補(bǔ)償有效控制裂縫；在裂縫容易發(fā)生部位和負(fù)彎矩筋區(qū)域采取措施，避免上層鋼筋踩踏變形，導(dǎo)致板面裂縫；加強(qiáng)混凝土澆搗和養(yǎng)護(hù)。

三、結(jié)語

鋼筋混凝土的裂縫，根據(jù)裂縫的發(fā)展?fàn)顟B(tài)，來認(rèn)定是不是有質(zhì)量問題。只要裂縫寬度符合規(guī)范規(guī)定，發(fā)展處于穩(wěn)定狀態(tài)，都屬正常情況。但對發(fā)展情況處于不穩(wěn)定狀態(tài)，寬度超過規(guī)范規(guī)定，就有失穩(wěn)破壞性，應(yīng)高度重視及時(shí)果斷采取科學(xué)措施處理；對于影響耐久性等方面的裂縫，只要有轉(zhuǎn)化為不穩(wěn)定破壞的可能，也應(yīng)認(rèn)真分析，辨正處理。

我們在施工過程中要嚴(yán)格按施工技術(shù)規(guī)范要求施工，采取科學(xué)合理、行之有效的措施來正確對待裂縫現(xiàn)象。對于已經(jīng)產(chǎn)生的裂縫，要認(rèn)真分析其發(fā)生的原因而對癥下藥，或約束擴(kuò)展或加固補(bǔ)強(qiáng)等補(bǔ)救方案，使混凝土結(jié)構(gòu)一直處在符合安全性和耐久性要求的狀態(tài)下工作。

[1]韓素芳，王安嶺.混凝土質(zhì)量控制手冊.化學(xué)工業(yè)出版社

[2]李立全.混凝土工手冊.中國建筑工業(yè)出版社

[3]葉風(fēng)曙.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理.人民交通出版社

（作者單位：高冉，東北林業(yè)大學(xué) 黑龍江哈爾濱 150000；孫孜源，南京郵電大學(xué) 江蘇南京 210000；崔燦，東北林業(yè)大學(xué) 黑龍江哈爾濱 150000；通訊作者，高冉） （責(zé)編：賈偉）

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