淺談混凝土裂縫的原因分析與技術(shù)控制措施

沈平桂

【摘要】隨著國民經(jīng)濟(jì)的高速增長，帶動了建筑業(yè)的快速、持續(xù)的發(fā)展。混凝土因其取材廣泛，價格低廉，抗壓強度高，可澆注成各種形狀，并且耐火性好，不易風(fēng)化，養(yǎng)護(hù)費用低，成為當(dāng)今世界建筑結(jié)構(gòu)中使用最廣泛的建筑材料之一。商品混凝土不僅能改善混凝土的施工性能、施工質(zhì)量和提高文明施工程度，而且也能減少收縮、防止開裂、提高抗?jié)B性、改善耐久性等綜合優(yōu)點 ，更是把商品混凝土推向了一個頂峰。

【關(guān)鍵詞】混凝土結(jié)構(gòu)；裂縫；防治

混凝土因本身的工藝特點及施工工藝等因素造成裂縫普遍存在現(xiàn)象，構(gòu)件基本上都是帶裂縫工作的，只是有些裂縫很細(xì)，甚至肉眼看不見（縫寬<0.5mm），一般對結(jié)構(gòu)的使用無大的危害，允許其存在。有些裂縫在使用荷載或外界物理及化學(xué)因素作用下，不斷產(chǎn)生和發(fā)展引起混凝土碳化、保護(hù)層剝落及鋼筋銹蝕，使鋼筋混凝土強度和剛度受到削弱，在很大程度上影響結(jié)構(gòu)的抗?jié)B和耐久性能，應(yīng)該引起足夠重視?，F(xiàn)根據(jù)工程應(yīng)用實踐及國家現(xiàn)行施工規(guī)范要求，對混凝土裂縫的產(chǎn)生原因及預(yù)防措施進(jìn)行分析。

一、混凝土裂縫類型及成因

實際上，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的成因復(fù)雜而繁多，甚至多種因素互相影響，但每一條裂縫均有其產(chǎn)生的一種或幾種原因，其中最常見的是混凝土早期裂縫，混凝土早期裂縫有以下幾種：

1、塑性沉降裂縫

此類裂縫產(chǎn)生的主要原因是由于混凝土骨料沉降時受到阻礙（如鋼筋、模板）而產(chǎn)生的。這種裂縫大多出現(xiàn)在混凝土澆注后0.5小時至3小時之間，混凝土尚處在塑性狀態(tài)，混凝土表面消失水光時立即產(chǎn)生，沿著梁及板上面鋼筋的走向出現(xiàn)，主要是混凝土塌落度大、沉陷過高所致。另外在施工過程中如果模板綁扎的不好、模板沉陷、移動時也會出現(xiàn)此類裂縫。

2、塑性收縮裂縫

此類裂縫產(chǎn)生的主要原因是混凝土澆筑后，在塑性狀態(tài)時表面水分蒸發(fā)過快造成的。這類裂縫多在表面出現(xiàn)，形狀不規(guī)則、長短寬窄不一、呈龜裂狀，深度一般不超過50mm。產(chǎn)生的原因主要是混凝土澆注后3—4小時左右表面沒有被覆蓋，特別是平板結(jié)構(gòu)在炎熱或大風(fēng)天氣混凝土表面水分蒸發(fā)過快，或者是基礎(chǔ)、模板吸水過快，以及混凝土本身的水化熱高等原因造成混凝土產(chǎn)生急劇收縮，此時混凝土強度趨近于零，不能抵抗這種變形應(yīng)力而導(dǎo)致開裂?；炷林姓舭l(fā)和吸收水分的速度越快，塑性收縮裂縫越容易產(chǎn)生，而商品混凝土由于為了滿足可泵性、流動性、出機時混凝土的塌落度和砂率比普通混凝土大很多，早期強度低所以其水分特別容易散失，表面容易形成裂縫。

3、溫度應(yīng)力裂縫

此類裂縫產(chǎn)生的主要原因是由于混凝土澆筑后，聚積在內(nèi)部的水泥水化熱不易散發(fā)，造成混凝土的內(nèi)部溫度升高，而混凝土表面散熱較快，這樣形成較大的內(nèi)外溫差，使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力，表面產(chǎn)生拉應(yīng)力。如果在混凝土表面附近存在較大的溫度梯度，就會引起較大的表面拉應(yīng)力，此時混凝土的齡期很短，抗拉強度很低，如果溫差產(chǎn)生的表面拉應(yīng)力，超過此時的混凝土極限抗拉強度，就會在混凝土表面產(chǎn)生表面裂縫。這種裂縫一般產(chǎn)生很早，多呈不規(guī)則狀態(tài)，深度較淺，屬表面性質(zhì)。表面裂縫易產(chǎn)生應(yīng)力集中，能促使裂縫進(jìn)一步開展。

4、施工工藝質(zhì)量引起的裂縫

在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)澆注、構(gòu)件制作、起模、運輸、堆放、拼裝及吊裝過程中，若施工工藝不合理，施工質(zhì)量低劣，可能產(chǎn)生各種形式的裂縫，特別是細(xì)長薄壁結(jié)構(gòu)更容易出現(xiàn)裂縫。裂縫出現(xiàn)的部位和走向、裂縫寬度因產(chǎn)生原因而異，比較典型且常見的如下：①鋼筋混凝土保護(hù)層過厚，或亂踩綁扎的上層鋼筋，使承受負(fù)彎矩的鋼筋保護(hù)層加厚，導(dǎo)致構(gòu)件的有效高度減小，形成與受力鋼筋垂直方向的裂縫。②混凝土震搗不密實、不均勻，出現(xiàn)蜂窩、麻面、空洞，導(dǎo)致鋼筋銹蝕或形成其它荷載裂縫的起源點。③混凝土澆注過快，混凝土流動性較低在硬化前因混凝土振搗不足，硬化后沉實過大，容易在澆注數(shù)小時后發(fā)生裂縫，即塑性收縮裂縫。④混凝土攪拌、運輸時間過長，水分蒸發(fā)過多，引起混凝土塌落度過低，使得在混凝土表面出現(xiàn)不規(guī)則的收縮裂縫。⑤用泵送混凝土施工時，為保證混凝土的流動性，增加水和水泥用量，或因其它原因加大了水灰比，導(dǎo)致混凝土凝結(jié)硬化時收縮量增加，混凝土表面出現(xiàn)不規(guī)則裂縫。⑥混凝土分層或分段澆注時，接頭部位處理不好，易在新、舊混凝土和施工縫之間出現(xiàn)裂縫。⑦混凝土早期受凍，使構(gòu)件表面出現(xiàn)裂紋，或局部剝落，或脫模后出現(xiàn)空鼓現(xiàn)象。⑧施工時模板剛度不足，在澆注混凝土?xí)r，因側(cè)向壓力的作用使得模板變形，產(chǎn)生與模板變形一致的裂縫。⑨施工時拆模過早，混凝土強度不足，使得構(gòu)件在自重或施工荷載作用下產(chǎn)生裂縫。

5、原材料質(zhì)量引起的裂縫

混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌和水及外加劑組成?；炷了捎貌牧系馁|(zhì)量不合格，可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫。①砂石含泥量超過規(guī)定，不僅降低混凝土的強度和抗?jié)B性，還會使混凝土干燥時產(chǎn)生不規(guī)則的網(wǎng)狀裂縫。砂石的級配差，或砂顆粒過細(xì)，用這種材料拌制的混凝土常造成側(cè)面裂縫。堿骨料反應(yīng)。骨料中含有泥性硅化物質(zhì)與堿性物質(zhì)相遇，水、硅反應(yīng)會生成膨脹的膠質(zhì)，吸水后造成局部膨脹和拉應(yīng)力，則構(gòu)件產(chǎn)生爆裂狀裂縫，在潮濕的地方較為多見。②拌和用水及外加劑拌和用水或外加劑中氯化物等雜質(zhì)含量較高時對鋼筋銹蝕有較大影響。采用海水或含堿泉水拌制混凝土，或采用含堿的外加劑，可能對堿骨料反應(yīng)有影響。

二、混凝土裂縫常見預(yù)防措施

1、塑型沉降裂縫預(yù)防措施

此類裂縫預(yù)防的措施如下：①在滿足泵送和施工的前提下盡可能減小混凝土塌落度；②保證混凝土均質(zhì)性，攪拌運輸卸料前先高速運轉(zhuǎn)20—30秒，然后反轉(zhuǎn)卸料；③施工過程中應(yīng)經(jīng)常觀察模板的位移和混凝土澆搗的密實情況，不能漏振、過振使混凝土離析分層；④施工過程中嚴(yán)禁隨意加水。

2、塑性收縮裂縫預(yù)防措施

此類裂縫預(yù)防的措施如下：①施工單位在澆注混凝土后要及時覆蓋養(yǎng)護(hù)，增加環(huán)境濕度；②商品混凝土公司在滿足可泵性、和易性的前提下盡量減小出機塌落度、降低砂率、嚴(yán)格控制骨料的含泥量。

3、溫度應(yīng)力裂縫預(yù)防措施

此類裂縫預(yù)防措施如下：①降低混凝土發(fā)熱量。選用水化熱低、凝結(jié)時間長的水泥，以降低混凝土的溫度；摻加緩凝劑或高效減水劑，以提高混凝土強度并減少用水量及水泥用量，延長混凝土達(dá)到最高溫度時間，減少干縮；盡可能選用最大粒徑較大，顆粒形狀好且級配良好的粗骨料，避免砂量過多以減少水泥用量及用水量；在滿足泵送和施工的前提下用低流動性混凝土，嚴(yán)格控制水灰比，減少單位體積混凝土用水量。②降低混凝土澆筑溫度。在高溫季節(jié)要降低原材料溫度，在環(huán)境溫度較低的早晚澆筑；避免吸收外部環(huán)境熱量，運輸工具、泵送管路盡量遮蔭，防止混凝土升溫；埋設(shè)冷卻水管，通入冷水降溫。③分層分塊澆筑。④表面保溫與保濕。要盡量長時間地保溫和保持混凝土表面濕潤，讓其表面慢慢冷卻、干燥，使混凝土能夠增長強度以抵抗開裂拉應(yīng)力。主要有蓄水養(yǎng)護(hù)和覆蓋灑水養(yǎng)護(hù)兩種方式，養(yǎng)護(hù)時間一般不少于14d。

4、施工方面原因造成的裂縫預(yù)防措施

此類裂縫預(yù)防措施如下：①加強模板施工的過程管理。模板及其支架必須有足夠的承載能力、剛度和穩(wěn)定性，在振搗過程中派專人進(jìn)行看模，防止松扣下沉現(xiàn)象發(fā)生；試塊強度達(dá)到設(shè)計允許值時方能拆模。②混凝土的成品保護(hù)。對澆筑好的板面，必須在混凝土強度達(dá)到1.2N/MM2 后方可上人。③鋼筋綁扎施工加強對負(fù)彎矩筋的管理。加密支撐馬凳的間距、確保板面負(fù)彎矩筋的保護(hù)層厚度。④振搗方式方法必須正確。振搗易快插、慢拔。振搗時間過短，混凝土不均勻；時間過長，易導(dǎo)致嚴(yán)重浮漿。

三、混凝土裂縫常見補救措施

1、表面處理法：包括表面涂抹和表面補貼法。表面涂抹適用范圍是漿材難以灌入的細(xì)而淺的裂縫，深度未達(dá)到鋼筋表面的發(fā)絲裂縫，不漏水的縫，不伸縮的裂縫以及不再活動的裂縫。表面貼補（土工膜或其它防水片）法適用于大面積漏水（蜂窩麻面等或不易確定具體漏水位置、變形縫）的防滲堵漏。

2、灌漿法：此法應(yīng)用范圍廣，從細(xì)微裂縫到大裂縫均可適用，處理效果好。利用壓送設(shè)備（壓力0.2～0.4Mpa）將補縫漿液注入砼裂隙，達(dá)到閉塞的目的，該方法屬傳統(tǒng)方法，效果很好。也可利用彈性補縫器將注縫膠注入裂縫，不用電力，十分方便效果也很理想。

3、填充法：用修補材料直接填充裂縫，一般用來修補較寬的裂縫，作業(yè)簡單，費用低。寬度小于0.3mm，深度較淺的裂縫、或是裂縫中有充填物，用灌漿法很難達(dá)到效果的裂縫、以及小規(guī)模裂縫的簡易處理可采取開V型槽，然后作填充處理。

4. 結(jié)構(gòu)補強法：因超荷載產(chǎn)生的裂縫、裂縫長時間不處理導(dǎo)致的混凝土耐久性降低、火災(zāi)造成的裂縫等影響結(jié)構(gòu)強度可采取結(jié)構(gòu)補強法。包括斷面補強法、錨固補強法、預(yù)應(yīng)力法等混凝土裂縫處理效果的檢查包括修補材料試驗；鉆心取樣試驗；壓水試驗；壓氣試驗等。

結(jié) 語

綜上所述，混凝土裂縫問題一直嚴(yán)重困擾著混凝土的施工質(zhì)量，在商品混凝土生產(chǎn)以及施工過程中有針對性地采取預(yù)防措施，盡可能采取有效的技術(shù)措施控制裂縫，使結(jié)構(gòu)盡量不出現(xiàn)裂縫，或盡量減少裂縫的數(shù)量和寬度，特別是避免有害裂縫的出現(xiàn)，以確保工程質(zhì)量，使建筑物具備良好的耐久性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

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