建筑工程混凝土裂縫病害控制技術(shù)

摘 要：混凝土裂縫的出現(xiàn)影響建筑物的使用功能、耐久性和承載能力。目前建筑工程混凝土早期裂縫大多是由于初凝前后干燥失水引起收縮應(yīng)變和水化熱產(chǎn)生的熱應(yīng)變，通?；炷翍?yīng)力2/3來自溫度變化，1/3來自干縮和濕脹。為此要有針對(duì)性的進(jìn)行分析處理，并在施工中采取各種有效的預(yù)防措施來預(yù)防裂縫的出現(xiàn)和發(fā)展，以保證建筑物和構(gòu)件的安全。

關(guān)鍵詞：建筑工程 混凝土 裂縫

中圖分類號(hào)：TU37 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2013）05（a）-0046-02

大量的工程實(shí)踐和理論分析表明，幾乎所有的混凝土構(gòu)件均是帶裂縫工作的，只是有些裂縫很細(xì)，甚至肉眼看不見（<0.05 mm），一般對(duì)結(jié)構(gòu)的使用無大的危害，可允許其存在；有些裂縫在使用荷載或外界物理、化學(xué)因素的作用下，不斷產(chǎn)生和擴(kuò)展，引起混凝土碳化、保護(hù)層剝落、鋼筋腐蝕，使混凝土的強(qiáng)度和剛度受到削弱，耐久性降低，嚴(yán)重時(shí)甚至發(fā)生垮塌事故，危害結(jié)構(gòu)的正常使用，必須加以控制。

1 溫度裂縫

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。溫度裂縫的走向通常無一定規(guī)律，大面積結(jié)構(gòu)裂縫?？v橫交錯(cuò)，梁板類長(zhǎng)度尺寸較大的結(jié)構(gòu)，裂縫多平行于短邊，深入和貫穿性的溫度裂縫一般與短邊方向平行或接近平行，裂縫沿著長(zhǎng)邊分段出現(xiàn)，中間較密。溫度裂縫通常寬度大小不一，受溫度變化影響較為明顯，冬季較寬，夏季較窄，高溫膨脹引起的一般中間粗兩端細(xì)，而冷縮裂縫的粗細(xì)變化不太明顯。主要原因?yàn)椋罕砻鏈囟攘芽p，多由于溫差較大引起的?；炷两Y(jié)構(gòu)構(gòu)件，特別是大體積混凝土基礎(chǔ)澆筑后，在硬化期間水泥放出大量水化熱，內(nèi)部溫度不斷上升，使混凝土表面和內(nèi)部溫差較大.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)混凝土本身溫差達(dá)到25～26 ℃時(shí)，混凝土內(nèi)便會(huì)產(chǎn)生大致在10 MPa左右的拉應(yīng)力），從而產(chǎn)生較大的降溫收縮，而此時(shí)混凝土早期抗拉強(qiáng)度較低，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。由于這種溫差僅在表面處較大，離開表面就很快減弱，故通常在混凝土表面較淺的范圍內(nèi)產(chǎn)生；深進(jìn)的和貫穿的溫度裂縫多由于結(jié)構(gòu)降溫差較大，受到外界的約束而引起的，當(dāng)大體積混凝土基礎(chǔ)，墻體澆筑在堅(jiān)硬地基或厚大的老混凝土墊層上時(shí)，沒有采取隔離層等放松約束的措施，如果混凝土澆筑時(shí)溫度很高，加上水泥水化熱的溫升很大，使混凝土的溫度很高，當(dāng)混凝土降溫收縮，全部或部分地受到地基，混凝土墊層或其他外部結(jié)構(gòu)的約束，將會(huì)在混凝土內(nèi)部出現(xiàn)很大的拉應(yīng)力，產(chǎn)生降溫收縮裂縫，這類裂縫較深，有時(shí)是貫穿性的，將破壞結(jié)構(gòu)的整體性。主要預(yù)防措施：合理選取原材料和配合比，采用級(jí)配良好的石子，砂石含泥量控制在較低范圍內(nèi)；配合比設(shè)計(jì)優(yōu)化，減少水泥用量，降低水灰比；分層澆筑振搗密實(shí)或摻加抗裂防滲劑，以提高混凝土抗拉強(qiáng)度，加強(qiáng)混凝土的養(yǎng)護(hù)和保溫，預(yù)留溫度收縮縫，混凝土澆筑后裸露的表面及時(shí)噴水養(yǎng)護(hù)，夏季應(yīng)適當(dāng)延長(zhǎng)養(yǎng)護(hù)時(shí)間，以提高抗裂能為，冬期應(yīng)適當(dāng)延長(zhǎng)保溫和脫模時(shí)間，使緩慢降溫，以防溫度驟變溫差過大引起裂縫，同時(shí)避開炎熱天氣澆筑大體積混凝土；水泥應(yīng)降低早期水化速率及水化熱，具體為降低C3A堿含量控制水泥細(xì)度及顆粒級(jí)配，合理摻加混合材，降低出廠水泥溫度，控制水泥穩(wěn)定性，以減少水泥用量，降低水化熱；溫度裂縫對(duì)鋼筋銹蝕、碳化，抗凍融，抗疲勞等方面有影響，故應(yīng)采取措施治理。對(duì)表面裂縫，可采用涂?jī)杀榄h(huán)氧膠或貼環(huán)氧玻璃布，以及抹、噴水泥砂漿等方法進(jìn)行表面封閉處理，對(duì)有整體性防水，防滲要求的結(jié)構(gòu)，應(yīng)根據(jù)裂縫可灌程度，采用灌水泥漿或化學(xué)漿液方法進(jìn)行裂縫修補(bǔ)，或者灌漿與表面封閉同時(shí)采用。

2 干縮裂縫

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，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。裂縫為表面性的平行線狀或網(wǎng)狀淺細(xì)裂縫，寬度多在0.05～0.2 mm之間，其走向縱橫交錯(cuò)，沒有規(guī)律。較薄的梁、板類構(gòu)件，多沿短向分布，整體性結(jié)構(gòu)多發(fā)生在結(jié)構(gòu)變截面處。平面裂縫多延伸到變截面部位或塊體邊緣，大體積混凝土在平面部位較為多見，較薄的梁板中多沿其短向分布。主要原因?yàn)椋夯炷脸尚秃?，養(yǎng)護(hù)不當(dāng)，受到風(fēng)吹日曬，表面水分散失快，體積收縮大，而內(nèi)部濕度變化很小，收縮也小，因而表面收縮變形受到內(nèi)部混凝土的約束，出現(xiàn)拉應(yīng)力，引起混凝土表面開裂，相對(duì)濕度越低，水泥漿體干縮越大，干縮裂縫越易產(chǎn)生；混凝土水灰比過大，早期養(yǎng)護(hù)尤其是冬季養(yǎng)護(hù)不符合規(guī)范；混凝土經(jīng)過度振搗，表面形成水泥含量較多的砂漿層；混凝土構(gòu)件長(zhǎng)期露天堆放，表面濕度經(jīng)常發(fā)生劇烈變化，平臥長(zhǎng)型構(gòu)件水分蒸發(fā)，產(chǎn)生的體積收縮受到地基或墊層的約束，而出現(xiàn)干縮裂縫。主要預(yù)防措施：混凝土水泥用量、水灰比和砂率不能過大，有條件的摻加合適的減水劑；嚴(yán)格控制砂石含泥量，避免使用過量粉砂；混凝土應(yīng)振搗密實(shí)，并注意對(duì)板面進(jìn)行抹壓，可在混凝土初凝后，終凝前進(jìn)行二次抹壓，以提高混凝土抗拉強(qiáng)度，減少收縮量，并在混凝土結(jié)構(gòu)中設(shè)置合適的收縮縫；加強(qiáng)混凝土早期養(yǎng)護(hù)，并適當(dāng)延長(zhǎng)養(yǎng)護(hù)時(shí)間；長(zhǎng)期露天堆放的預(yù)制構(gòu)件，可覆蓋草簾、草袋，避免曝曬，并定期適當(dāng)灑水，持濕潤(rùn)，冬季施工時(shí)要適當(dāng)延長(zhǎng)混凝土保溫覆蓋時(shí)間。

3 塑性收縮裂縫

塑性收縮是指混凝土在凝結(jié)之前，表面因失水較快而產(chǎn)生的收縮。塑性收縮裂縫多在新澆筑并暴露于空氣中在結(jié)構(gòu)件表面出現(xiàn)，形狀很不規(guī)則多呈中間寬，兩端細(xì)且長(zhǎng)短不一，互不連貫狀態(tài)，一般長(zhǎng)20～30 cm，較長(zhǎng)的裂縫可達(dá)2～3 m、寬1～5 mm，類似干燥的泥漿面。大多在干熱或大風(fēng)天氣，混凝土本身與外界氣溫相差懸殊，本身溫度長(zhǎng)時(shí)間過高，而氣候很干燥的情況下出現(xiàn)。其主要原因是：混凝土澆筑后，受高溫或較大風(fēng)力的影響，表面沒有及時(shí)覆蓋，混凝土表面失水過快，造成毛細(xì)管中產(chǎn)生較大的負(fù)壓而使混凝土體積急劇收縮，而此時(shí)混凝土早期強(qiáng)度低，不能抵抗這種變形應(yīng)力而導(dǎo)致開裂；水泥用量過多，或使用過量的粉砂；混凝土水灰比過大，模板、墊層過于干燥，吸收水分太大等；拌和水中雜質(zhì)如鹽份，腐蝕酸可加強(qiáng)早期開裂趨勢(shì)。主要預(yù)防措施為：配制混凝土?xí)r，應(yīng)嚴(yán)格控制水灰比和水泥用量，選擇級(jí)配良好的砂，減小空隙率和砂率，同時(shí)要搗固密實(shí)，以減少收縮量，提高混凝土抗裂度；配制混凝土前，將基層和模板澆水濕透，避免吸收混凝土中的水分，混凝土澆筑后，對(duì)裸露表面應(yīng)及時(shí)用潮濕材料覆蓋，認(rèn)真養(yǎng)護(hù)，防止強(qiáng)風(fēng)吹襲和烈日曝曬；在氣溫高、溫度低或風(fēng)速大的天氣施工，混凝土澆筑后，應(yīng)及早進(jìn)行噴水養(yǎng)護(hù)，使其保持濕潤(rùn)，大面積混凝土宜澆完一段，養(yǎng)護(hù)一段。在炎熱季節(jié)，要加強(qiáng)表面的抹壓和養(yǎng)護(hù)工作；混凝土養(yǎng)護(hù)可采用養(yǎng)護(hù)劑，或覆蓋濕草袋、塑料布等方法，當(dāng)表面發(fā)現(xiàn)微細(xì)裂縫時(shí)，應(yīng)及時(shí)抹壓，再覆蓋養(yǎng)護(hù)；使用符合要求的拌和水，盡可能使用潔凈的河砂；出現(xiàn)裂縫后，如混凝土仍保持塑性，可采取及時(shí)壓抹一遍或重新振搗的辦法來消除，再加強(qiáng)覆蓋養(yǎng)護(hù)；如混凝土硬化，可向裂縫內(nèi)裝入干水泥粉，或在表面抹薄層水泥砂漿進(jìn)行處理；對(duì)于預(yù)制構(gòu)件，也可在裂縫表面涂環(huán)氧膠泥或粘貼環(huán)氧玻璃布進(jìn)行封閉處理，以防鋼筋銹蝕。

4 化學(xué)反應(yīng)引起的裂縫

堿骨料反應(yīng)裂縫和鋼筋銹蝕引起的裂縫是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中最常見的由于化學(xué)反應(yīng)而引起的裂縫。堿骨料反應(yīng)裂縫一般出現(xiàn)在混凝土結(jié)構(gòu)使用期間，一旦出現(xiàn)很難彌補(bǔ)，而鋼筋銹蝕引起的裂縫多為縱向裂縫，沿鋼筋的位置出現(xiàn)。主要原因是：混凝土拌和后會(huì)產(chǎn)生一些堿性離子，這些離子與某些活性骨料產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)并吸收周圍環(huán)境中的水而體積增大，造成混凝土酥松、膨脹開裂，產(chǎn)生堿骨料反應(yīng)裂縫；由于混凝土澆筑、振搗不良或者是鋼筋保護(hù)層較薄，有害物質(zhì)進(jìn)入混凝土使鋼筋產(chǎn)生銹蝕，銹蝕的鋼筋體積膨脹，導(dǎo)致混凝土脹裂，鋼筋銹蝕引起裂縫。主要的預(yù)防措施：把好原料關(guān)，選用堿活性小的砂石骨料，低堿水泥和低堿或無堿的外加劑及合適的摻和料抑制堿骨料反應(yīng)，規(guī)范進(jìn)行混凝土施工澆注、振搗，在鋼筋表面進(jìn)行防護(hù)，控制水泥及其他原料，拌和水中的氯離子等有害成分含量，防止鋼筋銹蝕。

5 沉降裂縫

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。主要原因是：結(jié)構(gòu)地基土質(zhì)不勻、松軟，回填土不實(shí)或浸水而造成不均勻沉降所致；模板剛度不足，模板支撐間距過大或支撐底部松動(dòng)等，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；澆筑在斜坡上的混凝土，由于重力作用有向下流動(dòng)產(chǎn)生裂紋。主要預(yù)防措施：對(duì)松軟土、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；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；防止混凝土澆灌過程中地基被水浸泡，模板拆除的時(shí)間不能太早，且要注意拆模的先后次序，在凍土上搭設(shè)模板時(shí)要注意采取一定的預(yù)防措施。

6 凍脹引起的裂縫

大氣氣溫低于零度時(shí)，吸水飽和的混凝土出現(xiàn)冰凍，游離的水轉(zhuǎn)變成冰，體積膨脹9%，因而混凝土產(chǎn)生膨脹應(yīng)力；同時(shí)混凝土凝膠孔中的過冷水在微觀結(jié)構(gòu)中遷移和重分布引起滲透壓，使混凝土中膨脹力加大，混凝土強(qiáng)度降低，并導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)。尤其是混凝土初凝時(shí)受凍最嚴(yán)重，成齡后混凝土強(qiáng)度損失可達(dá)30%～50%。冬季施工時(shí)對(duì)預(yù)應(yīng)力孔道灌漿后若不采取保溫措施也可能發(fā)生沿管道方向的凍脹裂縫。溫度低于零度和混凝土吸水飽和是發(fā)生凍脹破壞的必要條件。當(dāng)混凝土中骨料空隙多、吸水性強(qiáng)；骨料中含泥土等雜質(zhì)過多；混凝土水灰比偏大、振搗不密實(shí)；養(yǎng)護(hù)不力使混凝土早期受凍等，均可能導(dǎo)致混凝土凍脹裂縫。冬季施工時(shí)，采用電氣加熱法、暖棚法、地下蓄熱法、蒸汽加熱法養(yǎng)護(hù)以及在混凝土拌和水中摻入防凍劑，可保證混凝土在低溫或負(fù)溫條件下硬化。

7 結(jié)語

建筑工程混凝土裂縫病害直接影響混凝土的性能和使用壽命，解決好混凝土裂縫病害是保證混凝土施工質(zhì)量的關(guān)鍵。本文從溫度裂縫、干縮裂縫、塑性收縮裂縫、化學(xué)反應(yīng)引起的裂縫、沉降裂縫和凍脹引起的裂縫等方面詳細(xì)探討了建筑工程混凝土裂縫產(chǎn)生的原因，并提出有針對(duì)性的預(yù)防措施，為解決建筑工程混凝土裂縫問題積累了可供借鑒的技術(shù)資料。

參考文獻(xiàn)

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