混凝土病害形成的原因及預(yù)防措施

張清貴

【摘 要】 建設(shè)工程發(fā)生混凝土的裂縫現(xiàn)象是一個綜合問題，通常的做法為對混凝土的裂縫進行修復(fù)并對施工技術(shù)人員進行懲罰，該種方法雖然可彌補裂縫，但無法使建筑混凝土工程裂縫產(chǎn)生的根本源頭上得到預(yù)防和消除。結(jié)合多年的工作經(jīng)驗，并參考大量文獻資料，本文分析了混凝土主要病害之一裂縫產(chǎn)生原因，提出了防治對策和處理方法。

【關(guān)鍵詞】 混凝土結(jié)構(gòu) 病害 裂縫 防治

建筑事業(yè)飛速發(fā)展的標志為混凝土大范圍的運用和結(jié)構(gòu)增多，然而混凝土的裂縫則成為了影響工程施工質(zhì)量以及建筑行業(yè)發(fā)展的一大因素，尤其是對混凝土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性來講，混凝土裂縫是結(jié)構(gòu)和工程的一大“癌癥”。其質(zhì)量直接影響到工程結(jié)構(gòu)的適用性、安全性和耐久性。為此，人們對混凝土的質(zhì)量給予了極大的關(guān)注。目前，混凝土的裂縫較為普遍，在建筑工程中裂縫幾乎無所不在，盡管我們在施工中采取各種措施，小心謹慎，但裂縫仍然時有出現(xiàn)。

1 混凝土裂縫病害現(xiàn)象

混凝土裂縫的出現(xiàn)，多數(shù)在施工期就存在，有的雖然在施工期以后，也多在運行初期5～10 年以內(nèi)。裂縫的存在直接導致混凝土抗拉性能的降低，裂縫也會引導有害物質(zhì)進入混凝土內(nèi)部，造成鋼筋銹蝕，甚至混凝土結(jié)構(gòu)破壞。混凝土工程中裂縫問題是不可避免的，在一定的范圍內(nèi)也是可以接受的，只是要采取有效的措施將其危害程度控制在一定的范圍之內(nèi)，對建筑物安全是不會產(chǎn)生不良影響的。

在設(shè)計混凝土時都允許一定范圍內(nèi)開裂，從結(jié)構(gòu)安全方面考慮，這不會出現(xiàn)問題。但是問題關(guān)鍵是一旦產(chǎn)生裂縫，加之各外力共同的作用，特別是水下混凝土結(jié)構(gòu)，在高壓力及具有侵蝕性的介質(zhì)對裂縫具有破壞作用，有可能造成在設(shè)計允許的范圍內(nèi)裂縫會進一步變大并蔓延。因此，結(jié)構(gòu)設(shè)計時除了要考慮安全問題外，還要注意環(huán)境的長期持久作用。

2 混凝土裂縫的種類

2.1 按裂縫產(chǎn)生的原因分類

（1）混凝土裂縫的產(chǎn)生主要就是因為次應(yīng)力和外負載的直接應(yīng)力而導致的，混凝土裂縫的80%基本上屬于因為變形而導致的裂縫，20%屬于負載引起的裂縫。（2）變形引起的裂縫。因為混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)（溫度變化、收縮、不均勻等） 變化而發(fā)生的裂縫，當混凝土受到約束和限制時變產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，而內(nèi)應(yīng)力一旦超過一定極限時就會產(chǎn)生裂縫，而一旦發(fā)生裂縫，才能降低內(nèi)應(yīng)力的受力，才能使得受力平衡。

2.2 根據(jù)混凝土裂縫所處狀態(tài)分類

混凝土裂縫根據(jù)其狀態(tài)可以分為：閉合、愈合、不穩(wěn)定、穩(wěn)定、運動、靜止等狀態(tài)，不同狀態(tài)下的混凝土裂縫有不同的處理方式，對于不穩(wěn)定和運動狀態(tài)下的混凝土裂縫，應(yīng)該采取補救措施，而處于穩(wěn)定、愈合狀態(tài)下的混凝土裂縫則可以不必采取措施處理，而是這種裂縫不會影響建筑物的質(zhì)量，因為一些裂縫經(jīng)過一段時間的使用后，經(jīng)過化學作用可以自行愈合。

2.3 根據(jù)混凝土出現(xiàn)的形態(tài)分類

混凝土裂縫的形態(tài)具有很多種：表面的、深入的。橫向的、縱向的、斷面的、傾向的、對角的等等。

3 混凝土裂縫的特征

（1）混凝土澆搗成型后1～3h，在構(gòu)件的表面產(chǎn)生沉縮裂縫，裂縫分布很規(guī)則，裂縫上口大，深度不大。（2）裂縫在構(gòu)件表面，縫寬在0.05～0.2mm之間。裂縫縱橫交錯，沒有規(guī)律性，多沿短方向分布，且長短不一，互不連貫。（3）混凝土在澆筑后，因溫差引起的裂縫。特別是大體積混凝土構(gòu)件，在硬化其間水泥放出大量水化熱，內(nèi)部溫度不斷上升，則表面和內(nèi)部溫度差超過25℃，急極易產(chǎn)生冷縮裂縫，在表面較淺的范圍內(nèi)出現(xiàn)。（4）深度的和貫穿的溫差裂縫，多由于結(jié)構(gòu)降溫速度快或到外界約束而引起的。這類裂縫常在橋、板上平行于段邊出現(xiàn)，與構(gòu)件垂直，其形狀多數(shù)是兩端細、中間寬。早期裂縫都出現(xiàn)在混凝土終凝前；硬化后的裂縫與構(gòu)件尺寸、構(gòu)造、約束、環(huán)境因素有關(guān)，有的幾天、幾十天甚至數(shù)月后才出現(xiàn)裂縫。

4 病害的成因分析

4.1 設(shè)計方面

細部構(gòu)造處理不當；承載力不足；構(gòu)件的計算簡圖和實際的受力狀況不符；構(gòu)件局部承壓能力不足；在設(shè)計時沒有考慮一些較重要的次應(yīng)力產(chǎn)生的作用。

4.2 材料方面

水泥水化熱所引起的溫差較大；水泥安定性不符合要求；拌和物泌水、沉陷；混凝土的配合比不滿足要求；外加劑的使用存在問題；砂和石含泥量或含超過規(guī)定量的有害雜質(zhì)；骨料內(nèi)有堿性的骨料或者已風化骨料；混凝土干縮。

4.3 施工方面

拌和外加摻合劑時不夠不均勻；攪拌及運輸?shù)臅r間較長；混凝土泵送過量增加水泥及水的用量；澆筑的速度快；澆筑順序錯誤；振搗不實；混凝土在終凝之前鋼筋攪動；保護層過??；施工縫位置錯誤；滑模的施工工藝不當；模板支撐變形大；模板的拼接不嚴造成漏漿；模板拆除過早；混凝土養(yǎng)護不當，在早期失水多；構(gòu)件運輸、堆放和吊裝不當。

4.4 溫度

混凝土對溫度變化有著較為敏感的反應(yīng)，特別是混凝土在物理性質(zhì)上會表現(xiàn)出熱脹冷縮的特點，如果出現(xiàn)溫度的劇烈變化會產(chǎn)生混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)外和溫度形變趨勢，進而導致應(yīng)力的出現(xiàn)，如果此時應(yīng)力和拉力出現(xiàn)較大的差異，就會在混凝土結(jié)構(gòu)上出現(xiàn)裂縫，在建筑混凝土工程施工中，春秋兩季是出現(xiàn)混凝土溫度裂縫的高峰期。

4.5 荷載作用

在建筑混凝土工程施工過程中，部分施工單位為方便施工且縮短施工工期，會在結(jié)構(gòu)沒有達到標準要求時添加一些荷載，這時的混凝土強度還沒有達到成品標準，荷載過早的作用會使得混凝土發(fā)生開裂。

4.6 地基沉降

當建筑工程進行到混凝土項目時，整個建筑結(jié)構(gòu)的重量會迅速增加，如果出現(xiàn)地基土質(zhì)和樁基結(jié)構(gòu)方面的問題，會造成地基沉降，而這些沉降會給建筑物帶來形變，導致混凝土結(jié)構(gòu)受力的改變，出現(xiàn)對混凝土有害的切力和剪力，當剪切力在混凝土薄弱部位過大時就會出現(xiàn)裂縫。此外，在北方由于凍土層的存在，會給地基帶來凍脹的影響，形成對地基頂推和拉伸的外力，這也會使混凝土出現(xiàn)裂縫。

5 混凝土病害預(yù)防措施

5.1 設(shè)計階段

在計劃上要注意到那些容易開裂的部位，如深基與淺基、曲折跨處等，應(yīng)考慮到由于地基的差異沉降或結(jié)構(gòu)緣故而引起的單薄要害部位，在計劃中加以解決。在構(gòu)件截面容許、配筋率穩(wěn)固而且澆筑方便的條件下，鋼筋直徑越細、間距越小則對預(yù)防開裂越有利。

5.2 施工階段

良好的施工方案與預(yù)防對控制開裂有很大的關(guān)聯(lián)。施工方案應(yīng)確定澆筑量、施工縫間距、位置及構(gòu)造、澆筑時間、運輸及振搗等。一次澆筑長度由垂直施工縫支解，最好是設(shè)置在變截面處或遭受拉、剪、彎應(yīng)力較小的部位。除控制一次澆筑厚度外，分層位置即水平施工縫留設(shè)位置也應(yīng)加以注意。確定澆筑時間要避開酷熱天氣和晝夜溫差大的日子。如果必須在夏日酷熱天氣施工，則應(yīng)采取降溫措施來控制混凝土入模溫度。

因施工質(zhì)量問題而產(chǎn)生的裂縫發(fā)生率在95%以上。施工階段是裂縫預(yù)防的主要階段，因此，在施工階段要注意以下幾個問題：首先混凝土要有合適的配合比。選擇合適的配合比，不僅要滿足強度要求、施工要求，還要從防止產(chǎn)生裂縫的需要出發(fā)。其次鋼筋的成型和模板安裝位置要準確、牢固，以免施工中變形。鋼筋上的污物和氧化鐵皮要清除，以免影響粘結(jié)力。第三是澆筑、振搗操作要合理，特別是振搗操作技術(shù)，要按照規(guī)范操作，要恰到好處。

5.3 混凝土養(yǎng)護

養(yǎng)護的目的是使混凝土正常硬化，強度增長，不受或少受外界影響。施工中要想法使混凝土溫度逐步降低到靠近外界氣溫，縮小降溫歷程中的溫差。以便減小溫度應(yīng)力發(fā)生。通例養(yǎng)護要領(lǐng)是灑水，對一般混凝土結(jié)構(gòu)，減小預(yù)防龜裂是可行的。大體積混凝土由于塊體內(nèi)外溫度不一致，強度增長的差異，通常是在強度增長慢的部位開裂，其養(yǎng)護應(yīng)滿足養(yǎng)護要領(lǐng)。具體說，避開外界天氣的影響，養(yǎng)護期應(yīng)以混凝土強度增長最快的階段為準，即7～28d，最好能長些。

6 常見裂縫缺陷修補

若混凝土的表面只存在較小麻面和掉皮，可用泥漿來進行表面抹平。

6.1 抹面層

漿涂抹前要用鋼絲刷將表面的浮渣刷去，再用壓力水進行沖洗。修補之后應(yīng)注意對其進行養(yǎng)護，養(yǎng)護條件要比原有構(gòu)件養(yǎng)護條件高出一等級，從而確保修補的質(zhì)量。

6.2 填縫法

對數(shù)量較少而較寬的裂縫，或由于鋼筋的銹脹使得混凝土沿筋剝落所產(chǎn)生的裂縫，可采用填縫法對其進行處理。填縫的材料主要有環(huán)氧砂漿、環(huán)氧樹脂、水泥砂漿、聚合物水泥砂漿等。填充之前，順縫鑿成槽，若防滲漏要求較高可加層防水油膏。對與銹脹縫要鑿到鋼筋露出，去銹并涂防銹涂料。在填縫之前可以在槽面涂上環(huán)氧樹脂漿液，來加強填充料與混凝土面層的粘結(jié)力。

6.3 灌漿法

用壓力法將各種封縫漿液注入到裂縫底部，提高構(gòu)件的耐久性、整體性和防水性。該種方法主要適用在裂縫深度較深，寬度大于0.3mm的裂縫修補。

6.4 其他的修補方法

若混凝土的表面孔洞較大時，可以采用小豆石混凝土填實。對表面面積較大的混凝土表面缺損，可以采用噴射混凝土等方法處理。

7 結(jié)語

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)不僅會降低建筑物的抗?jié)B能力，影響建筑物的使用功能，而且會引起鋼筋的銹蝕，混凝土的碳化，降低材料的耐久性，影響建筑物的承載能力，因此，要嚴格按規(guī)程、規(guī)范要求施工，嚴把質(zhì)量關(guān)，防患于未來，盡可能地降低混凝土裂縫的出現(xiàn)；對混凝土裂縫進行認真研究、區(qū)別對待，采用合理的方法進行處理，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，保證建筑物和構(gòu)件安全、穩(wěn)定。

參考文獻

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