淺談混凝土裂縫產(chǎn)生的原因與預(yù)防措施

鄭錦聰

(廣東華路交通科技有限公司, 廣東廣州 510000)

淺談混凝土裂縫產(chǎn)生的原因與預(yù)防措施

鄭錦聰

(廣東華路交通科技有限公司, 廣東廣州 510000)

混凝土的裂縫問題是一個普遍存在而又難于解決的工程實際問題。文章從材料、配合比、施工現(xiàn)場養(yǎng)護等方面對混凝土工程中常見的一些裂縫的成因進行了分析探討。針對混凝土裂縫產(chǎn)生的原因，在混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計、混凝土材料選擇、配合比優(yōu)化、以及施工現(xiàn)場的養(yǎng)護等方面提出了裂縫的預(yù)防措施。依據(jù)相關(guān)規(guī)范，并總結(jié)了混凝土裂縫的處理方法：表面處理法、填充法、仿生自愈合法、結(jié)構(gòu)補強法、灌漿法、混凝土置換法、電化學(xué)防護法等

混凝土； 裂縫； 原因； 預(yù)防措施

混凝土結(jié)構(gòu)工程的裂縫，是一個帶有普通性并被工程界很為關(guān)注的問題。結(jié)構(gòu)的最終破壞往往是從裂縫開始的，裂縫成為結(jié)構(gòu)的破壞的先兆，這主要是指荷載產(chǎn)生的裂縫；有些裂縫的出現(xiàn)造成工程滲漏，影響正常使用，使鋼筋銹蝕，保護層剝落，降低混凝土強度，嚴(yán)重?fù)p害工程耐久性，縮短工程使用壽命；還有耦合作用下的裂縫和堿骨料反應(yīng)膨脹應(yīng)力引起的裂縫及凍融引起的裂縫。同時較大的結(jié)構(gòu)裂縫，影響外觀，造成恐懼心理壓力，為裝修造成困難。由于產(chǎn)生裂縫的微觀與宏觀機理的復(fù)雜性、動態(tài)變化性，它也是困擾工程技術(shù)人員的一個技術(shù)難題。

1 本論文的研究內(nèi)容和方法

本論文研究混凝土裂縫成因分別從以下幾方面著手研究：材料原因、混凝土配合比設(shè)計原因、施工及現(xiàn)場養(yǎng)護原因、其他原因。

針對混凝土裂縫成因的分析，從以下幾方面采取控制措施：材料控制措施、混凝土配合比設(shè)計控制措施、施工措施、管理方面措施。其研究路線見圖1。

圖1 技術(shù)研究路線

2 裂縫的成因

裂縫產(chǎn)生的形式和種類很多，但更多的是施工過程的各種因素組合產(chǎn)生的，要根本解決混凝土中裂縫問題，需要從混凝土裂縫的形成原因人手。正確判斷和分析混凝土裂縫的成因是有效地控制和減少混凝土裂縫產(chǎn)生的重要手段。解決裂縫控制問題應(yīng)當(dāng)采取綜合方法。

2.1 材料原因

粗細(xì)集料含泥量、粗集料針片含量超出規(guī)范要求值，集料顆粒級配不符合設(shè)計要求； 混凝土外加劑、摻和料、水泥各項指標(biāo)、摻量不符合相關(guān)規(guī)范要求。

2.2 混凝土配合比設(shè)計原因

配合比中水灰比(水膠比)過大，單方水泥用量過大，配合比設(shè)計中砂率、水灰比選擇不當(dāng)造成混凝土和易性偏差，導(dǎo)致混凝土離淅、泌水、保水性不良，膨脹劑摻量選擇不當(dāng)?shù)仍蚓鶎?dǎo)致裂縫的產(chǎn)生。

2.3 施工及現(xiàn)場養(yǎng)護原因

現(xiàn)場澆搗混凝土?xí)r，振搗或插入不當(dāng)，漏振、過振或振搗棒抽撤過快；拌和不均勻(特別是摻用摻合料的混凝土)，攪拌時間不足或過長，拌和后到澆筑時間間隔過長；連續(xù)澆筑時間過長，接茬處理不當(dāng)；高空澆筑混凝土，風(fēng)速過大、烈日暴曬，混凝土收縮值大；大體積混凝土澆注，對水化計算不準(zhǔn)、現(xiàn)場混凝土降溫及保溫工作不到位，引起混凝土內(nèi)部溫度過高或內(nèi)外溫差過大；現(xiàn)場養(yǎng)護措施不到位；現(xiàn)場模板拆除不當(dāng)；現(xiàn)場預(yù)應(yīng)力張拉不當(dāng)(超張、偏心)。

3 裂縫的預(yù)防措施

3.1 材料選擇

根據(jù)設(shè)計對結(jié)構(gòu)的要求以及相關(guān)規(guī)范對原材料的要求，選擇合適的混凝土強度等級的水泥品種、等級；級配良好、含泥量符合規(guī)定、質(zhì)地堅硬、無堿性反應(yīng)的砂、石原材料；積極采用摻合料和混凝土外加劑，利用摻和料降低水泥用量、降低水化熱、改善混凝土的工作性能和降低混凝土成本。

3.2 混凝土配合比設(shè)計

混凝土配合比除應(yīng)按《普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》(JGJ 55)的規(guī)定，根據(jù)要求的強度等級、抗?jié)B等級、耐久性及工作性等進行配合比設(shè)計外，其配制的混凝土還應(yīng)根據(jù)實際使用情況對混凝土的干縮率、塌落度、水泥用量、水膠比、砂率等指標(biāo)進行控制。盡量采用外加劑改善水泥混凝土的工作性能。配合比設(shè)計人員應(yīng)深入施工現(xiàn)場，依據(jù)施工現(xiàn)場的澆搗工藝、操作水平、構(gòu)件截面等情況，合理選擇好混凝土的設(shè)計坍落度，針對現(xiàn)場的砂、石原材料質(zhì)量情況及時調(diào)整施工配合比，協(xié)助現(xiàn)場搞好構(gòu)件的養(yǎng)護工作。

3.3 施工及養(yǎng)護方面

加強地基的檢查與驗收工作；混凝土澆筑時振搗應(yīng)均勻、適度；大體積混凝土施工，應(yīng)做好溫度測控工作，保證構(gòu)件內(nèi)外溫差不超過規(guī)定；合理安排施工順序；在降雨雪時不宜在露天澆筑混凝土；模板和支架要有足夠的剛度，防止施工荷載(特別是動荷載)作用下，模板變形過大造成開裂；合理掌握拆模時機； 拆模時間不能過早， 應(yīng)保證混凝土強度達(dá)到拆模要求強度規(guī)范之內(nèi)(表1)；加強混凝土的早期養(yǎng)護，并適度延長養(yǎng)護時間，在氣溫高、濕度低或風(fēng)速大的條件下，更應(yīng)及早進行噴水養(yǎng)護，在澆水養(yǎng)護有因難時，或者不能保證其充分濕潤時，可采用覆蓋保濕材料等方法。

3.4 管理方面

應(yīng)當(dāng)確定科學(xué)的控制裂縫標(biāo)準(zhǔn)，合理安排施工進度，嚴(yán)格執(zhí)行各項技術(shù)措施，施工過程中及驗收后發(fā)現(xiàn)有少量的裂縫，應(yīng)當(dāng)采取化學(xué)灌漿方法和封閉方法加以處理；加強相關(guān)技術(shù)人員的技術(shù)培訓(xùn)。

4 混凝土裂縫的處理方法

4.1 表面處理法

適用于對承載力沒有影響的表面裂縫及深進裂縫的處理，亦使用于大面積細(xì)裂縫防滲、防漏的處理。 (1)表面涂抹水泥砂漿。將裂縫附近的混凝土表面鑿毛，或沿深進裂縫鑿成凹槽，掃除并灑水濕潤，先刷水泥凈漿 1 層，然后用水泥砂漿涂抹，并用鐵抹壓密抹光。 (2)表面涂抹環(huán)氧膠泥。用鋼絲刷、砂紙、毛刷清除干凈并洗凈，油污可用 二甲苯或丙酮擦洗一遍，如表面潮濕，應(yīng)用噴燈烤干燥、預(yù)熱，以保證環(huán)氧膠泥與混凝土粘結(jié)良好，若基層難以干燥，則用環(huán)氧煤焦油膠泥(涂料)涂抹。 (3)表面涂刷油漆、瀝青。涂刷前，混凝土表面應(yīng)干燥。 (4)表面鑿槽嵌補。沿混凝土裂縫鑿一條 V 形或 U 形深槽，V 形槽用于一般裂縫的治理，U 形槽用于滲水裂縫的治理。槽內(nèi)嵌水泥砂漿或環(huán)氧膠泥、聚氧乙烯 膠泥、瀝青油膏等，表面作砂漿保護層。

4.2 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。

4.3 仿生自愈合法

仿生自愈合法是一種新的裂縫處理方法，它模仿生物組織對受創(chuàng)傷部位自動分泌某種物質(zhì)，而使創(chuàng)傷部位得到愈合的機能，在混凝土的傳統(tǒng)組分中加入某些特殊組分(如含粘結(jié)劑的液芯纖維或膠囊)，在混凝土內(nèi)部形成智能型仿生自愈合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，當(dāng)混凝土出現(xiàn)裂縫時分泌出部分液芯纖維可使裂縫重新愈合。

4.4 結(jié)構(gòu)補強法

當(dāng)裂縫影響到混凝土結(jié)構(gòu)的性能時，就要考慮采取加固法對混凝土結(jié)構(gòu)進行 處理。用錨桿、鋼板、鋼筋混凝土等材料對結(jié)構(gòu)作補強加固，可扼制裂縫進一步發(fā)展，恢復(fù)結(jié)構(gòu)的整體性。 (1)錨桿常用水泥砂漿或樹脂灌注，錨桿與縫面夾角越大越好。漿液凝固后， 錨桿成為結(jié)構(gòu)的一部分，能增強結(jié)構(gòu)的承載能力。采用預(yù)應(yīng)力錨桿，錨固作用更明顯，甚至能使混凝土彌合。 (2)鋼板補強法，是將鋼板用粘合劑粘結(jié)在混凝土表面上，再用錨桿安裝固定。為了結(jié)合緊密，可先將鋼板固定，再灌漿充填鋼板與混凝土之間的孔隙。 (3)鋼筋混凝土補強法，是在原結(jié)構(gòu)表面澆筑一層鋼筋混凝土，起到封閉裂縫，提高承載力，阻止裂縫發(fā)展的作用。

4.5 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。

4.6 混凝土置換法

混凝土置換法是處理嚴(yán)重?fù)p壞混凝土的一種有效方法，此方法是先將損壞的混凝土剔除，然后再置換新的混凝土或其他材料。常用的置換材料有：普通混凝土或水泥砂漿、聚合物或改性聚合物混凝土或砂漿。

4.7 電化學(xué)防護法

電化學(xué)防腐是利用施加電場在介質(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)到防腐的目的。陰極防護法、氯鹽提取法、 堿性復(fù)原法是化學(xué)防護法中常用而有效的3種方法。這種方法的優(yōu)點是防護方法受環(huán)境因素的影響較小，適用鋼筋、混凝土的長期防腐，既可用于已裂結(jié)構(gòu)也可用于新建結(jié)構(gòu)。

5 結(jié)束語

裂縫是混凝土的一種普遍現(xiàn)象，它的出現(xiàn)降低了混凝土的抗?jié)B透能力，引起鋼筋生銹，降低結(jié)構(gòu)物的耐久性。因此要嚴(yán)格按規(guī)范、按設(shè)計要求施工，防患于未然。對于裂縫的出現(xiàn)，要區(qū)別對待，采用合理的方法進行處理，并在施工過程中采取各種有效的措施來預(yù)防裂縫的出現(xiàn)及發(fā)展，保證結(jié)構(gòu)物的安全性、耐久性。

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鄭錦聰(1983～)，男，大專，助理工程師，從事道路與工程技術(shù)工作。

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[定稿日期]2014-10-20