有關(guān)混凝土裂縫產(chǎn)生原因及預(yù)防措施研究

■朱小明 ■南京坤泰混凝土有限公司，江蘇 南京 211300

混凝土在工程建設(shè)中具有強(qiáng)度高，可模性好，維護(hù)費(fèi)用低，整體性好，易于就地取材等優(yōu)點(diǎn)，在工程施工中應(yīng)用很廣泛.但混凝土出現(xiàn)裂縫的現(xiàn)象卻一直存在。雖然我們?cè)谑┕ぶ胁扇「鞣N措施，但裂縫的產(chǎn)生卻不能消除。究其原因，主要有混凝土原材料的選用、水泥水化熱、堿骨料反應(yīng)、溫度和濕度、鋼筋銹蝕、混凝土澆筑工藝等因素造成的。現(xiàn)對(duì)以上因素進(jìn)行分析。

1 混凝土裂縫成因及分類

1.1 混凝土裂縫成因

材料質(zhì)量方面，主要是骨料和水泥的問(wèn)題。骨料存在級(jí)配不合理，砂率過(guò)高等問(wèn)題，砂率越高，體積穩(wěn)定性就越差，引起混凝土收縮開(kāi)裂的可能性增大，同時(shí)還可能存在骨料中含泥量過(guò)高的情形，導(dǎo)致混凝土表面產(chǎn)生網(wǎng)狀裂紋;水泥方面，隨著水泥用量的增大，水泥漿量增加，收縮量也增大，開(kāi)裂也越來(lái)越容易;隨著水泥強(qiáng)度等級(jí)的增大，其水化熱增大，收縮量加大，引起開(kāi)裂可能性也加大;水灰比越大，收縮量也越大，開(kāi)裂可能性越大;水泥的安定性不合格也會(huì)導(dǎo)致混凝土裂縫的發(fā)展;外加劑選擇錯(cuò)誤，摻量不當(dāng)也可能引起混凝土結(jié)構(gòu)的開(kāi)裂。

設(shè)計(jì)方面的影響，首先是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不規(guī)則，主要包括平面不規(guī)則和豎向不規(guī)則，而結(jié)構(gòu)的不規(guī)則會(huì)導(dǎo)致應(yīng)力集中，從而引起混凝土結(jié)構(gòu)的開(kāi)裂。其次，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)的薄弱處設(shè)計(jì)時(shí)，未進(jìn)行配筋加強(qiáng)，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)的開(kāi)裂，比如洞口周邊未布置鋼筋或者鋼筋數(shù)量不足引起洞口周邊混凝土結(jié)構(gòu)的開(kāi)裂。同時(shí)，對(duì)結(jié)構(gòu)的一些特殊位置處的設(shè)計(jì)不合理也會(huì)引起混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的產(chǎn)生與發(fā)展，尤其應(yīng)避免像伸縮縫、沉降縫、抗震縫、后澆帶等的布置不合理所引起的開(kāi)裂。最后，在進(jìn)行構(gòu)件的配筋設(shè)計(jì)時(shí)配筋不合理也會(huì)引起混凝土結(jié)構(gòu)的開(kāi)裂，比如在構(gòu)件中采用大而粗的鋼筋，雖然強(qiáng)度和截面積滿足了，但是對(duì)于裂縫的控制卻是不利的，在進(jìn)行鋼筋代換時(shí)在截面較大的構(gòu)件中用大直徑鋼筋代替小直徑鋼筋也常常會(huì)引起混凝土構(gòu)件的開(kāi)裂。

施工方面，環(huán)境條件控制不當(dāng)和施工工藝不合理也會(huì)引起混凝土結(jié)構(gòu)的開(kāi)裂。當(dāng)鋼筋混凝土構(gòu)件受二氧化碳侵蝕碳化，鋼筋中鐵離子同侵入的氧氣和水產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物氫氧化鐵體積膨脹，從而改變周圍混凝土應(yīng)力狀態(tài)，導(dǎo)致混凝土開(kāi)裂，而混凝土開(kāi)裂又進(jìn)一步加速鋼筋銹蝕，從而形成惡性循環(huán)。在腐蝕性環(huán)境下，對(duì)混凝土裂縫的控制是非常不利的。當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)外溫差較大時(shí)，混凝土應(yīng)變產(chǎn)生的應(yīng)力大于混凝土的極限抗拉強(qiáng)度時(shí)，混凝土結(jié)構(gòu)就會(huì)產(chǎn)生裂縫，因此混凝土內(nèi)外溫差過(guò)大，入模溫度控制不當(dāng)都會(huì)引起混凝土的開(kāi)裂?；炷猎谶M(jìn)行配合比設(shè)計(jì)時(shí)，配合比不當(dāng)，水灰比過(guò)高將導(dǎo)致混凝土開(kāi)裂，現(xiàn)在泵送混凝土被廣泛采用，當(dāng)其坍落度過(guò)大，骨料含量較低時(shí)也會(huì)引起混凝土開(kāi)裂。在混凝土振搗過(guò)程中，漏振將會(huì)致使混凝土密實(shí)性較差，氣泡較多且分布不均勻從而引起混凝土開(kāi)裂，過(guò)振時(shí)水泥漿聚集到混凝土構(gòu)件表面，骨料下沉，導(dǎo)致表層部分骨料含量較低，在溫度作用下收縮引起混凝土表層部分的開(kāi)裂。在混凝土養(yǎng)護(hù)過(guò)程中，養(yǎng)護(hù)不到位也會(huì)引起混凝土開(kāi)裂?；炷猎跐仓瓿珊髴?yīng)進(jìn)行覆蓋灑水養(yǎng)護(hù)，當(dāng)養(yǎng)護(hù)時(shí)間過(guò)短，由于混凝土水分蒸發(fā)收縮將引起混凝土開(kāi)裂。

1.2 混凝土裂縫分類

通過(guò)對(duì)混凝土裂縫產(chǎn)生的機(jī)理進(jìn)行分析，可將混凝土裂縫分為結(jié)構(gòu)性裂縫和非結(jié)構(gòu)性裂縫。結(jié)構(gòu)性裂縫是指外荷載引起的裂縫，包含由外荷載直接作用引起的裂縫和外荷載作用下產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)次應(yīng)力所引起的裂縫兩大類;非結(jié)構(gòu)性裂縫則是指各種變形變化所引起的裂縫。這些變形作用主要有濕度、溫差、地基變形等。據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)資料顯示，在實(shí)際工程中，非結(jié)構(gòu)性裂縫的比例約為80%，占據(jù)著主導(dǎo)地位。

通過(guò)對(duì)裂縫的形狀進(jìn)行分析，可將混凝土裂縫分為橫向裂縫、縱向裂縫、斜向裂縫、八字形裂縫等。

2 混凝土裂縫的預(yù)防及處理

2.1 混凝土裂縫的預(yù)防

材料方面，在鋼筋選用時(shí)，嚴(yán)格執(zhí)行進(jìn)場(chǎng)檢驗(yàn)制度，抽檢方法和檢驗(yàn)頻率等應(yīng)符合國(guó)家規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的要求，做到不合格產(chǎn)品不得用于工程中，對(duì)于鋼筋強(qiáng)度不足和銹蝕鋼筋應(yīng)嚴(yán)禁采用;在進(jìn)行骨料選用時(shí)，控制骨料的級(jí)配，砂率不應(yīng)過(guò)低，粒徑分布范圍應(yīng)合理，同時(shí)還應(yīng)控制骨料中的含泥量;在進(jìn)行水泥選用時(shí)，應(yīng)選擇水化熱較低的水泥，強(qiáng)度級(jí)別不宜過(guò)高，水泥的安定性應(yīng)滿足要求;在選用外加劑時(shí)，應(yīng)選擇合適的外加劑，并控制外加劑的摻量，同時(shí)還應(yīng)控制水中雜質(zhì)含量，嚴(yán)禁選用腐蝕性物質(zhì)含量較高的水，比如海水等。

設(shè)計(jì)方面，結(jié)構(gòu)平面布置和豎向布置宜規(guī)則，剛度分布應(yīng)均勻，避免出現(xiàn)剛度突變、尺寸突變等情形;在結(jié)構(gòu)的薄弱部位，由于應(yīng)力集中，容易產(chǎn)生開(kāi)裂，這些部位應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)募訌?qiáng)，比如洞口周邊應(yīng)加補(bǔ)強(qiáng)鋼筋，在Z 形、L 形等凹角處等應(yīng)加補(bǔ)強(qiáng)鋼筋，當(dāng)樓板類預(yù)埋的塑料管較多時(shí)，預(yù)埋管應(yīng)采用支架固定，同時(shí)選用塑料接線盒，避免管線與管線交叉通過(guò)時(shí)對(duì)混凝土構(gòu)件的過(guò)度削弱，盡量避免在混凝土構(gòu)件表面壓槽形成管線通道，這樣會(huì)導(dǎo)致構(gòu)件的保護(hù)層的削弱;在結(jié)構(gòu)的合理位置設(shè)置伸縮縫、沉降縫、抗震縫、后澆帶等，在溫差變化較大的部位應(yīng)合理設(shè)置分隔縫或者進(jìn)行配筋加強(qiáng)等措施，比如在高層建筑的屋頂樓板中應(yīng)設(shè)計(jì)成雙層雙向配筋以控制房屋頂板的混凝土開(kāi)裂，在大體積混凝土中，由于水化熱過(guò)大，不宜采用素混凝土結(jié)構(gòu)，應(yīng)配置構(gòu)造鋼筋防止混凝土開(kāi)裂;在進(jìn)行鋼筋代換時(shí)，盡量避免采用大而粗的鋼筋代替小直徑鋼筋。

施工方面，在進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)時(shí)，水灰比不宜過(guò)大，砂率不宜過(guò)高，合理控制坍落度，由于各批次的骨料含水量都不一致，因此在計(jì)算設(shè)計(jì)配合比的基礎(chǔ)上，一定要根據(jù)骨料含水量計(jì)算出施工配合比，否則含水量過(guò)大會(huì)引起混凝土裂縫的開(kāi)展;在進(jìn)行混凝土構(gòu)件支模時(shí)，模板拼縫應(yīng)嚴(yán)密，防止漏漿產(chǎn)生引起混凝土構(gòu)件開(kāi)裂，同時(shí)支撐體系的剛度、強(qiáng)度和穩(wěn)定性應(yīng)滿足計(jì)算要求，支撐體系的基礎(chǔ)一定要牢固，防止模板變形和支撐沉降引起混凝土構(gòu)件變形從而引起混凝土構(gòu)件的開(kāi)裂;混凝土在入模時(shí)應(yīng)控制入模溫度，避免內(nèi)外溫差太大;在進(jìn)行混凝土振搗時(shí)，應(yīng)合理控制振搗時(shí)間和位置，避免過(guò)振和漏振，在構(gòu)件澆筑完成后，構(gòu)件表面一定要進(jìn)行抹壓收光;在進(jìn)行混凝土構(gòu)件養(yǎng)護(hù)時(shí)，應(yīng)進(jìn)行覆蓋并灑水養(yǎng)護(hù)，同時(shí)保證養(yǎng)護(hù)時(shí)間充足，避免混凝土構(gòu)件澆筑后即被暴曬，在環(huán)境濕度較低，風(fēng)力較大時(shí)，應(yīng)加大灑水養(yǎng)護(hù)次數(shù)和頻率。

2.2 混凝土裂縫的處理

當(dāng)混凝土裂縫產(chǎn)生以后，對(duì)于影響正常使用、結(jié)構(gòu)安全及耐久性的裂縫應(yīng)進(jìn)行處理。處理之前應(yīng)認(rèn)真分析裂縫的產(chǎn)生原因，根據(jù)裂縫的產(chǎn)生原因制定具體的處理措施。

對(duì)于一些輕微型裂縫，寬度較小，深度較淺，僅影響觀感而不影響結(jié)構(gòu)的安全及耐久性的裂縫，只需做簡(jiǎn)單的表面處理即可，通常做法是對(duì)裂縫處進(jìn)行刷毛清洗，然后采用環(huán)氧樹(shù)脂膠泥嵌補(bǔ)裂縫，最后進(jìn)行抹壓收光即可。

對(duì)于一些寬度較大，深度較深的收縮裂縫，且不影響結(jié)構(gòu)安全時(shí)，常見(jiàn)處理方法為開(kāi)槽處理法，通常沿著裂縫剔鑿成V 形凹槽，然后清洗干凈，最后用高一級(jí)的水泥砂漿或者微膨脹細(xì)石混凝土填縫并進(jìn)行抹平壓光，修補(bǔ)完成后一定要保證養(yǎng)護(hù)時(shí)間。

對(duì)于部分比較嚴(yán)重的裂縫，可能影響到結(jié)構(gòu)整體性或者具有抗?jié)B要求處的混凝土裂縫，通常采用灌漿法進(jìn)行處理，即采用壓力設(shè)備將膠結(jié)材料壓入裂縫中，待硬化后膠結(jié)材料同周邊混凝土形成一個(gè)整體，起到封堵抗?jié)B作用，常見(jiàn)的灌漿材料主要是樹(shù)脂類灌漿料。

當(dāng)結(jié)構(gòu)裂縫發(fā)展到貫穿裂縫或者未貫穿但影響到結(jié)構(gòu)安全時(shí)，這類裂縫通常都是荷載型裂縫，此時(shí)就要進(jìn)行構(gòu)件的加固處理，常見(jiàn)的處理方法有粘鋼法、碳纖維加固法等。

3 結(jié)語(yǔ)

混凝土結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生原因復(fù)雜，危害也很大直接影響工程質(zhì)量、進(jìn)度、安全、功能、使用壽命等。為了避免有害裂縫的出現(xiàn)，確保工程質(zhì)量.在施工中盡可能采取有效的技術(shù)和施工措施，減少裂縫或降低裂縫產(chǎn)生的數(shù)量和寬度。同時(shí)，我們必須高度重視，在工程實(shí)踐中以預(yù)防控制為主，若構(gòu)件出現(xiàn)裂縫要認(rèn)真分析原因，并采取相應(yīng)措施妥善處理。只有這樣工程質(zhì)量才能得到保障，只有這樣才能干出一個(gè)個(gè)精品工程。