混凝土裂縫成因及處理措施

謝聰　文賑宇　陳穎　謝緣雨

摘 要：混凝土是一種非均質(zhì)脆性材料，由骨料、水泥石以及其中的氣體和水組成。在溫度和濕度變化的條件下，硬化并產(chǎn)生體積變形，由于各種材料變形不一致，互相約束而產(chǎn)生初始應(yīng)力，造成在混凝土內(nèi)出現(xiàn)微裂縫。這種微細(xì)裂縫的分布不規(guī)則且不連貫，在荷載或應(yīng)力作用下，裂縫開(kāi)始擴(kuò)展，并逐漸互相貫通，從而出現(xiàn)較大的肉眼可見(jiàn)的裂縫，稱為宏觀裂縫，即通常所說(shuō)的裂縫。本文重點(diǎn)介紹了混凝土出現(xiàn)裂縫的原因，預(yù)防措施，出現(xiàn)裂縫后需要采取的補(bǔ)救方法等。

關(guān)鍵字：混凝土；裂縫；措施

1 混凝土裂縫的類型及成因

造成混凝土裂縫的原因是多方面的，一般而言，可分為混凝土自身原因和外部原因兩大類。

（一）混凝土因自身特性產(chǎn)生裂縫

1.收縮裂縫

收縮裂縫顧名思義其產(chǎn)生原因就是混凝土硬化后水份蒸發(fā)體積收縮。從理論上講，當(dāng)混凝土在無(wú)任何約束而處于自由收縮時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生裂縫，而實(shí)際工程中，混凝土總是受到各種約束的，如兩端的約束、內(nèi)部配制鋼筋的約束等。由于混凝土收縮過(guò)程中受到約束，因而內(nèi)部產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力大于混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生收縮裂縫。一般來(lái)講，混凝土受到的約束越大，其產(chǎn)生的收縮裂縫越多或越寬。由于混凝土體積收縮是因?yàn)樗菡舭l(fā)、干燥導(dǎo)致的，因而收縮裂縫也通常稱為干縮裂縫。因?yàn)榛炷林械乃菡舭l(fā)通常情況下主要在混凝土澆搗后的硬化過(guò)程中和硬化早期一個(gè)月左右時(shí)間內(nèi)完成的，尤其在硬化過(guò)程中水份蒸發(fā)速率相對(duì)較大；因而，相應(yīng)地收縮裂縫出現(xiàn)的時(shí)間一般在混凝土澆搗后的硬化過(guò)程中和硬化早期一個(gè)月左右的時(shí)間內(nèi)，通常情況下，混凝土拆模時(shí)收縮裂縫就已基本形成，有時(shí)只是因?yàn)榱芽p太細(xì)、太窄不易被發(fā)覺(jué)，之后隨著混凝土水份的進(jìn)一步蒸發(fā)，其收縮裂縫逐漸變粗，或者由于產(chǎn)生滲漏等情況，才被發(fā)覺(jué)。

2.溫度裂縫

溫差裂縫主要是由于溫度差或由于溫度的變化通過(guò)混凝土熱脹冷縮效應(yīng)而引起混凝土開(kāi)裂的。但這其中可分為二類。

一類為由于混凝土內(nèi)部存在一個(gè)溫度差，從而內(nèi)部產(chǎn)生溫度應(yīng)力而導(dǎo)致混凝土開(kāi)裂的。這一般發(fā)生在厚度≥lm的大體積混凝土中，出現(xiàn)時(shí)間一般在混凝土硬化過(guò)程中和硬化早期，其溫度變化來(lái)源于水泥水化反應(yīng)過(guò)程中所釋放的水化熱，在混凝土表面由于熱量散發(fā)較混凝土內(nèi)部快，因而在混凝土表面和內(nèi)部形成一個(gè)溫度梯度，產(chǎn)生溫差，從而產(chǎn)生溫度應(yīng)力，當(dāng)溫度應(yīng)力大于混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)，混凝土就會(huì)產(chǎn)生裂縫，此類裂縫寬度一般情況下不會(huì)超過(guò)0.3mm，但若施工過(guò)程中控制不當(dāng)，溫差過(guò)大，有時(shí)局部也會(huì)超過(guò)0.3mm。

另一類溫差裂縫并不是開(kāi)裂混凝土本身內(nèi)部有溫度差引起的，而是出于整個(gè)混凝土結(jié)構(gòu)中局部混凝土構(gòu)件受環(huán)境溫度的變化，通過(guò)熱脹冷縮效應(yīng)，對(duì)與其相關(guān)的構(gòu)件產(chǎn)生拉應(yīng)力。當(dāng)這個(gè)來(lái)自外部的拉應(yīng)力大于混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)，混凝土就開(kāi)裂。此類裂縫出現(xiàn)的時(shí)間較晚，一般在混凝土硬化后1～2年出現(xiàn)，一旦出現(xiàn)通常是貫穿的，寬度一般≤0.3mm，但個(gè)別局位也會(huì)超過(guò)0.3mm。

影響溫度裂縫的主要因素有：水泥品種、水泥漿量、構(gòu)件形狀、斷面尺寸、混凝土澆注時(shí)溫度及外界氣溫等。

（二）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(jiàn)的由于化學(xué)反應(yīng)而引起的裂縫?；炷涟韬秃髸?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?chē)h(huán)境中的水而體積增大，造成混凝土酥松、膨脹開(kāi)裂。這種裂縫一般出現(xiàn)在混凝土結(jié)構(gòu)使用期間。一旦出現(xiàn)很難補(bǔ)救，因此應(yīng)在施工中采取有效措越進(jìn)行預(yù)防。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，此種類型的裂縫多為縱向裂縫，沿鋼筋的位置出現(xiàn)。

（三）施工工藝及流程造成的裂縫

1.施工不當(dāng)造成的裂縫

混凝土施工過(guò)程中由于施工不當(dāng)、模板支撐下沉，或過(guò)早除梁板底模和支撐等形成的裂縫；施工控制不嚴(yán)，由于施工荷載過(guò)大而導(dǎo)致出現(xiàn)裂縫。

2.在施工中，不規(guī)范的澆搗過(guò)程對(duì)裂縫產(chǎn)生也有直接影響

振搗時(shí)間過(guò)短，或振搗不到位，混凝土都無(wú)法達(dá)到密實(shí)狀態(tài)；而如果振搗時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，石子下沉上面砂漿偏多，該處水泥較多，干縮變形也就較大，收縮不均勻也容易產(chǎn)生裂縫。

2 混凝土裂縫的預(yù)防措施

設(shè)計(jì)方面、施工方面的因素可以通過(guò)人為措施進(jìn)行干預(yù)和調(diào)整，并且能夠得到改善甚至于做到完全避免；而混凝土自身的干縮變形確是無(wú)法完全避免的，因?yàn)樗腔炷帘旧砉逃械奶匦?，我們只有通過(guò)改善各種影響混凝土干縮變形的因素，才能減少和減小混凝土的裂縫產(chǎn)生和寬度。對(duì)混凝土裂縫的控制方法，應(yīng)該以預(yù)防為主，同時(shí)在施工過(guò)程做好過(guò)程控制，盡量做到按設(shè)計(jì)和施工規(guī)范進(jìn)行操作，如果發(fā)現(xiàn)微小裂縫存在，應(yīng)及早進(jìn)行處理補(bǔ)救。現(xiàn)針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際可能出現(xiàn)的情況，提出以下控制措施和建議。

（一）嚴(yán)格控制混凝土施工配合比

根據(jù)混凝土強(qiáng)度等級(jí)和質(zhì)量檢驗(yàn)以及混凝土和易性的要求確定配合比。嚴(yán)格控制水灰比和水泥用量。選擇級(jí)配良好的石子，減小空隙率和砂率以減少收縮量，提高混凝土抗裂強(qiáng)度。

（二）嚴(yán)格控制混凝土的溫度應(yīng)力

溫度應(yīng)力是產(chǎn)生溫度裂縫的根本原因，一般將內(nèi)外溫差控制在20～25℃范圍內(nèi)時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生溫度裂縫。在保證混凝土強(qiáng)度的條件下，盡量減少水泥用量和每立方米混凝土的用水量；盡量降低混凝土的入模溫度，規(guī)范要求混凝土的澆筑溫度不宜超過(guò)28℃，故在氣溫較高時(shí)，可在砂石堆場(chǎng)、運(yùn)輸設(shè)備上搭設(shè)簡(jiǎn)易遮陽(yáng)裝置，采用低溫水或冰水拌制混凝土。

（三）做好裂縫計(jì)算

設(shè)計(jì)單位除對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行常規(guī)計(jì)算以外，還應(yīng)考慮現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際施工狀況，對(duì)容易產(chǎn)生裂縫的部位進(jìn)行裂縫計(jì)算，同時(shí)選擇合理的混凝土強(qiáng)度等級(jí)和配筋，如對(duì)樓板配筋改成細(xì)密型的，采用上下雙層雙向配筋，在柱支座處增加鋼筋網(wǎng)片等等。

3 混凝土裂縫的處理措施

（一）表面修補(bǔ)法

表面修補(bǔ)法是一種簡(jiǎn)單、常見(jiàn)的修樸方法.它主要適用于穩(wěn)定和對(duì)結(jié)構(gòu)承載能力沒(méi)有影響的表面裂縫以及探進(jìn)裂縫的處理。通常的處理措施是在裂縫的表面涂抹水泥漿、環(huán)氧膠泥或在混凝土表面涂刷油漆、瀝青等防腐材料.在防護(hù)的同時(shí)為了防止混凝土受各種作用的影響繼續(xù)開(kāi)裂，通常可以采用在裂縫的表面粘貼玻璃纖維布等措施。

（二）結(jié)構(gòu)加固法

當(dāng)裂縫影影響到混凝土結(jié)構(gòu)的性能時(shí)，就要考慮采取加固法對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行處理。結(jié)構(gòu)加固中常用的主要有以下幾種方法：加大混凝土結(jié)構(gòu)的截面面積.在構(gòu)件的角部外包型鋼、采用預(yù)應(yīng)力法加固、粘貼鋼板加固、增設(shè)支點(diǎn)加固以及噴射混凝土補(bǔ)強(qiáng)加固。

（三）電化學(xué)防護(hù)法

電化學(xué)防腐是利用施加電場(chǎng)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(hù)琺、氯鹽提取法、緘性復(fù)原法是化學(xué)防護(hù)法中常用而有效的三種方法。

4 結(jié)束語(yǔ)

混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的危害是巨大的，它將直接影響工程的質(zhì)量、安全、使用功能和觀瞻，加速內(nèi)部鋼筋的銹蝕，影響結(jié)構(gòu)的耐久性、安全使用年限，給人們的生活帶來(lái)潛在的危害。因此《混凝土泵送施工技術(shù)規(guī)程》JGJ/T10-95、《混凝土質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)》GB50164-92、《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》GB50204-2002等標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范中都對(duì)其有詳細(xì)而嚴(yán)格的要求。我們必須高度重視，在工程實(shí)踐中以預(yù)防控制為主，若結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫要認(rèn)真分析原因，并采取相應(yīng)的措施加以妥善處理。

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