混凝土結(jié)構(gòu)裂縫成因及其控制

馬芳芳

（廣東省建筑工程集團(tuán)有限公司，廣東廣州510010）

近年來，在混凝土結(jié)構(gòu)施工中發(fā)現(xiàn)，很多現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)難以避免地出現(xiàn)了許多裂縫，因?yàn)檫@一問題引發(fā)的質(zhì)量投訴案件也在逐年增多，混凝土結(jié)構(gòu)裂縫已成為影響工程質(zhì)量的通病。如今混凝土早期產(chǎn)生裂縫的問題日趨嚴(yán)重，同混凝土材料的組成、施工工藝養(yǎng)護(hù)方法的革新、結(jié)構(gòu)體型的演變以及工程所處環(huán)境密切相關(guān)。

1 混凝土裂縫的分類及產(chǎn)生原因

混凝土結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生原因可以分為內(nèi)因和外因。內(nèi)因是結(jié)構(gòu)自身的原因，比如建筑材料質(zhì)量的缺陷、不規(guī)范的施工過程等。外因則是受到外界條件影響，比如溫度影響、荷載超載、自然災(zāi)害等。按照產(chǎn)生原因，可以把混凝土裂縫分為結(jié)構(gòu)性裂縫和非結(jié)構(gòu)性裂縫。

1.1 結(jié)構(gòu)性裂縫

結(jié)構(gòu)性裂縫由荷載引起，這些裂縫與荷載相對(duì)應(yīng)，是承載力不足導(dǎo)致的結(jié)果。裂縫的形式多種多樣，造成裂縫的主要原因：

1.1.1 設(shè)計(jì)原因造成的裂縫

①樓板剛度不夠。因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是在多跨連續(xù)板的基礎(chǔ)上進(jìn)行計(jì)算配筋，主要注重滿足結(jié)構(gòu)的安全性，對(duì)收縮特性和溫度變形等因素的考慮較少。樓板的高跨比太小，加上剛度又小，非常不利于對(duì)裂縫進(jìn)行控制。

②樓板結(jié)構(gòu)配筋設(shè)計(jì)不科學(xué)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，按常規(guī)只在支座處配負(fù)筋，中間的板面則不配置，在板面受到溫度影響產(chǎn)生變形和混凝土自然收縮時(shí)，中間的板面因?yàn)闆]有構(gòu)造鋼筋的約束，很容易出現(xiàn)裂縫。

1.1.2 施工原因造成的裂縫

①水電預(yù)埋管在板內(nèi)的預(yù)埋位置不合理。當(dāng)水電預(yù)埋管在管道內(nèi)進(jìn)行鋪設(shè)時(shí)，位置過高或過低都容易造成板面的開裂。管線位置距離板面過近或者管線埋布過于集中，都會(huì)在表面混凝土硬化收縮時(shí)引起開裂。

②無負(fù)荷養(yǎng)護(hù)期過短。樓面混凝土澆筑、收面完畢，應(yīng)當(dāng)經(jīng)過一天半左右的無負(fù)荷養(yǎng)護(hù)后才能夠堆放施工材料，如果過早擾動(dòng)、疊加荷載，都會(huì)造成尚未穩(wěn)定的混凝土內(nèi)部受損甚至開裂。

1.2 非結(jié)構(gòu)性裂縫

1.2.1 收縮裂縫

收縮裂縫是混凝土表面受到濕度變化影響引起的裂縫?；炷潦且环N人造石料，它的主要膠結(jié)材料是水泥，在其中摻入天然砂、石作為骨料同水?dāng)嚢柙谝黄?，?jīng)澆筑硬化成型。在混凝土結(jié)構(gòu)施工過程中，為了達(dá)到施工要求，通常需要消耗水泥水化熱所需水量的4～5倍。在混凝土硬化過程中，混凝土內(nèi)部的水份逐漸蒸發(fā)，導(dǎo)致混凝土的體積收縮，從而產(chǎn)生大量細(xì)小裂縫。一般而言，混凝土在硬化過程中的收縮值與很多因素有關(guān)，比如水泥強(qiáng)度、環(huán)境溫度等。

1.2.2 溫度裂縫

當(dāng)混凝土內(nèi)外溫差過大或者外部環(huán)境冷熱交替過快時(shí)，通常會(huì)出現(xiàn)溫度裂縫。溫度裂縫的走向是不規(guī)則的，大面積的溫度裂縫往往交雜錯(cuò)亂沒有規(guī)律，裂縫寬度隨著溫度變化也會(huì)有所變化——冬季較寬，夏季較窄。

產(chǎn)生表面溫度裂縫的主要原因是外界溫差較大。尤其是大體積混凝土澆筑后，硬化過程中水泥水化熱導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度持續(xù)上升，使混凝土表面和內(nèi)部溫度有差異，當(dāng)外界溫度急劇降低時(shí)，混凝土表面會(huì)產(chǎn)生較大的冷卻收縮，冷卻收縮造成的應(yīng)力會(huì)在抗拉強(qiáng)度較低的幼齡混凝土表面形成溫度裂縫。

2 混凝土裂縫的預(yù)防措施及處理技術(shù)

為了有效解決混凝土裂縫問題，減少混凝土裂縫造成的質(zhì)量糾紛和事故，必須在施工過程中對(duì)混凝土裂縫進(jìn)行預(yù)防，在出現(xiàn)裂縫后要及時(shí)對(duì)裂縫進(jìn)行修補(bǔ)處理，防止裂縫蔓延擴(kuò)散。

2.1 混凝土裂縫的預(yù)防措施

混凝土結(jié)構(gòu)施工過程中出現(xiàn)裂縫的原因有很多，與混凝土材料的組成、施工工藝養(yǎng)護(hù)方法的革新、結(jié)構(gòu)體型的演變以及工程所處環(huán)境密切相關(guān)，現(xiàn)象之普遍、危害之大讓我們不得不對(duì)它重視起來。只有認(rèn)真研究和處理混凝土裂縫的成因和分類，積極采取有效措施來防止各種裂縫的產(chǎn)生和蔓延，才能更好地控制混凝土施工質(zhì)量，讓建筑工程向更加安全穩(wěn)固的方向發(fā)展。

2.1.1 溫度裂縫的預(yù)防措施

①降低水泥用量。在混凝土的配置過程中盡量選擇低熱或中熱水泥作為原料，還可以在混凝土中摻入粉煤灰，或利用混凝土后期的強(qiáng)度降低水泥的用量，從而降低水泥水化產(chǎn)生的熱量，防止因?yàn)閮?nèi)外溫差過大造成溫度裂縫。

②規(guī)定合理的脫模時(shí)間。當(dāng)溫度下降時(shí)應(yīng)注意表面保溫，避免急劇的溫差在混凝土表面形成裂縫。在寒冷季節(jié)施工中，應(yīng)及時(shí)對(duì)混凝土長期暴露的結(jié)構(gòu)表面或薄壁結(jié)構(gòu)采取保溫措施。

2.1.2 收縮裂縫的預(yù)防措施

①攪拌站進(jìn)行混凝土配制的過程中，要嚴(yán)格控制混凝土的水灰比，石料也應(yīng)選擇良好的級(jí)配，降低孔隙率和砂率，同時(shí)還要振動(dòng)壓實(shí)，減少混凝土的收縮量，提高混凝土抗裂性。

②在混凝土澆筑前，應(yīng)將基層和模板潤濕，防止模板和基層吸水導(dǎo)致混凝土表面干縮，防止混凝土裂縫的產(chǎn)生。

③炎熱干燥時(shí)期澆筑完混凝土后，應(yīng)及時(shí)對(duì)混凝土表面灑水或使用其他保濕材料覆蓋養(yǎng)護(hù)。

2.2 混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的處理技術(shù)

裂縫的存在不僅會(huì)降低混凝土耐久性，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的使用時(shí)間縮短，還會(huì)影響結(jié)構(gòu)的整體性和剛度，造成結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定。但因條件限制，在實(shí)際工程中很難對(duì)裂縫進(jìn)行充足的管控，所以，混凝土結(jié)構(gòu)裂縫總是不可避免的存在。面對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)裂縫應(yīng)該根據(jù)情況靈活處理，在保證結(jié)構(gòu)安全的同時(shí)選擇經(jīng)濟(jì)便捷的方法。

2.2.1 灌漿法、嵌縫封堵法

對(duì)于大體積混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的修補(bǔ)一般采用灌漿法。施工工藝流程主要包括鉆孔、沖洗、止?jié){及封堵、埋管、試水、灌漿六個(gè)環(huán)節(jié)。

①鉆孔。鉆孔的孔距一般在1～1.5米之間，孔深至少穿過裂縫面0.5米，鉆孔的軸線與裂縫呈30～40度的夾角，如果需要進(jìn)行兩排或兩排以上的鉆孔施工，應(yīng)將兩排鉆孔錯(cuò)開或按照梅花形進(jìn)行鉆孔。

②沖洗。按照自上而下的垂直順序?qū)α芽p逐個(gè)進(jìn)行沖洗，保證裂縫干凈整潔。

③止?jié){及封堵。在裂縫表面用水泥砂漿（或環(huán)氧膠泥）涂抹，對(duì)裂縫進(jìn)行封堵。

2.2.2 表面封閉法

在處理不影響結(jié)構(gòu)承載力的表面裂縫和防止大面積的細(xì)裂縫出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象時(shí)，可以采用表面封閉法。常用的表面封閉法有以下三種：

①表面涂抹環(huán)氧膠泥。為了保證環(huán)氧膠泥與混凝土粘結(jié)良好，首先要用鋼絲刷、砂紙等將裂縫表面的雜質(zhì)處理干凈，如果裂縫表面存在油污，可以用丙酮等有機(jī)溶劑擦洗一遍，并用噴燈進(jìn)行噴烤，保證裂縫表面的干燥，若存在條件限制不能保證裂縫表面的干燥，也可以用環(huán)氧煤焦油膠泥對(duì)裂縫進(jìn)行涂抹。

②表面涂抹水泥砂漿。將裂縫附近的混凝土表面鑿毛，增大混凝土表面與水泥砂漿的粘結(jié)力，清潔表面并灑水濕潤，先刷一層水泥凈漿增加粘結(jié)力，然后用水泥砂漿涂抹，最后進(jìn)行抹面壓光。

③表面涂刷油漆、瀝青等涂料進(jìn)行裂縫表面封閉。但要保證涂刷之前混凝土表面的干燥，保證油漆、瀝青等涂料和混凝土裂縫的粘合性。

2.2.3 結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)加固法及混凝土置換法

當(dāng)裂縫過于嚴(yán)重甚至影響到混凝土結(jié)構(gòu)性能時(shí)，應(yīng)考慮使用結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)加固法來處理混凝土結(jié)構(gòu)裂縫。結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)加固是指對(duì)目前可靠性不足或者業(yè)主要求提高可靠度的承重結(jié)構(gòu)、構(gòu)件及其相關(guān)部分采取增強(qiáng)、局部更換或者調(diào)整其內(nèi)力的措施，利用錨桿、鋼板、鋼筋混凝土等材料對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固，能夠很好地遏制裂縫的進(jìn)一步擴(kuò)散，對(duì)恢復(fù)結(jié)構(gòu)的完整性、增強(qiáng)安全性和耐久性都有很好的效果。

①螺栓法加固通常采用水泥砂漿或樹脂灌注螺栓與混凝土之間的縫隙，錨桿與接縫之間的夾角越大則越牢固。泥漿固化后，螺栓也成為結(jié)構(gòu)的一部分，可以提高結(jié)構(gòu)的承載力。想要錨固效果更明顯，還可以采用預(yù)應(yīng)力錨桿，能更好地和混凝土結(jié)構(gòu)結(jié)合。

②鋼板加固方法是在混凝土表面用粘結(jié)劑粘結(jié)鋼板，然后用螺栓安裝和固定鋼板。為了讓鋼板和混凝土之間結(jié)合得更加緊密，也可以先用螺栓把鋼板固定到混凝土表面，然后在鋼板和混凝土之間灌漿來填充孔隙。

③鋼筋混凝土的加固方法是在原結(jié)構(gòu)表面澆筑一層混凝土，從而起到閉合裂縫、提高承載力、遏制裂縫擴(kuò)散的作用。

除了結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)加固法，混凝土置換也是一種處理混凝土嚴(yán)重?fù)p壞裂縫的有效方法，首先將損壞的混凝土進(jìn)行剔鑿清除，然后在表面用新的混凝土或水泥砂漿等代替，但是該法適用于混凝土損壞較為嚴(yán)重、較為深層的裂縫，不適用于表層裂縫。

3 結(jié)論

混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫的種類和形式有很多，原因也各不相同，雖然混凝土結(jié)構(gòu)裂縫作為一個(gè)質(zhì)量通病一直受到建筑從業(yè)人員的關(guān)注，但是，施工現(xiàn)場(chǎng)卻總是以“兵來將擋，水來土掩”的方式被動(dòng)管理，不能及時(shí)分析裂縫出現(xiàn)的原因并進(jìn)行預(yù)防，只能在裂縫出現(xiàn)之后進(jìn)行控制，勞民傷財(cái)。雖然混凝土裂縫因各種原因難以避免，但是，分析清楚不同裂縫出現(xiàn)的原因，并對(duì)應(yīng)不同種類的裂縫采取相應(yīng)的預(yù)防措施和處理方式是很有必要的，可以為施工單位提供一個(gè)全面系統(tǒng)的參考，推動(dòng)建筑業(yè)向更加穩(wěn)定安全的方向發(fā)展。