混凝土裂縫成因及處理

石重貴

（北京筑都方圓建筑設(shè)計有限公司，北京 西城 100035）

近年來，混凝土在廣泛使用過程中發(fā)現(xiàn)了一個明顯的問題就是混凝土裂縫。在施工與使用過程中，混凝土結(jié)構(gòu)在多種因素的影響下，出現(xiàn)了裂縫，這不僅影響建筑物的美觀，同時還影響其耐久性與使用功能，破壞了結(jié)構(gòu)的整體性，降低了剛度，甚至?xí)s短建筑物的使用壽命，因此不可忽視。

1 混凝土裂縫的形成

混凝土材料是由水泥漿體硬化之后的水泥石、石骨料以及砂組成。由于組成材料在收縮時性能不一致，骨料的存在會影響水泥漿體的收縮，這樣的約束會導(dǎo)致混凝土內(nèi)部硬化后，在水泥漿體與骨料的粘結(jié)面出現(xiàn)裂縫。一般來說，混凝土微觀裂縫是其固有的，在不大的外力與變形作用下，其本身都是處于穩(wěn)定的。當(dāng)外力或者是變形作用較大的時候，這一部分粘結(jié)面裂縫就會出現(xiàn)一定的發(fā)展，當(dāng)外力持續(xù)增大，微裂縫直接穿過硬化之后的水泥石，逐漸形成在寬度0.05mm以上的宏觀裂縫，而對于寬度0.05mm以上的裂縫就屬于可見工程裂縫[1]。引起裂縫的外部條件可以分為荷載作用和間接作用。

1.1 荷載作用

荷載作用引發(fā)的裂縫稱之為受力荷載，也可以稱之為直接荷載。在外界荷載作用下，在構(gòu)件的內(nèi)部會產(chǎn)生各種內(nèi)力。當(dāng)結(jié)構(gòu)承載受力時，應(yīng)力場之中的主拉應(yīng)力超出抗拉強度，在垂直于主拉應(yīng)力方向，其混凝土就會產(chǎn)生裂縫。因為受到的荷載形式多種多樣，其產(chǎn)生的裂縫形態(tài)也是多種多樣的。部分裂縫形態(tài)以及過大的裂縫寬度，代表其結(jié)構(gòu)抗力存在消耗，也可能是破壞出現(xiàn)的征兆，從而引起注意。

1.2 間接作用

由非荷載性質(zhì)的間接作用造成的裂縫屬于非受力裂縫。這一種裂縫當(dāng)受到各種非荷載外界作用下，就會出現(xiàn)混凝土內(nèi)部強制變形的問題。當(dāng)超靜定結(jié)構(gòu)處于受約束狀態(tài)，混凝土內(nèi)水泥膠體結(jié)晶凝固為水泥石的收縮過程，混凝土在溫度升降變化時體積的膨脹或收縮過程，地基的不均勻沉降造成的位移差異，結(jié)構(gòu)體型的設(shè)計不合理造成結(jié)構(gòu)剛度突變，以及施工過程中對大體量混凝土結(jié)構(gòu)不分期、分段直接澆筑等等，這些由于收縮、溫度、強迫位移、涉及、施工等間接作用都會產(chǎn)生內(nèi)部拉應(yīng)力（或應(yīng)變），這對于抗拉能力很低的混凝土，就很容易產(chǎn)生裂縫。

2 影響裂縫的因素

造成裂縫影響的因素較多，一般來說，影響混凝土裂縫的因素大體可以分為設(shè)計、材料、施工、使用四個方面。

2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計相關(guān)

超過設(shè)計荷載范圍，或者設(shè)計沒有考慮到的作用；設(shè)計構(gòu)件截面尺寸不足的問題；溫度應(yīng)力以及混凝土本身的收縮應(yīng)力實際估計不足。

2.2 原材料及配合比

水泥出現(xiàn)了非正常的膨脹或者是凝結(jié)；骨料之中的含泥量偏大、水泥出現(xiàn)了水化熱、混凝土出現(xiàn)了收縮；混凝土本身的配合比無法滿足實際的要求；摻合料、外加劑等使用不當(dāng)。

2.3 施工質(zhì)量

在施工環(huán)節(jié)，攪拌不夠均勻，或者是攪拌的時間不夠；在振搗過程中，出現(xiàn)過振或者是漏振的情況；鋼筋保護層的實際厚度無法滿足要求；模板拆除過早，或者是模板使用不當(dāng)；在硬化之前，受到意外的擾動或者是承受了一定的荷載；針對施工的養(yǎng)護措施制定不當(dāng)或者是養(yǎng)護不夠及時；混凝土表面的抹壓不夠及時；環(huán)境條件出現(xiàn)了變化，溫度濕度無法與施工要求相互的匹配[2]。

2.4 使用狀態(tài)

在建筑物使用階段，由于使用功能和環(huán)境條件改變，產(chǎn)生的裂縫。使用時超過設(shè)計荷載，擅自改變結(jié)構(gòu)用途，改造結(jié)構(gòu)形式等引發(fā)的安全隱患及裂縫。由于用途改變，造成環(huán)境變化，以及結(jié)構(gòu)長期使用而未進行定期檢查維護，環(huán)境侵蝕引起的裂縫，在實際的施工環(huán)節(jié)，混凝土本身出現(xiàn)裂縫很少是因為單一的因素引起的，其一般都是多因素的相互作用造成的。

3 混凝土結(jié)構(gòu)裂縫處理

不同原因引起不同性質(zhì)的裂縫。根據(jù)裂縫的特征、產(chǎn)生原因、發(fā)展趨勢、對結(jié)構(gòu)性能影響程度，采用不同方法對其進行處理。常見處理方法分為以下幾類。

3.1 表面處理

該方法適用于輕微裂縫（一般寬度小于0.2mm）。輕微裂縫也為無害裂縫，對結(jié)構(gòu)安全、耐久性不造成影響。簡單進行表面處理和一些掩飾手法就可以。表面處理一般施工方法為：用鋼絲刷清除混凝土表面附著物；用水沖洗干凈后充分干燥；最后用涂刷材料充填混凝土表面裂縫。此外，也可以采用后澆混凝土掩蓋、表面抹灰裝修、清水表面處理、建筑手法處理等方法掩飾結(jié)構(gòu)裂縫。

3.2 填充處理

該方法適用于不影響安全和使用功能的較寬裂縫。實際結(jié)構(gòu)中，絕大多數(shù)的可見裂縫均屬此類。對這類裂縫，僅做修補即可。具體做法是沿著裂縫處鑿開混凝土，并在該處充填修補材料。沿裂縫剔鑿寬度和深度約為40～60mm凹槽，凹槽可以V形、U形，在開槽處填充密封材料、柔韌性環(huán)氧樹脂及聚合物水泥砂漿等材料填塞、抹平，以此修補裂縫。當(dāng)鋼筋已經(jīng)腐蝕時，應(yīng)先將鋼筋除銹處理后再做填充。

3.3 壓力灌漿

對于已構(gòu)成嚴(yán)重缺陷裂縫，或?qū)挾瘸^限值，但尚沒有構(gòu)成安全性問題的裂縫，可采用壓力灌漿處理。該方法利用壓力將環(huán)氧樹脂或其他低粘度粘結(jié)材料注入到裂縫內(nèi)部，從而消除裂縫。對于寬度較大，而且較深的裂縫，尤其是貫通裂縫或混凝土破碎裂縫修補，壓力灌漿都比較適用。該方法可以消除結(jié)構(gòu)深層次的裂縫，粘結(jié)彌合被裂縫分割破碎的混凝土，達到密實混凝土的目的。

3.4 加固處理

當(dāng)裂縫影響結(jié)構(gòu)承載力、危及結(jié)構(gòu)安全時，應(yīng)考慮采取加固處理。加固處理方法常用的有截面增大法，粘結(jié)鋼板法，粘結(jié)碳纖維布法等。由于加固處理涉及到建筑物的安全和使用功能的改變，與上述三種方法不同，因此必須在確認(rèn)安全的基礎(chǔ)上計算承載力，提出合理而詳細方案。