淺談混凝土裂縫的成因及預(yù)防處理措施

李響

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，裂縫開始擴(kuò)展，并逐漸互相貫通，從而出現(xiàn)較大的肉眼可見的裂縫，稱為宏觀裂縫，即通常所說的裂縫。

開裂發(fā)生的原因，可能是原材料的選取與配合比的選擇不當(dāng)、施工方法和措施有誤、建筑物所處的條件影響以及結(jié)構(gòu)不合理等。混凝土所產(chǎn)生的溫度收縮、干燥收縮、不均勻沉降、結(jié)構(gòu)應(yīng)力集中等都可能會導(dǎo)致混凝土開裂。在實(shí)際工程中， 往往是各種因素多重作用引起混凝土開裂。寬度小于或等于0.05mm的裂縫通常對使用無大的危害， 叫做無害裂縫， 而結(jié)構(gòu)物的有害裂縫不僅會降低力學(xué)性能和承載力， 而且直接影響結(jié)構(gòu)耐久性， 縮短使用壽命。

施工中應(yīng)采取措施使結(jié)構(gòu)盡量不出現(xiàn)裂縫， 或減少裂縫的數(shù)量和寬度， 特別是避免出現(xiàn)有害裂縫。國內(nèi)外對裂縫寬度都有相應(yīng)的規(guī)定， 如我國的CCES 01-2004《混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計與施工指南》， 對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的最大允許裂縫寬度就明確規(guī)定干濕交替和凍融環(huán)境下的一般構(gòu)件為0.2mm;水中和土中環(huán)境下為0.3mm?；炷劣捎诟鞣N收縮引起的開裂問題一直是混凝土結(jié)構(gòu)物裂縫控制的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

一、混凝土裂縫的成因：一般而言，混凝土裂縫可分為混凝土自身原因和外部原因

1、 混凝土因自身特性產(chǎn)生裂縫，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)混凝土在無任何約束而處于自由收縮時，不會產(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。

2、 水化收縮：水泥和水反應(yīng)后生成物體積，會比反應(yīng)前水泥和水的體積減小;水化反應(yīng)的同時，絕對體積也會減少，即產(chǎn)生水化收縮。

3、 混凝土自身收縮 所謂自身收縮，是指在外部無水分供應(yīng)時，水泥漿的骨架形成后，伴隨著水泥水化反應(yīng)的逐步完成，水泥漿中的水被消耗，會形成彎液面而發(fā)生負(fù)壓，出現(xiàn)的收縮現(xiàn)象。

4、 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混凝土熱脹冷縮效應(yīng)而引起混凝土開裂的。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、混凝土澆注時溫度及外界氣溫等。

5、 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)中最常見的由于化學(xué)反應(yīng)而引起的裂縫。混凝土拌和后會產(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)并吸收周圍環(huán)境中的水而體積增大，造成混凝土酥松、膨脹開裂。

6、 施工工藝及流程造成的裂縫：施工不當(dāng)造成的裂縫 混凝土施工過程中由于施工不當(dāng)、模板支撐下沉，或過早除梁板底模和支撐等形成的裂縫;施工控制不嚴(yán)，由于施工荷載過大而導(dǎo)致出現(xiàn)裂縫。

7、 養(yǎng)護(hù)不當(dāng)造成的裂縫：過早養(yǎng)護(hù)會影響混凝土的膠結(jié)能力;過遲養(yǎng)護(hù)，如干燥過快，則通常在表面上產(chǎn)生寬度小且不規(guī)則的收縮裂縫。開始養(yǎng)護(hù)的時間應(yīng)該考慮氣溫、濕度、風(fēng)速等等因素，一般情況下，在混凝土初凝時，需開始養(yǎng)護(hù)。養(yǎng)護(hù)措施要合理，應(yīng)該采用麻袋覆蓋澆水養(yǎng)護(hù)，以保證混凝土表面能夠充分的濕潤，養(yǎng)護(hù)時間應(yīng)在7 天以上。養(yǎng)護(hù)不好則對混凝土整體質(zhì)量影響特別顯著，將直接影響到混凝土的抗裂能力。特別是在冬季和夏季施工期間，更要注意混凝土內(nèi)外溫差和濕度的控制。

二、混凝土裂縫的預(yù)防措施

1、嚴(yán)格控制混凝土施工配合比

2、嚴(yán)格控制混凝土的溫度應(yīng)力

3、做好裂縫計算

4、做好混凝土的澆筑和振搗

5、做好后澆帶的施工

三、混凝土裂縫的處理措施

混凝土裂縫處理，是指采取科學(xué)的方法對混凝土裂縫進(jìn)行修復(fù)的技術(shù)?；炷亮芽p一般有三種狀態(tài)：靜止裂縫，活動裂縫，正在發(fā)展的裂縫?；炷亮芽p處理方法的選擇一般要考慮的因素：判斷裂縫是活動的還是靜止的;修補(bǔ)的主要目的是什么？是減少過多的滲漏、使裂縫處完全水;是否需要加固處理;裂縫產(chǎn)生的主要原因是什么;裂縫未來的變化（數(shù)值和方向）如何?；炷亮芽p處理的13種常見方法： 1. 樹脂灌注法;2. 表面封閉法; 3. 鉆孔嵌塞法; 4. 柔性封閉法; 5. 表面附加鋼筋法;6. 灌漿法;7. 干嵌填法; 8. 釘合法; 9. 聚合物浸入法（重力滲入和真空滲入）;10. 迭合面層和表面處理法等等?！Ｒ姷幕炷亮芽p處理的基本原理、要點(diǎn)：1. 樹脂灌注法 環(huán)氧樹脂是最常見的裂縫灌注材料。它具有較高的機(jī)械強(qiáng)度，并能抵抗混凝土所遇到的大多數(shù)化學(xué)侵蝕，樹脂可以灌入到0.05㎜的裂縫。除某些特殊的環(huán)氧樹脂之外，當(dāng)裂縫是活動的、有滲漏的、不能干透的或者裂縫數(shù)量極多時，通常不易采用樹脂灌注法。北京冶建工程裂縫處理中心開發(fā)的具有國際領(lǐng)先水平的工程師自動低壓灌漿技術(shù)是樹脂灌注法的最佳工法之一。

四、混凝土裂縫產(chǎn)生的原因分析

1、塑性收縮裂縫：塑性裂縫多在新澆注的混凝土構(gòu)件暴露于空氣中的上表面出現(xiàn)，塑性收縮是指混凝土在凝結(jié)之前，表面因失水較快而產(chǎn)生的收縮。

2、沉降收縮裂縫：沉陷裂縫的產(chǎn)生是由于結(jié)構(gòu)地基土質(zhì)不勻、松軟或回填土不實(shí)或浸水而造成不均勻沉降所致。

3、溫度裂縫：溫度裂縫多發(fā)生在大體積混凝土表面或溫差變化較大地區(qū)的混凝土結(jié)構(gòu)中。

五、混凝土的修補(bǔ)分類

1、表面修補(bǔ)法：表面修補(bǔ)法是一種簡單、常見的修樸方法.它主要適用于穩(wěn)定和對結(jié)構(gòu)承載能力沒有影響的表面裂縫以及探進(jìn)裂縫的處理。

2、灌漿法、嵌縫修補(bǔ)法：灌漿法主要適用于對結(jié)構(gòu)整體性有影響或有防滲要求的混凝土裂縫的修補(bǔ).它是利用壓力設(shè)備將膠結(jié)材料壓人混凝土的裂縫中.膠結(jié)材料硬化后與混凝土形成一個整體，從而起到封堵加固的目的。

3、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，就要考慮采取加固法對混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行處理。

4、混凝土置換法：混凝土置換琺是處理混凝土嚴(yán)重?fù)p壞的一種有效方法.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。

5、電化學(xué)防護(hù)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(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。

6、仿生自愈合法：仿生自愈合法是一種新的裂縫娃理方法它模仿生物組織對受刨傷部位自動分泌某種物質(zhì).而使刨刨傷部位得到愈合的機(jī)能.在混凝土的傳統(tǒng)組分中加入某些特殊組分（如含拈結(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)裂縫時分秘出部分液芯纖維可使裂縫重新愈合。

結(jié)束語

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，給人們的生活帶來潛在的危害。因此我們必須高度重視，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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