李揚(yáng)陽

【摘要】混凝土裂縫問題是一個(gè)普遍存在而又難以解決的工程問題，本文列出了一些工程中常見的混凝土裂縫，并對(duì)其原因進(jìn)行分析提出自己的一些預(yù)防和處理的辦法。

【關(guān)鍵詞】混凝土；裂縫；預(yù)防；處理

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。微裂縫通常是一種無害裂縫，寬度一般在0.05mm以下，對(duì)混凝土的承重、防滲及其他一些使用功能不產(chǎn)生危害。但是在混凝土受到荷載、溫差等作用之后，微裂縫就會(huì)不斷的擴(kuò)展和連通，最終形成我們?nèi)庋劭梢姷暮暧^裂縫，宏觀裂縫寬度在0.05mm以上，并且認(rèn)為寬度小于0.2～0.3mm的裂縫是無害的，但是這里必須有個(gè)前提，即裂縫不再擴(kuò)展，為最終寬度。

混凝土建筑和構(gòu)件通常都是帶縫工作的，由于裂縫的存在和發(fā)展通常會(huì)使內(nèi)部的鋼筋等材料產(chǎn)生腐蝕，降低鋼筋混凝土材料的承載能力、耐久性及抗?jié)B能力，影響建筑物的外觀、使用壽命，嚴(yán)重者將會(huì)威脅到人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全。很多工程的失事都是由于裂縫的不穩(wěn)定發(fā)展所致。近代科學(xué)研究和大量的混凝土工程實(shí)踐證明，在混凝土工程中裂縫問題是不可避免的，在一定的范圍內(nèi)也是可以接受的，只是要采取有效的措施將其危害程度控制在一定的范圍之內(nèi)。鋼筋混凝土規(guī)范也明確規(guī)定：有些結(jié)構(gòu)在所處的不同條件下，允許存在一定寬度的裂縫。但在施工中應(yīng)盡量采取有效措施控制裂縫產(chǎn)生，使結(jié)構(gòu)盡可能不出現(xiàn)裂縫或盡量減少裂縫的數(shù)量和寬度，尤其要盡量避免有害裂縫的出現(xiàn)，從而確保工程質(zhì)量、安全。

1、裂縫產(chǎn)生的原因

1.1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分蒸發(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(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?？梢哉f，混凝土自身收縮是其固有的物理特性，而由此類原因產(chǎn)生的收縮裂縫，占常見裂縫的絕大多數(shù)。主要有以下幾種：

1.1.1干燥收縮

由于水泥混凝土的脫水干燥，其長度或體積會(huì)有所減少，稱干燥收縮。

1.1.2水化收縮

水泥和水反應(yīng)后生成物體積，會(huì)比反應(yīng)前水泥和水的體積減小；水化反應(yīng)的同時(shí)，絕對(duì)體積也會(huì)減少，即產(chǎn)生水化收縮。

1.1.3 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(shí)，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，出現(xiàn)的收縮現(xiàn)象。

1.1.4干濕引發(fā)的體積變化

硬化后混凝土結(jié)構(gòu)雖然是穩(wěn)定的，但在水中或者高濕度的地方，會(huì)由于吸水而產(chǎn)生膨脹，稱之為潤濕膨脹。

1.2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?；炷翝仓螅谟不^程中，水泥水化產(chǎn)生大量的水化熱，（當(dāng)水泥用量在350-550 kg/m3，每立方米混凝土將釋放出17500-27500kJ的熱量，從而使混凝土內(nèi)部溫度升達(dá)70℃左右甚至更高）。由于混凝土的體積較大，大量的水化熱聚積在混凝土內(nèi)部而不易散發(fā)，導(dǎo)致內(nèi)部溫度急劇上升，而混凝土表面散熱較快，這樣就形成內(nèi)外的較大溫差，較大的溫差造成內(nèi)部與外部熱脹冷縮的程度不同，使混凝土表面產(chǎn)生一定的拉應(yīng)力。當(dāng)拉應(yīng)力超過混凝土的抗拉強(qiáng)度極限時(shí)，混凝土表面就會(huì)產(chǎn)生裂縫，這種裂縫多發(fā)生在混凝土施工中后期。在混凝土的施工中當(dāng)溫差變化較大，或者是混凝土受到寒潮的襲擊等，會(huì)導(dǎo)致混凝土表面溫度急劇下降，而產(chǎn)生收縮，表面收縮的混凝土受內(nèi)部混凝土的約束，將產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力而產(chǎn)生裂縫，這種裂縫通常只在混凝土表面較淺的范圍內(nèi)產(chǎn)生。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。

1.3沉降裂縫

沉降裂縫的產(chǎn)生是由于結(jié)構(gòu)地基土質(zhì)不均勻、松軟或回填土不實(shí)或浸水而造成不均勻沉降所致，或者因?yàn)槟０鍎偠炔蛔?，模板支撐間距過大或支撐底部松動(dòng)等導(dǎo)致，特別是在北方的冬季，模板支撐在凍土上，凍土化凍后產(chǎn)生不均勻沉降，致使混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫。此類裂縫多為深進(jìn)或貫穿性裂縫，其走向與沉陷情況有關(guān)，一般沿與地面垂直或呈30°-45°角方向發(fā)展，較大的沉陷裂縫，往往有一定的錯(cuò)位，裂縫寬度往往與沉降量成正比關(guān)系。裂縫寬度受溫度變化的影響較小。地基變形穩(wěn)定之后，沉陷裂縫也基本趨于穩(wěn)定。

混凝土裂縫除上述提到的原因之外還有混凝土材料及配合比、施工及現(xiàn)場養(yǎng)護(hù)不到位、使用原因等，此處不再一一贅述。

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法完全避免的，因?yàn)樗腔炷帘旧砉逃械奶匦?，我們只有通過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)在施工過程做好過程控制， 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)場實(shí)際可能出現(xiàn)的情況，提出以下控制措施和建議。

1.優(yōu)先選用低水化熱的礦渣水泥拌制混凝土，并適當(dāng)使用緩凝減水劑；

2.在保證混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)的前提下，適當(dāng)降低水灰比，減少水泥用量；

3.降低混凝土的入模溫度，控制混凝土內(nèi)外的溫差（當(dāng)無設(shè)計(jì)要求時(shí)，控制在25℃以內(nèi)）；

4.及時(shí)對(duì)混凝土覆蓋保溫、保濕；

5.在拌合混凝土?xí)r可摻入適量的微膨脹劑或膨脹水泥，使混凝土得到補(bǔ)償收縮，減少混凝土的溫度應(yīng)力；

6.設(shè)置后澆縫，當(dāng)大體積混凝土平面尺寸過大時(shí)，可以適當(dāng)設(shè)置后澆縫，以減小外應(yīng)力和溫度應(yīng)力；

7.大體積混凝土可采用二次抹面工藝，減少表面收縮裂縫。

3、混凝土裂縫處理

裂縫的出現(xiàn)不但會(huì)影響結(jié)構(gòu)的整體性和剛度，還會(huì)引起鋼筋的銹蝕、加速混凝土的碳化、降低混凝土的耐久性和抗疲勞、（下轉(zhuǎn)149頁）（上接147頁）抗?jié)B能力。因此根據(jù)裂縫的性質(zhì)和具體情況我們要區(qū)別對(duì)待、及時(shí)處理，以保證建筑物的安全使用。

混凝土裂縫的修補(bǔ)措施主要有以下一些方法：表面修補(bǔ)法，灌漿、嵌縫封堵法，結(jié)構(gòu)加固法，混凝土置換法，電化學(xué)防護(hù)法以及仿生自愈合法。

3.1表面修補(bǔ)法

表面修補(bǔ)法是一種簡單、常見的修補(bǔ)方法，它主要適用于穩(wěn)定和對(duì)結(jié)構(gòu)承載能力沒有影響的表面裂縫以及深進(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)開裂，通常可以采用在裂縫的表面粘貼玻璃纖維布等措施。

3.2填充法

用修補(bǔ)材料直接填充裂縫，一般用來修補(bǔ)較寬的裂縫，作業(yè)簡單，費(fèi)用低。寬度小于0.3mm，深度較淺的裂縫、或是裂縫中有充填物，用灌漿法很難達(dá)到效果的裂縫、以及小規(guī)模裂縫的簡易處理可采取開V型槽，然后作填充處理。

3.3灌漿法

此法應(yīng)用范圍廣，從細(xì)微裂縫到大裂縫均可適用，處理效果好。利用壓送設(shè)備（壓力0.2～0.4Mpa）將補(bǔ)縫漿液注入砼裂隙，達(dá)到閉塞的目的，該方法屬傳統(tǒng)方法，效果很好。也可利用彈性補(bǔ)縫器將注縫膠注入裂縫，不用電力，十分方便效果也很理想。

3.4結(jié)構(gòu)加固法

當(dāng)裂縫影響到混凝土結(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。

3.5混凝土置換法

混凝土置換法是處理嚴(yán)重?fù)p壞混凝土的一種有效方法，此方法是先將損壞的混凝土剔除，然后再置換入新的混凝土或其他材料。常用的置換材料有：普通混凝土或水泥砂漿、聚合物或改性聚合物混凝土或砂漿。

3.6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)法、氯鹽提取法、堿性復(fù)原法是化學(xué)防護(hù)法中常用而有效的三種方法。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是防護(hù)方法受環(huán)境因素的影響較小，適用鋼筋、混凝土的長期防腐，既可用于已裂結(jié)構(gòu)也可用于新建結(jié)構(gòu)。

3.7仿生自愈合法

仿生自愈合法是一種新的裂縫處理方法，它模仿生物組織對(duì)受創(chuàng)傷部位自動(dòng)分泌某種物質(zhì)，而使創(chuàng)傷部位得到愈合的機(jī)能，在混凝土的傳統(tǒng)成分中加入某些特殊成分（如含粘結(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(shí)分泌出部分液芯纖維可使裂縫重新愈合。

結(jié)語：

裂縫是混凝土結(jié)構(gòu)中普遍存在的一種現(xiàn)象，它的出現(xiàn)不僅會(huì)降低建筑物的抗?jié)B能力，影響建筑物的使用功能，而且會(huì)引起鋼筋的銹蝕，混凝土的碳化，降低材料的耐久性，影響建筑物的承載能力，因此要對(duì)混凝土裂縫進(jìn)行認(rèn)真研究、區(qū)別對(duì)待，采用合理的方法進(jìn)行處理，并在施工中采取各種有效的預(yù)防措施來預(yù)防裂縫的出現(xiàn)和發(fā)展，保證建筑物和構(gòu)件安全、穩(wěn)定地工作。