淺談混凝土裂縫

0前言

　　混凝土是由水泥、粗細骨料、水以及外加劑混合形成的非均質脆性材料。由于硬化混凝土中存在的微孔隙、氣穴和微裂縫等初始缺陷在外部荷載作用下以及物理、化學因素的影響不斷發(fā)展．并互相串通，形成較大的肉眼能夠看見的裂縫[1]o

　　當混凝土裂縫的寬度超過規(guī)定的限值時，會影響建筑物和構件的適用性和耐久性，不僅有損外觀形象，還會造成鋼筋外露、腐蝕并減小建筑結構抵抗荷載的能力，降低建筑結構的整體性和剛度．嚴重時會造成構件斷裂、建筑物倒塌等重大事故．威脅人們的生命和財產安全。實踐證明，混凝土工程中的裂縫是不可避免的，有關規(guī)范做出了明確的規(guī)定 ：某些結構在不同條件下，允許存在一定寬度的裂縫。工程人員始終關注混凝土裂縫產生的原因和控制對策，采取有效措施控制裂縫的產生或減少裂縫數(shù)量和寬度來保證工程質量?；炷亮芽p產生的原因很多，一般來說有溫度變化、收縮、膨脹、不均勻沉降以及養(yǎng)護不當和化學作用等。實際工程中情況復雜．多種情況互相影響，但每一條裂縫均有其產生的一種或幾種主要原因，所以要根據(jù)實際情況來解決問題。

1混凝土裂縫的原因

1．1材料的原因

　　水泥品種的原因，不同種類和不同用量的水泥拌制的砂漿干縮性變化很大。礦渣硅酸鹽水泥收縮比普通硅酸鹽水泥的收縮大，而粉煤灰水泥收縮值較小，快硬性水泥收縮大。當水灰比不變時．水泥用量越多混凝土收縮率越大，減少水泥量對改善干縮、提高混凝土的抗裂性比較有效，但必須保證混凝土的設計強度滿足要求。水泥強度等級越高、細度越細、早強越高對混凝土的開裂影響很大。

　　水的性質也影響混凝土的收縮，水表面張力越小混凝土收縮值也越小，因此水質必須符合標準要求?；炷林兴恼舭l(fā)引起混凝土的收縮，水灰比越大水泥漿越稀，收縮率越大開裂的可能性也越大．因此可以用減少用水量的方法來防止開裂。

　　粗細骨料含泥量過大、骨料顆粒級配不良都會造成混凝土收縮增大．誘導裂縫的發(fā)生。骨料的粒徑、密度、彈性模量大則在一定程度上可以減少混凝土的收縮。

　　混凝土外加劑、摻合料選擇不當會嚴重增加混凝土收縮，特別是在初期摻有外加劑的混凝土干縮較大。摻合料為粉煤灰、高爐礦渣時，對干縮影響與使用混合水泥相同。配制大體積混凝土和高性能混凝土時，粉煤灰和礦渣粉的摻量可適當提高引。

　　鋼筋混凝土構件中鋼筋越多產生的握裹力越強，可以約束混凝土的變形減少裂縫的產生。布置合理細而密的縱筋、箍筋．使用焊接鋼筋網(wǎng)都能有效防止裂縫。

1.2施工及養(yǎng)護原因

　　混凝土拌制、運輸和澆筑應按照規(guī)定的標準進行?；炷涟韬偷木鶆蛐浴韬瓦\輸?shù)臅r間長短、澆筑的順序等都有可能改變混凝土的質量．引起澆筑后混凝土結構或構件的裂縫。現(xiàn)場振搗混凝土時，振搗或插入不當，漏振、過振或振搗抽撤過快，會影響混凝土的密實性和均勻性，誘導裂縫的發(fā)生。在風速過大或烈日暴曬的情況下施工，混凝土的收縮值大。大體積混凝土構件澆筑后，抹面的次數(shù)和保溫工作不到位，易產生表面收縮裂縫。

　　混凝土養(yǎng)護的目的是為了保證混凝土的正常凝結、硬化。混凝土養(yǎng)護時間過短，保持的濕度過低都會使得混凝土收縮變大，引起收縮裂縫。

　　現(xiàn)場模板拆除不當，違規(guī)的施工操作如過早的在澆筑完的混凝土上走動．都會引起裂縫。

1．3外界的原因

　　酸或鹽類作用、碳化、氯化物侵蝕鋼筋、堿骨料反應等對混凝土的侵害，溫度和濕度也對混凝土的抗裂性能有非常明顯的影響，混凝土的熱脹冷縮易使混凝土內部產生較大的應力，引起裂縫。氣候的變化、冰霜作用會引起混凝土大范圍的結構開裂及表面剝落。構筑物基礎的不均勻沉降產生沉降裂縫。超負荷承載以及野蠻裝修等都易引起裂縫。設計不合理、斷面及鋼筋用量不足也會引起裂縫。

2混凝土工程中常見的裂縫

2．1干縮裂縫

　　干縮裂縫通常出現(xiàn)在混凝土澆筑后一周左右或混凝土養(yǎng)護結束后的一段時間?；炷林卸嘤嗨终舭l(fā)，體積隨溫度變化而產生的收縮是不可逆的。混凝土內外水分蒸發(fā)程度不同，表面游離水分蒸發(fā)較快體積收縮大，而內部收縮小，表面收縮變形受到內部混凝土的約束，會產生較大的拉應力而產生裂縫。構件長期露天堆放．表面溫濕度經常劇烈變化也會產生干縮裂縫。干縮裂縫在大體積混凝土中平面部位、整體結構的變截面處、預制構件的箍筋位置經常可見。一般為表面性的平行線狀或網(wǎng)狀淺細裂紋．寬度一般在0．05mm～0．2mm，并隨溫度和濕度的變化逐漸發(fā)展。

2.2塑性收縮裂縫

　　塑性裂縫是指混凝土尚未硬化而處于塑性階段，由于表面失水較快而產生的。這種裂縫在工程中很普遍。一般在干熱或大風的天氣，在混凝土表面出現(xiàn)，形狀很不規(guī)則，互不連貫，長短不等，類似干燥的泥漿面，通常稱為龜裂。較短的裂縫一般長20em～30em。較長的裂縫可達2m～3m， 寬1mm～5mm以下。使用收縮率較大的水泥，水泥用量過大，混凝土澆筑前沒有澆水潤濕，澆筑后沒有認真養(yǎng)護等都對混凝土塑性收縮有影響。其產生的原因主要為，混凝土在強度很小的情況下，受到高溫或大風的影響，混凝土表面失水過快，水泥石毛細管中產生較大的負壓造成混凝土體積急劇收縮．而混凝土因強度低無法抵抗收縮，因此造成了塑性收縮。

2．3溫度裂縫

　　溫度裂縫多發(fā)生在大體積混凝土表面或環(huán)境溫差變化較大的混凝土結構中。鋼筋混凝土梁、板等構件澆注后的硬化過程中，隨著溫度的變化該構件都會產生脹縮變形，當溫差引起的變形受到約束時，使較薄弱的混凝土構件內產生應力集中，因混凝土抗拉強度和抵抗受拉變形能力很低，產生的拉應力超過混凝土的實際抗拉強度時。便會出現(xiàn)裂縫，特別是在施工中后期。表面溫度裂縫走向無一定規(guī)律性，梁板類或長度尺寸較大的結構構件，裂縫多平行于短邊；深入和貫穿性的溫度裂縫一般與短邊方向平行或接近平行，裂縫沿著長邊分段出現(xiàn)，中間較密。大面積結構裂縫?？v橫交錯。裂縫寬度大小不一，一般在0．5mm 以下，沿全長變化不大。裂縫沿截面高度一般是上寬下窄狀，但個別也有下寬上窄。溫度裂縫的出現(xiàn)易引起混凝土的碳化和鋼筋的銹蝕，明顯降低混凝土的抗?jié)B和抗凍融能力等。

2．4沉陷裂縫

　　沉陷裂縫主要與結構地基土質不勻、松軟或回填土不實以及侵水等情況有關．構件模板剛度、強度不足，支撐間距過大或底部松動、過早拆模等也常導致不均勻沉降裂縫的出現(xiàn)。這類裂縫大部分為深進或貫穿性裂縫，上下部都有，一般與基層垂直或呈30～45度角方向發(fā)展。裂縫寬度與不均勻沉降量成比例，而受溫度變化影響較小。

2．5化學反應引起的裂縫

　　化學反應引起的裂縫在鋼筋混凝土結構中十分常見。氯離子侵蝕而導致鋼筋銹蝕和體積膨脹引起混凝土脹裂 沿著鋼筋的位置出現(xiàn)許多縱向裂縫?；炷涟韬袭a生的一些堿性離子與活性骨料發(fā)生堿骨料反應，造成混凝土穌松，膨脹開裂。空氣濕度較小(RH30％～50％)的干燥環(huán)境中混凝土水泥漿中的氫氧化鈣易與空氣中的二氧化碳作用生成碳酸鈣，引起表面體積收縮，但受到結構內部未反應混凝土的約束而導致表面發(fā)生龜裂。碳化收縮裂縫一般在結構表面出現(xiàn)，無規(guī)律性．呈花紋狀，裂縫一般較淺且寬度為0．05mm～02mm，多數(shù)發(fā)生在混凝土澆筑完后數(shù)月或更長時間。

2．6其它施工裂縫

　　混凝土構件在制作、脫模、運輸、堆放、吊裝過程中。常常會因為各種原因產生各種各樣的裂縫。裂縫的部位、深度和走向隨產生的原因而異。如制作預制構件時．木模因濕潤度不夠或者隔離劑失效，模板吸水膨脹將構件混凝土拉裂。拆模時振動過大，運輸時構件受到劇烈震動和沖擊，以及吊裝時吊鉤位置不當，起模時構件受力不均勻都可能使得構件發(fā)生裂縫

3裂縫的治理方法

　　裂縫的治理方法應從實際出發(fā)．在安全可靠的基礎上，還要考慮技術上和施工條件的可行性，力求施工簡單易行。安全可靠，經濟合理，標本兼治 。應根據(jù)混凝土裂縫發(fā)生的原因、性質、大小、部位、結構受力情況和使用要求．區(qū)別情況，及時認真地進行治理。目前比較成熟的裂縫修補方法主要有4種。即表面處理法、填充處理法、壓力灌漿處理法以及結構補強法，簡單介紹如下：

3．1表面處理法

　　主要適用于對結構承載力無影響的表面．即大面積的細微裂縫以及較淺的裂縫。表面處理方法是對混凝土構件表面較淺的裂縫用水泥砂漿或環(huán)氧樹脂涂刷處理。

3．2填充處理法

　　適用于對中等寬度裂縫的處理，沿混凝土表面裂縫鑿成凹槽，洗凈后用水泥砂漿或環(huán)氧膠泥嵌補。構件邊角縱向裂縫處的松散混凝土應剔除，然后用水泥砂漿或細石混凝土修補。裂縫寬度小于0．3mm時，可采用專用混凝土封堵材料填充裂縫

3．3壓力灌漿處理法

　　壓力灌漿處理法又叫注漿法，處理效果好，應用廣泛，它既可以修補面層還可以通過壓力將注射用膠注到混凝土內部裂縫處，進行粘結、封閉以及補強加固。對有整體性防水、防滲要求的結構．縫寬大于0．1mm的深進或貫穿性裂縫，可以灌水泥漿或環(huán)氧、甲凝、丙凝等化學漿液進行裂縫修補，或者灌漿與表面封閉同時采用。

3．4結構補強處理法

　　對嚴重影響使用甚至危及整個建筑物安全的裂縫，通常采取結構補強法。裂縫修補加固是為了提高結構或構件的承載力、整體性剛度、穩(wěn)定性和耐久性。結構加固補強法包括擴大截面四周加固、采用鋼箍進行加固、采用預應力進行加固以及噴射混凝土加固等。

參考文獻

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　　[2]《混凝土結構設計規(guī)范》(GB500010—2002)

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　　[5]張志誠、淺談混凝土施工裂縫成因及控制田．山西建筑，2003，29(16)：39-40．