水泥混凝土裂縫的成因分析與預(yù)防措施及處理方法

       前言：水泥混凝土產(chǎn)生裂縫是目前工程建設(shè)中普遍存在的質(zhì)量通病，社會(huì)對(duì)工程的質(zhì)量要求越來(lái)越高，質(zhì)量可靠，經(jīng)久耐用，外觀美觀。為此，在當(dāng)前施工中如何克服水泥混凝土裂縫是一件非常重要的事，本文將對(duì)水泥混凝土裂縫的成因進(jìn)行分析，并提出預(yù)防措施和處理方法。

　　水泥混凝土是土木工程中使用最廣泛、用量最多的一種混合材料,它具有許多優(yōu)點(diǎn)，但也存有一些弱點(diǎn),如均勻性差、離散性大，容易產(chǎn)生裂縫，尤其以裂縫為突出。它是長(zhǎng)期困擾著我們工程技術(shù)人員的頭痛問(wèn)題。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工程實(shí)踐，并經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間的觀察、總結(jié)，現(xiàn)談如下幾點(diǎn)與大家探討：

　　一、 混凝土裂縫的分類

　　混凝土裂縫是混凝土的一種常見(jiàn)病和多發(fā)病。病情絕大多數(shù)發(fā)生于施工階段，其原因復(fù)雜多變，為了分析其成因，試作如下大致分類：

　　從裂縫外觀可分成微觀裂縫和宏觀裂縫兩大類。

　　微觀裂縫是指肉眼看不到的、砼內(nèi)部固有的一種裂縫，它是不連貫的。寬度一般在0.05mm以下，但是要比肉眼可見(jiàn)的即宏觀裂縫多得多。

　　這種砼本身固有的微觀裂縫，在荷載不超過(guò)設(shè)計(jì)規(guī)定的條件下，一般視為無(wú)害。用實(shí)體顯微鏡觀察、X射線或超聲波探測(cè)儀等物理檢驗(yàn)手段都可鑒定出這種裂縫。另外一種最直接的方法就是用滲水觀察，一定壓力的水可以從砼內(nèi)部的裂縫中滲透出來(lái)。

　　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(wú)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。

　　宏觀裂縫可分為以下幾種：

　　⑴收縮裂縫：在施工階段因水泥水化熱及外部氣溫的作用引起砼收縮而產(chǎn)生的裂縫。多為規(guī)則的條狀，很少交叉。常發(fā)生在結(jié)構(gòu)變截面處，往往與受力鋼筋平行。收縮裂縫多發(fā)生在大體積砼中，梁、板、柱等小塊體構(gòu)件，特別是預(yù)應(yīng)力構(gòu)件極少產(chǎn)生收縮裂縫。砼收縮裂縫危害較大，尤其是暴露在大氣中的構(gòu)筑物，影響更大。如不加以防止，可能會(huì)造成嚴(yán)重后果。

　?、瞥d裂縫：砼構(gòu)件超荷載使用時(shí)，造成變形、失穩(wěn)或因疲勞等原因產(chǎn)生裂縫。一般均發(fā)生在構(gòu)件受彎矩最大的部位，成條狀，但分布不象收縮裂縫那樣均勻，擴(kuò)展方向也相反，一般沿受力鋼筋垂直方向或斜向發(fā)展。產(chǎn)生超載裂縫的原因，往往是施工階段在構(gòu)件上不適當(dāng)?shù)厥┘邮┕ず奢d或者是上部建筑過(guò)早施工。另外，溫度應(yīng)力影響也是原因之一。

　?、浅两盗芽p：因地基差異沉降或構(gòu)件接合不良、剪應(yīng)力超過(guò)設(shè)計(jì)強(qiáng)度而產(chǎn)生的一種砼裂縫，多見(jiàn)于填土地基、樁基沉降不均勻的各種基礎(chǔ)與墻體。這種裂縫一般與地面垂直，或成30°~40°角方向發(fā)展，寬度因荷載大小而異，與成降值成比例。沉降裂縫危害極大，并且極難處理。因此必須在設(shè)計(jì)上采取有效措施，施工、使用中也要加強(qiáng)觀測(cè)、監(jiān)視。

　?、三斄蚜芽p：施工階段因配料、攪拌、澆筑、養(yǎng)護(hù)等各環(huán)節(jié)的操作不當(dāng)均能產(chǎn)生，其中以養(yǎng)護(hù)環(huán)節(jié)為關(guān)鍵。裂縫成龜殼狀或散射狀，無(wú)規(guī)律，長(zhǎng)度、寬度也不一致。

　　⑸疏松裂縫：砼澆筑時(shí)因下料不均，致使砼材料離析，或因漏振、過(guò)振而產(chǎn)生的疏松狀態(tài)裂縫。如果它延續(xù)到砼表面，當(dāng)然容易發(fā)現(xiàn)，如果只產(chǎn)生在砼內(nèi)部，則不能直接表現(xiàn)出來(lái)。這種疏松帶長(zhǎng)度不等，視下料或振搗情況而異。

　　二、 裂縫的成因

　　砼裂縫成因很多，但可以主要?dú)w納為以下幾點(diǎn)：

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　　收縮是砼的一個(gè)主要特性，對(duì)砼的性能有很大影響。由于收縮而產(chǎn)生的微觀裂縫一旦發(fā)展，則有可能引起結(jié)構(gòu)物的開(kāi)裂、變形甚至破壞。

　　⑵溫度應(yīng)力

　　砼內(nèi)的水泥在水化反應(yīng)中散出大量熱量，使砼升溫，并與外部氣溫形成一定的溫差，從而產(chǎn)生溫度應(yīng)力。其大小與溫差有關(guān)，并直接影響到砼的開(kāi)裂及裂縫寬度。

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　　從實(shí)踐中觀察到，配筋間距大，配筋率小的砼結(jié)構(gòu)開(kāi)裂多，無(wú)筋砼比有筋砼開(kāi)裂多。

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　　配合比設(shè)計(jì)不當(dāng)直接影響砼的抗拉強(qiáng)度，是造成砼開(kāi)裂不可忽視的原因。配合比不當(dāng)指水泥用量過(guò)大，水灰比大，含砂率不適當(dāng)，骨料種類不佳，選用外加劑不當(dāng)?shù)?，這幾個(gè)因素是互相關(guān)聯(lián)的。

　　有關(guān)試驗(yàn)資料顯示：用水量不變時(shí)，水泥用量每增加10%，混凝土收縮增加5%;水泥用量不變時(shí)，用水量每增加10%，混凝土強(qiáng)度降低20%，混凝土與鋼筋的粘結(jié)力降低10%。

　?、绅B(yǎng)護(hù)條件

　　養(yǎng)護(hù)是使砼正常硬化的重要手段。養(yǎng)護(hù)條件對(duì)裂縫的出現(xiàn)有著關(guān)鍵的影響。在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下，砼硬化正常，不會(huì)開(kāi)裂，但只適用于試塊或是工廠的預(yù)制件生產(chǎn)， 現(xiàn)場(chǎng)施工中不可能擁有這種條件。但是必須注意到，現(xiàn)場(chǎng)砼養(yǎng)護(hù)越接近標(biāo)準(zhǔn)條件，砼開(kāi)裂可能性就越小。

　　⑹施工質(zhì)量

　　砼澆筑施工中，振搗不均勻，或是漏振、過(guò)振等情況，會(huì)造成砼離析、密實(shí)度差、降低結(jié)構(gòu)的整體強(qiáng)度。砼內(nèi)部氣泡不能完全排除時(shí)，裂縫在鋼筋表面 泡則降低了砼與鋼筋的粘結(jié)力。鋼筋若受到過(guò)多振動(dòng)，則水泥漿在鋼筋周圍密集，也將大大降低粘結(jié)力。

　　這些因素都會(huì)造成砼較大的收縮，致使砼微觀裂縫迅速擴(kuò)展，形成宏觀裂縫。

　　三、 砼裂縫預(yù)防措施

　　根據(jù)砼裂縫成因，采取適當(dāng)措施進(jìn)行預(yù)防要比事后補(bǔ)救有效的多。也就是說(shuō)采取以防為主的方法，歸納起來(lái)，可以從以下幾個(gè)方面著手：

　　⑴設(shè)計(jì)

　　在設(shè)計(jì)上要注意到那些容易開(kāi)裂的部位，如深基與淺基、高低跨處等，應(yīng)考慮到由于地基的差異沉降或結(jié)構(gòu)原因而引起的薄弱環(huán)節(jié)，在設(shè)計(jì)中加以解決。在構(gòu)件截面允許、配筋率不變而且澆筑方便的條件下，鋼筋直徑越細(xì)、間距越小則對(duì)預(yù)防開(kāi)裂越有利。

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　　良好的施工方案與預(yù)防、控制裂縫有很大的關(guān)系。施工方案主要應(yīng)確定一定澆筑量、施工縫間距、位置及構(gòu)造、澆筑時(shí)間、運(yùn)輸及振搗等。一次澆筑長(zhǎng)度由垂直施工縫分割，最好是設(shè)置在變截面處或承受拉、剪、彎應(yīng)力較小的部位。除控制一次澆筑厚度外，分層位置即水平施工縫留設(shè)位置也應(yīng)加以注意，一般來(lái)說(shuō)，因盡量留在變截面處，或遠(yuǎn)離受拉鋼筋部位而設(shè)在砼的受壓區(qū)，確定澆筑時(shí)間的原則應(yīng)盡量避開(kāi)炎熱天氣和晝夜溫差大的日子。如果必須在夏季施工，則應(yīng)采取材料降溫措施來(lái)控制砼入模溫度。

　?、鞘┕べ|(zhì)量

　　由于施工質(zhì)量原因而產(chǎn)生的裂縫發(fā)生率在95%以上。如果在施工階段控制住了裂縫，則在使用階段開(kāi)裂的可能性就很小了。因此，施工階段是裂縫預(yù)防的主要階段，在施工階段要注意以下幾個(gè)問(wèn)題：首先砼要有合適的配合比，選擇合適的配合比，不僅要滿足強(qiáng)度要求、施工要求，還要從防止產(chǎn)生裂縫的需要出發(fā)。適當(dāng)?shù)剡x擇好水灰比，在滿足強(qiáng)度要求的原則下，盡可能減少水泥用量。其次鋼筋的成型和模板安裝位置要準(zhǔn)確、牢固，以免施工中變形。鋼筋上的污物和氧化鐵皮要清除，以免影響粘結(jié)力。第三是澆筑、振搗操作合理，特別是振搗操作技術(shù)，往往不被人們重視。過(guò)分地振搗對(duì)砼均勻性有害，振搗不足也不能保證砼應(yīng)有的密實(shí)度，要恰到好處。

　　⑷養(yǎng)護(hù)

　　養(yǎng)護(hù)的目的是使砼正常硬化，強(qiáng)度增長(zhǎng)，不受或少受外界影響。技術(shù)關(guān)鍵是設(shè)法使砼溫度級(jí)慢慢下降到接近外界氣溫，縮小降溫過(guò)程中的溫差。以便減小溫度應(yīng)力，阻力裂縫的產(chǎn)生。

　　常規(guī)養(yǎng)護(hù)方法是噴水，對(duì)一般砼結(jié)構(gòu)，減小表面收縮，防止龜裂是可行的。大體積砼由于塊體內(nèi)外溫度不一致，強(qiáng)度增長(zhǎng)不同，常常是在強(qiáng)度增長(zhǎng)慢的表面開(kāi)裂，其養(yǎng)護(hù)就不能只滿足于用常規(guī)方法。具體說(shuō)，盡量晚拆模，拆模后要立即覆蓋或及時(shí)回填，避開(kāi)外界氣候的影響，養(yǎng)護(hù)期應(yīng)以砼強(qiáng)度增長(zhǎng)最快的階段為準(zhǔn)，即7至28天，最好能長(zhǎng)些。

　　四、 砼裂縫常見(jiàn)修補(bǔ)方法

　?、艍毫ψ{法修補(bǔ)裂縫

　　a.機(jī)械動(dòng)力法：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。

　　b.低壓注漿法：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。

　?、崎_(kāi)槽填補(bǔ)法修補(bǔ)裂縫

　　沿砼裂縫開(kāi)鑿成槽，用聚合物水泥砂漿將其填補(bǔ)封閉的方法稱為開(kāi)槽填補(bǔ)修補(bǔ)法。適用于結(jié)構(gòu)允許開(kāi)槽而寬度較大但數(shù)量不多的裂縫，如墩臺(tái)或路面砼的裂縫。

　?、峭磕し忾]法修補(bǔ)裂縫

　　在砼表面涂刷防水涂膜以封閉微細(xì)裂縫的修補(bǔ)方法稱涂膜封閉法，適用于寬度小于0.2mm的微細(xì)裂縫的修補(bǔ)。