大型混凝土構筑物裂縫產生的原因及防治措施探討

摘 要：砼結構的裂縫是難以避免的，對結構裂縫的一般處理方法進行分析介紹。

關鍵詞：砼結構；裂縫處理；原因分析；具體措施

1 裂縫情況調查

對己出現裂縫情況的調查是獲得第一手資料，用以分析推斷裂縫產生的原因，并判斷裂縫是有害或無害的，有無處理的必要及選擇何種修補、加固補強的處理措施，其調查內容主要有：

（1）裂縫的分布現狀：裂縫形式、所在位置、長度、寬度、深度是否是貫穿開裂；

（2）裂縫出現及發展情況：發現裂縫出現的時間、開裂及發展過程、裂縫展開速度等；

（3）裂縫對建筑物的影響程度：是否滲漏水、對鋼筋銹蝕造成的影響程度、外觀影響等；

（4）設計資料：施工圖紙文件、設計變更、竣工圖紙、結構設計計算資料等；

（5）施工情況：原材料及砼包括：粗細骨料的品種、產地、規格、顆粒級配、含泥量及針片狀、空隙率、有害物質含堿量等；摻合料種類、細度等級和摻量；外加劑的種類、用量、同水泥的相容性；用水量及水質；水泥的品種、用量、強度等級及檢驗的相關資料；拌合物的用水量、坍落度、流動性、泌水、粘聚性初凝時間等。砼的設計配合比及施工配合比；攪拌機型號、容量、攪拌時間、出機坍落度；運輸機械及停置時間；砼成形澆筑：入模溫度、分層厚度、澆筑方向、振搗順序、施工縫的留置和處理、表面的壓抹、覆蓋及養護等。同時還要調查模板是否下沉變形、地基下沉變形、砼澆筑時的環境，風速、溫濕度、下雨等影響因素。

2 原因分析及推斷

2.1 采用原材料及施工期間產生裂縫的主要原因分析

（1）原材料方面：水泥存放時間長、受潮產生凝結、非正常膨脹、水化熱高；骨料連續級配不均勻、含泥量大、骨料表面含堿；摻合料比例過大、細度不達標；外加劑摻量過大或過小、與水泥或摻合料的相容性不好。混凝土初凝的塑性和沉降收縮、硬化過程中缺水產生的干燥、水化和自身收縮、砼硬化后期的溫度體積變化、碳化、干濕體積變化等。

（2）施工控制方面：原材料、外摻合料、外加劑摻量不準；攪拌時間過長或不足、拌合物不均勻、任意加水；運輸停置時間長、泵送輸不出加生水改變砼的水灰比；澆筑順序不當、入模速度快、攤鋪分層過厚、振搗不及時過振或漏振、施工縫處理不當；養護不到位末及時覆蓋保濕或保溫、早期失水補充不及時、在強度很低時過早上人或吊裝材料、造成砼結構的內傷。

2.2 砼自身在環境中變化的原因分析

（1） 沉降收縮：發生在砼硬化過程前的塑性階段，當下沉的固體顆粒遇到水平鋼筋或受側模板的阻礙時，就會與周圍的砼形成沉降差，在砼頂部表面形成塑性沉降裂縫。

（2） 塑性收縮：砼在澆筑振搗后開始凝結硬化，拌合物表面在自然環境下水分也較快蒸發，內部水分不斷向表面遷析，形成砼在塑性階段體積的微小收縮。

（3） 干燥收縮：這種收縮發生在砼的硬化過程中，由于失水而逐漸干燥產生的水泥石體積收縮。

（4）自身收縮：水泥漿在模板內形成所需要的形狀后，與外界無質量交換時，由于拌合物中水的不斷減少，微毛細管中水分形成凹液面產生負壓，導致砼自身收縮。

（5） 水化收縮：水泥水化反應生成水化物的體積小在反應前水泥與水的體積，絕對體積減少。

（6）碳化收縮：Ca(OH)₂和CO₂結合，生成CaCO₃，其密度變大但體積縮小。

（7）干濕對體積變化的影響：砼硬化后在高濕環境下會因水過多而膨脹，干燥失水后體積產生收縮。

（8）溫度對體積變化的影響：水泥遇水后產生水化熱導致砼體積膨脹，溫度降低則體積縮小。

3 外表面修補處理方法

3.1 表面處理

當裂縫寬度<0.2mm及以下時，鋼筋未受到浸蝕時用表面處理措施進行處理。主要用來提高結構的防水、防止裂縫的擴大、延長結構的耐久性。這種表面處理措施的不足是砂漿無法深入到裂縫內部，不能徹底對裂縫補好，對于裂縫寬度有變化的，應采用有彈性的材料填充，大面積處理時應注意防止空鼓、起皮、防裂，加強早期的保濕防護。施工前先用鋼絲刷清除修補部位表面的污染，并打毛表面用壓力水沖洗干凈，處理時表面干燥均勻涂刷修補材料；處理用材料根據建筑物所處環境位置縫的形狀而定，可用水泥素漿、水泥砂漿、彈性涂膜防水、聚合物砂漿等。由于是薄層施工，對修補后表面的保濕很重要。

3.2 灌漿處理

灌漿處理是將水泥類材料或環氧樹脂在一定壓力下注入到裂縫的內部深處，填滿縫隙。為保證注漿效果，必須采用壓力達到縫的內部空隙。壓力灌漿法分為高壓和低壓兩種。用低壓注入時其用量可以控制，裂縫不會因壓力過大而加寬，修補材料易于滲入到縫隙內部，適用于裂縫寬度較窄、深度較淺的裂縫。對于裂縫較寬、深度較深的裂縫，低壓力無法達到深度范圍，必須采用高壓力注漿才可將漿伸入到內部達到目的。高壓注入時如壓力過大，可能會導致裂縫寬度增加，注意控制壓力不宜過大。

3.3 填充處理

填充法適合于修補比較寬的裂縫，即寬度>0.5mm的縫，施工前沿裂縫鑿成八字型，沖洗干凈再填充修補材料。如鋼筋己出現銹蝕時，應將鋼筋除銹并經防銹處理后再填充修補。

4 加固補強處理方法

4.1 粘結鋼板法

粘結鋼板法加固是常對鋼筋用量不足時采用。施工時將鋼板作為補強用材料，通過結構膠粘結在需要加固的表面處。一般粘貼在構件的側面，使其與砼結構件形成一體共同受力，以提高結構體的承載力。粘結鋼板法使用的材料主要是鋼板和結構膠。

4.2 粘貼碳纖維布法

粘貼碳纖維布的方法加固，是使用碳纖維配套樹脂將碳纖維布作為補強材料粘貼在砼構件表面，同構件成為一個整體共同承擔結構的荷載。粘貼碳纖維布方法與粘貼鋼板的加固機理基本相似，但更高強效果好，施工簡捷方便，具有極好的耐腐蝕性和耐久性。

4.3 預應力法

采用預應力方法是借助所施加的預應力，來減少構件中的拉應力，結構件施加壓應力，使裂縫閉合或減少裂縫的寬度，增加結構件的承載能力和剛度。預應力法不僅可以用于局部加固補強，還可以改變構件或整個結構的受力狀態，但要有相應設備，施工過程比較復雜。

4.4 增大截面積法

在己有的構件外部補澆砼，使其增大截面積以提高承載力。施工時必須注意新舊砼的粘結強度，使其粘結牢固成為一體。

4.5 包鋼加固法

是采用不同型號的型鋼，在結構件的外部或四周焊接加固，這種方法用于柱、梁的加固較多，由于某種原因柱、梁截面較小而采取包鋼方法加固，其同構件接觸的效果較好，對提高承載力效果明顯，但要注意對鋼材的防腐蝕保護問題。

參考文獻

[1] 王宗昌，王曉菊.實用建筑施工技術(第二版) [M].北京：中國計劃出版社，2004.

[2]吳中偉，廉慧珍.高性能混凝土[M].北京:中國鐵道出版社，1999.

[3]馮乃謙.實用混凝土大全[M].北京:科學出版社，2001.