混凝土結構裂縫原因及其修補方法淺談＊

崔宏 張莉

民用建筑混凝土結構出現裂縫是極為普遍的現象,裂縫修補主要以恢復結構材料的防水性及耐久性為目的,也有從維護人身安全及注重美觀的角度而進行修補的。在滿足修補的前提下,必須考慮經濟性來決定修補的范圍及修補的規模等。

1 混凝土裂縫的危害

鋼筋混凝土結構是多組分復合材料,在各種條件變化和各種材料變形不一致的情況下,微觀裂縫的產生幾乎是不可避免的,這種細微裂縫如果不擴展或在一定范圍內擴展的話,它對一般的工業與民用建筑的正常使用是不會造成危害的,有害與無害的界限是由結構使用功能決定的。對鋼筋混凝土,特別是有充分構造配筋的鋼筋混凝土出現一定程度的裂縫,不會迅速導致破壞,只是限制裂縫寬度的問題,使其達不到有害程度。但實際使用過程中,鋼筋混凝土結構在荷載作用下或是進一步溫差和干縮的情況下,細微裂縫會開始開展并相互貫通,從而發展成較大裂縫,對結構造成極大的影響,形成危害。常見危害有：

1)影響鋼筋混凝土結構的承載能力;

2)引起鋼筋銹蝕,使保護層崩落;

3)影響鋼筋混凝土結構的正常使用;

4)降低結構剛度,影響建筑物的整體性;

5)影響鋼筋混凝土結構的耐久性能和使用壽命;

6)影響建筑物的美觀;

7)裂縫大的可能使結構或構件徹底報廢,造成工程返工、材料浪費、延遲工期以及較大的經濟損失。

2 混凝土裂縫原因分析

混凝土是由水泥、摻合料、外加劑與水按一定比例配制而成的膠結漿體將分散的砂、石子經攪拌而粘結在一起的氣硬性膠凝材料。它具有較高的抗壓強度和良好的耐久性,但其最顯著的特點就是抗拉強度低、抵抗變形的能力差并容易開裂產生裂縫,給人民的生產生活帶來了不便。

混凝土出現裂縫的原因很復雜,不能一概而論,要研究裂縫,我們要搞清楚什么是裂縫,有哪幾種裂縫。

裂縫是建筑施工中材料由于某種原因或幾種原因共同引起的結構中產生不連續的現象。而混凝土裂縫是指混凝土在溫度和濕度變化的條件下,硬化并產生體積變形,由于各種材料變形不一致,互相約束而產生初始應力,造成在骨料與水泥石粘結面或水泥石本身之間出現肉眼看不見的微觀裂縫。其分布是不規則、不連貫的,但是在荷載作用下或進一步產生溫差、收縮的情況下,裂縫開始發展,并逐漸互相串通,從而出現較大的連貫的肉眼可以看見的裂縫,稱為宏觀裂縫。

混凝土攪拌后是一種不定型的可塑性材料,其中水泥是混凝土增強的主要膠結材料。水泥的化學收縮與水泥的品種、標號、細度、用量及施工工藝有關。一般來說,水泥的標號越高、細度愈大、用量愈多,混凝土的收縮率也就隨之增加?；炷猎诮涍^收縮階段后,總的收縮率應控制在0.05%左右?；炷潦湛s是其固有的物理特性,也是混凝土出現裂縫的根本原因。一般地在工程中出現裂縫的部位不同,產生裂縫的原因也不同。特別是泵送混凝土出現裂縫一般是難以避免的。關鍵在于正確認識、及時處理,將工程質量控制在允許的范圍內。

混凝土裂縫一般可以分為荷載裂縫和變形裂縫。荷載裂縫又可以分為外荷載裂縫和荷載次應力裂縫;變形裂縫也可以分為材料自身變形裂縫和結構變形裂縫。

1)在荷載作用下,結構的強度、剛度或穩定性不夠而出現的裂縫稱為荷載裂縫。這類裂縫主要是由于混凝土早期抗拉強度和彈性模量低,在外部荷載的作用下導致結構變形,從而出現裂縫。

2)由于溫度、收縮、不均勻沉降等所引起的裂縫稱為變形裂縫。這類裂縫是混凝土開裂的主要原因,具體原因如下：

a.混凝土的收縮：收縮是混凝土的一個主要特征,對混凝土的性能有很大影響。由于收縮而產生的微觀裂縫一旦發展,則有可能引起結構的開裂、變形甚至破壞。

b.溫度應力：混凝土內的水泥在水化反應過程中散發出大量熱量,使混凝土升溫,并與外部氣溫形成一定的溫差,從而產生溫度應力,其大小與溫差有關,并直接影響到混凝土的開裂及裂縫的寬度。

c.配筋不足：配筋間距大,配筋率小的混凝土結構開裂多。無筋混凝土比有筋混凝土開裂多。鋼筋的位置也要正確,保護層過大或過小都有可能導致混凝土開裂。

d.混凝土材料及配合比：配合比設計不當,直接影響混凝土的抗拉強度,是造成混凝土開裂不可忽視的原因。配合比不當指水泥用量過大,水灰比大,含砂率不當,骨料種類不佳,選用外加劑不當等,這幾個因素也是互相影響的。

e.養護條件：養護是使混凝土正常硬化的重要手段。養護條件對裂縫的出現有著關鍵的影響。在標準養護條件下,混凝土硬化正常,不會開裂,但是只適應于試塊或是工廠的預制件生產,現場施工中不可能擁有這種條件?，F場混凝土養護越接近標準條件,混凝土開裂的可能性就越小。

f.施工質量：混凝土澆筑施工中,振搗不均勻或是漏振等情況,會造成混凝土離析、密實度差,降低結構的整體強度?；炷羶炔繗馀莶荒芡耆懦龝r,鋼筋表面的氣泡則會降低混凝土與鋼筋的粘結力。鋼筋若受到過多振動,則水泥漿在鋼筋周圍密集,也會大大降低粘結力。

3 鋼筋混凝土裂縫的處理措施

對土木工程中出現的鋼筋混凝土結構裂縫應及時進行處理,以免裂縫進一步開展,影響結構的安全性、適用性和耐久性,鋼筋混凝土結構裂縫處理方法很多,一般主要采用以下幾種：

1)表面覆蓋修補法：表面修補法是一種簡單、常見的修補方法,它主要適用于穩定和對結構承載能力沒有影響的表面裂縫以及深進裂縫的處理。該法適用于裂縫較窄,用以恢復構件表面美觀和提高耐久性時所用,常用的處理措施是在裂縫表面拌水泥漿、環氧膠泥或在混凝土表面涂刷油漆、瀝青等防腐材料,在防護的同時為了防止混凝土受各種作用的影響而繼續開裂,通?？梢圆捎迷诹芽p的表面貼玻璃纖維布等措施,以防止裂縫繼續開裂。

2)低壓化學灌漿、嵌縫封堵法：灌漿法主要適用于對結構整體性有影響或有防滲要求的混凝土裂縫的修補,它是利用壓力設備將水泥漿、環氧樹脂、甲基苯烯酸酯、聚氨酯等膠凝材料壓入混凝土的裂縫中,膠凝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。

嵌縫法是裂縫封堵中最常用的一種方法,它通常是沿裂縫表面鑿成V形或U形槽,在槽中嵌填塑性或剛性止水材料,以達到封閉裂縫的目的。常用的塑性材料有聚氯乙烯膠泥、塑料油膏、丁基橡膠等;常用的剛性止水材料為聚合物水泥砂漿。

4 結語

鋼筋混凝土結構裂縫是影響建筑物滿足安全性、適用性和耐久性的一個非常重要的方面,建筑物的結構或構件常常由于各種不同的原因導致各種裂縫出現,其有害程度是可以控制的。因此加強鋼筋混凝土結構出現裂縫原因的分析是非常重要的,設計、施工、材料等方面因素對鋼筋混凝土結構開裂的影響是相互聯系、相互制約的,必須全面系統的考慮。從裂縫的分類入手,弄清裂縫出現的原因,對裂縫采取措施加以正確的處理,鋼筋混凝土結構裂縫問題將會逐漸得到圓滿的解決。

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