混凝土裂縫對結構耐久性的影響和預防處理

張妍青 白翔宇 蔡韓英

0 引言

混凝土結構是基本建設中最廣泛應用的結構形式。由于混凝土碳化、凍融、裂縫等因素導致混凝土結構中鋼筋銹蝕、混凝土順筋脹裂和剝落等破壞，已成為混凝土結構耐久性降低的原因。混凝土結構在使用過程中由于各種因素出現的裂縫不僅影響到結構的表觀質量，嚴重時直接影響到結構的耐久性并威脅到人類的生命財產安全。

引起結構耐久性降低和失效的原因存在于結構的設計、施工和維護等方面。混凝土結構裂縫在施工中產生的情況較為普遍，為避免有害裂縫的出現，確保工程質量，施工中應盡可能采取有效的技術措施控制或減少裂縫，使結構裂縫的數量和寬度盡量減少減小。

1 混凝土裂縫產生的原因

混凝土結構裂縫的主要原因見表 1。

2 混凝土裂縫的分類

混凝土裂縫按照產生原因不同分為干縮裂縫、塑性裂縫、沉降裂縫、溫度裂縫等。

2.1 干縮裂縫

干縮裂縫一般出現在混凝土結構澆筑或養護后，由于混凝土結構內外的水分蒸發速度快慢不同而引起的。裂縫為表面性，寬度較細，其走向縱橫交錯且沒有規律。

2.2 塑性裂縫

塑性裂縫一般出現在混凝土澆筑施工的初期，由于結構自身與周圍環境溫度差距懸殊，或自身溫度過高造成混凝土產生急劇收縮而導致開裂。塑性裂縫屬于干縮裂縫的一種，是常見的裂縫，多在表面出現，形狀不規則、長短寬窄不一、呈龜裂狀。

2.3 沉降裂縫

沉降裂縫是在結構施工過程中由于回填土不實而造成結構地基土松軟或地基的不均勻沉降而引起混凝土結構的裂縫。沉降裂縫多貫穿到結構內部，一般沿與地面垂直或呈 30°～45°角。

表1 混凝土結構裂縫主要原因分類

2.4 溫度應力裂縫

溫度應力裂縫是在混凝土結構硬化期間內，由于釋放大量的熱量，導致內部溫度不斷升高，結構內外溫差而引起的裂縫。裂縫只在接近表面較淺的范圍出現，表面層以下結構仍保持完整。表面溫度裂縫走向無一定規律性。

3 混凝土裂縫的預防措施

通過對混凝土裂縫成因的分析，針對不同的裂縫從不同的方面進行混凝土裂縫的預防。

3.1 干縮裂縫

1)嚴格控制砂石含泥量，避免使用過量粉砂;2)設置合理的收縮縫;3)控制混凝土施工過程中的振搗，以提高混凝土抗拉強度，減少收縮量;4)通過加強混凝土早期養護，適當延長養護時間;5)改變結構周圍環境，嚴格控制環境的濕度。

3.2 塑性裂縫

1)改變混凝土配制過程中的水灰比和水泥用量，選擇級配良好的石子，減小空隙率和砂率;

2)控制施工工藝，振搗密實，以減少收縮量，提高混凝土抗裂度;

3)加強結構的養護工作;

4)保持結構周圍環境的濕度。

3.3 沉降裂縫

1)控制模板拆除的時間，并注重拆模的前后順序;2)通過控制結構的施工工藝，在施工中進行必要的夯實和加固;3)防止混凝土施工澆筑過程中地基被水浸泡;4)在寒冷地區搭設模板時要采取一定的防凍措施。

3.4 溫度應力裂縫

1)控制混凝土自身的配制，通過選擇合適的水泥，級配良好的骨料等方法;2)控制施工工藝，如回填土工程應立即在基礎混凝土拆模后進行;3)改善施工中結構周圍環境。如避開炎熱天氣澆筑大體積混凝土;必須在熱天澆筑時，可采用冰水或深井涼水拌制混凝土，或設置簡易遮陽裝置，并對骨料進行噴水預冷卻，以降低混凝土攪拌和澆筑的溫度;在寒冷季節，混凝土表面應采取保溫措施。

4 混凝土裂縫的確定及處理方法

混凝土裂縫的防治措施可以將裂縫的出現推遲或減少，但是混凝土初始缺陷的存在使得混凝土帶裂縫工作，因此對混凝土裂縫的補救是一項迫切重要的工作。隨著施工技術的發展和經驗積累，現在混凝土裂縫修補的方法有很多。要鑒別其裂縫是否需要處理，然后選擇合理的處理方法。

4.1 處理混凝土裂縫應遵循的原則

1)查清情況:主要應查清建筑結構的實際情況、裂縫現狀和發展變化情況。

2)鑒別裂縫性質:根據前述內容確定裂縫性質是處理的必要前提，對原因與性質一時不清的裂縫，只要結構不會惡化，可以作進一步觀測或實驗，待性質明確后再作適當處理。

3)明確處理目的:根據裂縫的性質和使用要求確定處理目的。例如:封閉保護或補強加固。

4)確定結構安全:對危及結構安全的裂縫，必須認真分析處理，防止產生結構破壞倒塌的惡性事故，并采取必要的應急防護措施，以防事故惡化。

5)滿足使用要求:除了結構安全外，應注意結構構件的剛度、尺寸、空間等方面的使用要求，以及氣密性、防滲漏、潔凈度和美觀方面的要求等。

6)保證一定的耐久性:除了考慮裂縫寬度、環境條件對鋼筋銹蝕的影響外，應注意補修的措施和材料耐久性能問題。

7)確定合適的處理時間:如有可能最好在裂縫穩定后處理;對隨著環境條件變化的溫度裂縫宜在裂縫最寬時處理;對危及結構安全的裂縫應盡早處理。

8)防止不必要的損傷:如對既不危及安全，又不影響耐久性的裂縫，避免人為的擴大后再修補，造成一條縫變成兩條的后果。

9)改善結構使用條件，消除造成裂縫的因素:其是防止裂縫修補后再次開裂的重要措施。如卸載或防止超載，改善屋面保溫隔熱層的性能等。

10)處理方法可行:不僅處理效果可靠，而且要切實可行，施工方便、安全、經濟合理。

11)滿足設計要求，遵守標準規范的有關規定。

4.2 混凝土裂縫處理方法

1)表面修補法。常用的方法有壓實抹平、涂抹環氧粘結劑、噴涂水泥砂漿或細石混凝土、壓抹環氧膠泥、環氧樹脂粘貼玻璃絲布、增加整體面層、鋼錨栓縫合等。

2)局部修復法。常用的方法有充填法、預應力法，部分鑿除重新澆筑混凝土等。

3)水泥壓力灌漿法。適用于縫補寬度不小于 0.5mm的穩定裂縫。

4)化學灌漿法。適用于灌入縫寬不小于 0.05mm的裂縫。

5)減少結構內力。常用的方法有卸荷或控制荷載、設置卸荷結構、增設支點或支撐、改簡支梁為連續梁等。

6)結構補強法。常用的方法有增加鋼筋、加厚板、外包鋼筋混凝土、外包鋼、粘貼鋼板、預應力補強體系等。

7)改變結構方案，加強整體剛度。

8)其他方法。常用方法有拆除重做，改善結構使用條件，通過試驗或分析論證不處理等。

通過對混凝土裂縫原因的研究，將對增強結構的耐久性提供強有力的保證。通過控制施工和采取各種措施，預防混凝土裂縫的產生甚至減少混凝土的裂縫都是能夠實現的，勢必對混凝土耐久性以及提高混凝土結構的服役年限產生重要意義。

[1] 金偉良，趙羽習.混凝土結構耐久性[M].北京:科學出版社，2002:9.

[2] 向 格.混凝土裂縫的產生原因與修補方法[J].交通世界，2009(6):21-23.

[3] 杜 飛.混凝土結構裂縫的成因及預防探討[J].山西建筑，2009，35(2):159-160.

[4] 余文暉.混凝土裂縫的防治措施探討[J].現代商貿工業，2009(11):53-55.