混凝土結構裂縫及其處理

　　許多鋼筋混凝土結構在施工和使用過程中。常出現不同程度、不同形式的裂縫，既是建筑工程中十分常見的現象，也是長期困擾著建筑工程技術人員的技術難題。裂縫的出現和發展，不僅影響建筑物的外觀，還可以引起結構滲漏、混凝土保護層的脫落，加劇混凝土碳化，導致混凝土化學腐蝕和鋼筋銹蝕加快，降低構件的承載能力，影響結構的安全性、使用性和耐久性，嚴重者將會威脅到人們的生命和財產安全。
　　1　鋼筋混凝土結構裂縫形成的原因
　　1.1結構設計方面
　　(1)構件承載力不足。由于對構件傳力方向、受力特點不明確而導致結構設計計算存在錯誤，致使鋼筋混凝土構件中受力鋼筋數量過少、構件抗剪強度不夠、構件剛度不足而在應力最大位置附近產生裂縫。
　　(2)地基不均勻沉降。建筑物的形狀及剛度不同、地基土質存在差異時，如果基礎設置不當可造成地基不均勻沉降，在結構中產生較大的附加應力，可導致在上部結構中的墻面、梁、板和柱內產生裂縫。
　　(3)材料性能不能充分發揮。在結構設計中盲目追求使用高強度混凝土而不是使用高性能混凝土，特別是對強度要求不高、而對抗滲性能要求較高的一些結構，如地下室的底板及墻壁，給水管道等，混凝土設計強度等級往往達到C60，其后果就是使水泥用量大幅度提高，然而水泥用量的增加，水泥在水化時產生的水化熱也大幅度提高，造成干燥收縮和溫度收縮增大，引起混凝土開裂。同時，混凝土強度提高，混凝土彈性模量增大，徐變系數減小，使混凝土的抗裂性減小，加劇混凝土開裂。
　　1.2混凝土施工工藝方面
　　(I)原材料選用不當。混凝土是一種復合材料，材料選用不合理，不僅對混凝土的性能有直接影響，而且還可以影響到混凝土的施工操作，導致混凝土開裂。
　　(2)混凝土配合比不合理。水灰比過大可導致混凝土拌合物和易性降低，出現離析分層，硬化后在混凝土內部產生裂縫。
　　(3)混凝土施工操作不當。施工單位在進行混凝土施工操作時，因混凝土澆筑順序及方法不合理，施工速度過快、振搗不充分，模板沉陷及移動、鋼筋保護層過大或過小，施工技術措施不當、過早地加荷或施工超載均會導致混凝土內部出現裂縫。
　　1.3混凝土養護方面
　　混凝土澆筑后會發生各種收縮，致使混凝土產生開裂，其中溫度收縮和干燥收縮是導致混凝土開裂的主要原因。
　　(1)溫度收縮。建筑物在正常使用過程中因所處季節不同，受不均勻收縮影響而產生溫度應力。新拌混凝土在施工過程中由于其內部發生化學反應，溫度很快上升，導致混凝土結構內外產生較大溫差，內部產生壓應力，外部產生拉應力。當拉應力大干混凝土抗拉強度時，很容易在混凝土結構內部產生開裂。
　　(2)干燥收縮。混凝土在硬化過程中，隨著水泥水化反應的不斷進行，混凝土表面濕度變化較大。水從水泥漿的毛細孔向外蒸發時會對毛細孔壁造成壓力，水泥石在這種壓力作用下體積產生收縮，引起混凝土開裂。
　　2　鋼筋混凝土結構裂縫的處理
　　鋼筋混凝土結構出現裂縫后，會降低結構的耐久性和影響建筑物的正常使用，因此要根據裂縫形成的原因、裂縫的性質、裂縫的寬度和長度是否超過國家規范要求，采取有效的處理措施及時進行修補，以保證建筑物的安全使用。
　　2.1表面修補法
　　表面修補法主要適用于穩定和對結構承載能力沒有影響的表面裂縫處理。通常的處理措施是在裂縫的表面涂抹水泥漿、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繼續開裂，也可以采用在裂縫的表面粘貼玻璃纖維布、增加整體面層、鋼錨栓縫合等措施。施工時應先清理混凝土表面附著污物，再用所選修補材料進行處理。
　　2.2灌漿、填充封堵法
　　灌漿法又分水泥壓力灌漿和化學灌漿，是利用壓力設備將各種膠結材料壓入混凝土結構裂縫深部，膠結材料硬化后與混凝土形成一個整體，達到恢復結構整體性、耐久性及防水性的目的。常用的膠結材料有水泥漿、環氧樹脂、甲基丙烯酸酯、聚氯酯等化學材料。該方法適用干裂縫寬度較大(裂縫寬度≥0.5mm)、深度較深的裂縫修補。
　　填充法是沿裂縫將混凝土開鑿成“U”型或“V”型槽，在槽中嵌填塑性或剛性止水修補材料，達到恢復耐久性及防水性，以及部分恢復結構整體性的目的。常用的塑性修補材料有聚氯乙烯膠泥、塑料油膏、丁基橡膠等；常用的剛性止水修補材料為聚合物水泥砂漿。該方法適用于裂縫數量少但裂縫寬度較大(裂縫寬度>0.5mm)及鋼筋銹蝕所產生的裂縫修補。
　　2.3結構加固法
　　當裂縫影響到混凝土結構的整體性、承載力時，除應對裂縫進行必要的修補處理外，還應采用結構加固法對結構進行加固處理，常用加固方法有加大混凝土結構的截面面積，在構件的角部外包型鋼、采用預應力法加固、粘貼鋼板加固、增設支點加固以及噴射混凝土補強加固，以增加結構整體剛度。
　　2.4混凝土置換法
　　混凝土置換法是處理嚴重損壞混凝土的一種有效方法，此方法是先將損壞的混凝土剔除，然后再置換入新的混凝土或其他材料。常用的置換材料有：普通混凝土或水泥砂漿、聚合物或改性聚合物混凝土或砂漿。
　　2.5電化學防護法
　　電化學防腐是利用施加電場在介質中的電化學作用，改變混凝土或鋼筋混凝土所處的環境狀態，鈍化鋼筋，以達到防腐的目的。陰極防護法、氯鹽提取法、堿性復原法是化學防護法中常用而有效的三種方法。這種方法的優點是防護方法受環境因素的影響較小，適用鋼筋、混凝土的長期防腐，既可用于已裂結構也可用于新建結構。
　　2.6仿生自愈合法
　　仿生自愈合法是模仿生物組織對受創傷部位自動分泌某種物質，而使創傷部位得到愈合的機能，在混凝土的傳統組分中加入某些特殊組分(如含粘結劑的液芯纖維或膠囊)，在混凝土內部形成智能型仿生自愈合神經網絡系統，當混凝土出現裂縫時分泌出部分液芯纖維可使裂縫重新愈合。
　　3　結語
　　雖然鋼筋混凝土結構中的裂縫是難以完全避免的，是各種因素共同作用的結果，但是我們如果在選材時能夠保證各種材料質量，不采用含泥量、含粉量大的砂石。在結構設計時采取適當的構造措施及合理地設置收縮縫；在施工過程中嚴格控制混凝土配合比，合理確定外加劑的品種和摻置，優化施工工藝，注意施工溫度。避免高溫作業，鋼筋綁扎時保證間距均勻，保證受力平衡；在養護過程中能注重混凝土早期養護，就可以對裂縫的寬度和發展進行有效控制。裂縫處理時，應結合裂縫性質、施工工藝、地理環境以及材料條件，采取有針對性的、合理的補救措施進行修補，保證結構的正常使用性能及耐久