分析水泥混凝土裂縫成因及處理方法

夏 琰

（河南中原路橋建設(shè)〈集團(tuán)〉有限公司 河南 南陽(yáng) 473000）

分析水泥混凝土裂縫成因及處理方法

夏 琰

（河南中原路橋建設(shè)〈集團(tuán)〉有限公司 河南 南陽(yáng) 473000）

混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫是不可避免的。本文從多方面詳細(xì)論述了砼裂縫的成因，并從設(shè)計(jì)，材料，現(xiàn)場(chǎng)施工方面提出了裂縫控制措施，最后簡(jiǎn)單介紹了裂縫出現(xiàn)后的處理方法。

裂縫；成因；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，混凝土開裂可以說(shuō)是“常發(fā)病”和“多發(fā)病”，經(jīng)常困擾著工程技術(shù)人員。其實(shí)，如果采取一定的設(shè)計(jì)和施工措施，很多裂縫是可以克服和控制的。為了進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的認(rèn)識(shí)，盡量避免工程中出現(xiàn)危害較大的裂縫，本文盡可能對(duì)混凝土、裂縫的種類和產(chǎn)生的原因作較全面的分析，并總結(jié)出一系列的控制方法，以方便設(shè)計(jì)、施工單位參考，達(dá)到防范于未然的作用。

1 混凝土裂縫的分類

裂縫的種類按裂縫產(chǎn)生的原因,可將混凝土裂縫分為兩種：（1）由荷載產(chǎn)生的應(yīng)力引起的裂縫；（2）由變形變化引起的裂縫。據(jù)有關(guān)調(diào)查資料表明,工程結(jié)構(gòu)中由于變形變化引起的裂縫約占80%,受外荷載引起的裂縫約占20%。荷載裂縫處于運(yùn)動(dòng)和不穩(wěn)定擴(kuò)展?fàn)顟B(tài),應(yīng)考慮加固和補(bǔ)救等措施。變形裂縫主要是因溫度濕度變化、收縮與膨脹、不均勻沉降等原因引起的裂縫,當(dāng)裂縫出現(xiàn)后內(nèi)應(yīng)力得到釋放,這種裂縫可用切割橫向伸縮縫的方法來(lái)防范。

2 形成裂縫的主要原因

混凝土裂縫成因很多，但主要有以下幾點(diǎn)：

2.1 混凝土的收縮：收縮是混凝土的一個(gè)主要特性，對(duì)混凝土的性能有很大影響。由于收縮而產(chǎn)生微觀裂縫一旦發(fā)展，則有可能引起結(jié)構(gòu)物的開裂、變形甚至破壞。

2.2 溫差：水泥在水化反應(yīng)中散出大量熱量，使混凝土升溫，并與外部氣溫形成一定的溫差，從而產(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裂及裂縫寬度。

2.3 缺筋：從實(shí)踐中觀察到，配筋間距大，配筋率小的混凝土結(jié)構(gòu)開裂多，無(wú)筋的混凝土比有筋開裂多。

2.4 混凝土材料及配合比：配合比不當(dāng)指水泥用量大，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。配合比設(shè)計(jì)不當(dāng)直接影響砼的抗拉強(qiáng)度，是造成混凝土開裂不可忽視的原因。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%。

2.5 施工質(zhì)量：混凝土澆筑施工中，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?；炷羶?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)

2.6 早期養(yǎng)護(hù)：實(shí)踐證明，混凝土常見的裂縫，大多數(shù)是不同深度的表面裂縫，其主要原因是溫度梯度造成的，如寒冷地區(qū)的溫度驟降等，這種裂縫一般出現(xiàn)在澆筑后3～5天，初期出現(xiàn)的裂縫很細(xì)，隨著時(shí)間的變化而繼續(xù)擴(kuò)大，甚至達(dá)到貫穿的情況，因此說(shuō)混凝土的保溫對(duì)防止表面早期裂縫尤其重要。防止混凝土內(nèi)外溫度差及混凝土表面梯度，防止表面裂縫，防止混凝土超冷，應(yīng)該盡量使混凝土施工期的最低溫度不低于混凝土使用期的穩(wěn)定溫度，防止老混凝土過(guò)冷，以減少新老混凝土間的約束。混凝土的早期養(yǎng)護(hù)。主要目的在于保持適宜的溫濕條件(適宜的溫濕度條件是相互關(guān)聯(lián)的，混凝土的保溫措施也常常有保濕的效果)，一方面使混凝土免受不利溫濕度變形的侵襲，防止有害的冷縮和干縮；另一方面使水泥水化作用順利進(jìn)行，以期達(dá)到設(shè)計(jì)的強(qiáng)度和抗裂能力

3 預(yù)防混凝土裂縫的措施

根據(jù)混凝土裂縫成因，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：

3.1 科學(xué)設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)上要注意到那些容易開裂的部位，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)防開裂越有利。

3.2 精心施工

混凝土施工時(shí)內(nèi)部應(yīng)適當(dāng)預(yù)留一些孔道，在內(nèi)部通循環(huán)冷水或冷氣冷卻，降溫速度不應(yīng)超過(guò)0.5℃～1.0℃/h.對(duì)大型設(shè)備基礎(chǔ)可采用分塊分層澆筑（每層間隔時(shí)間5～7d），分塊厚度為1.0～1.5m，以利于水化熱散發(fā)和減少約束作用。當(dāng)混凝土澆筑在巖石地基或厚大的混凝土墊層上時(shí)，在巖石地基或混凝土墊層上鋪設(shè)防滑隔離層（澆二度瀝青膠、撒鋪5mm厚砂子或鋪二氈三油），將底板高低起伏和截面突變處做成漸變化形式，以消除或減少約束作用。此外，還應(yīng)加強(qiáng)混凝土的澆灌振搗，提高密實(shí)度。盡可能晚拆模，拆模后混凝土表面溫度不應(yīng)下降15℃以上。盡量采用兩次振搗技術(shù)，以改善混凝土強(qiáng)度，提高抗裂性。還可根據(jù)具體工程特點(diǎn)，采用UEA補(bǔ)償收縮混凝土技術(shù)。

3.3 確保質(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，則在使用階段開裂的可能就很小了。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)生裂縫需要出發(fā)。適當(dāng)在選擇好水灰比，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有的密實(shí)度，要恰到好處。

3.4 細(xì)心養(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。常規(guī)養(yǎng)護(hù)方法是噴水，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。

4 裂縫常見修補(bǔ)方法

4.1 樹脂灌注法

環(huán)氧樹脂是最常見的裂縫灌注材料。它具有較高的機(jī)械強(qiáng)度，并能抵抗混凝土所遇到的大多數(shù)化學(xué)侵蝕，樹脂可以灌入到0.05mm的裂縫。除某些特殊的環(huán)氧樹脂之外，當(dāng)裂縫是活動(dòng)的、有滲漏的、不能干透的或者裂縫數(shù)量極多時(shí)，通常不易采用樹脂灌注法。

4.2 聚合物浸入法

A低粘度的液態(tài)樹脂可用來(lái)密封路面、橋面的不小于0.1mm的裂縫。將樹脂涂刷到表面上，或者在水平表面上沿裂縫構(gòu)筑臨時(shí)的堤圍，使樹脂溢于裂縫表面。

B更適合封閉多重?zé)o規(guī)則表面裂縫。先將裂縫表面密封，抽去真空，使裂縫中和孔隙中的空氣全部排除。再在大氣壓力下用純環(huán)氧樹脂漿料注入裂縫表面中。

4.3 釘合法

當(dāng)必須恢復(fù)主裂縫斷面的抗拉強(qiáng)度時(shí)，使用釘合法比較適宜。特別比較適宜在不會(huì)損壞周圍結(jié)構(gòu)的場(chǎng)合下用來(lái)鎖閉活動(dòng)裂縫。用相對(duì)薄而長(zhǎng)的金屬“縫合U形釘”跨過(guò)裂縫嵌入事先開好的槽溝中，用無(wú)收縮砂漿或者環(huán)氧樹脂基粘合劑來(lái)固定。

夏琰（1967—），男，河南南陽(yáng)人，大學(xué)本科學(xué)歷，中共黨員，現(xiàn)工作于河南省南陽(yáng)市公路工程處，先后參與了《南陽(yáng)大橋混凝土施工新工藝》及《灌河橋伸縮縫新工藝研究》等多項(xiàng)科研成果，并有多篇論文發(fā)表。

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