混凝土工程中裂縫形成及預防措施

劉瑋　籍延林

摘 要： 建筑工程施工中混凝土的裂縫問題是一個普遍存在而又難于解決的工程實際問題，其中最常見的要數鋼筋砼構件及磚墻裂縫。本文對混凝土工程中常見的裂縫問題進行了探討分析，提出了預防、處理措施。

關鍵詞： 建筑施工 混凝土裂縫 產生原因 預防措施

一、凝土工程中常見裂縫及預防措施

1.干縮裂縫。

干縮裂縫多出現在混凝土養護結束后的一段時間或是混凝土澆筑完畢后的一周左右。水泥漿中水分的蒸發會產生干縮，且這種收縮是不可逆的。混凝土受外部條件的影響，表面水分損失過快，變形較大；內部濕度變化較小變形較小，較大的表面干縮變形受到混凝土內部約束，產生較大拉應力而產生裂縫。干縮裂縫通常會影響混凝土的抗滲性，引起鋼筋的銹蝕影響混凝土的耐久性，在水壓力的作用下會產生水力劈裂影響混凝土的承載力等。預防措施：首先是材料選用。（1）選用收縮量較小的水泥，一般采用中低熱水泥和粉煤灰水泥，降低水泥的用量，嚴禁使用安定性不合格的水泥。（2）粗骨料：宜用表面粗糙、質地堅硬的石料、級配良好、空隙率小、無堿性反應；有害物質及黏土含量不超過規定。（3）細骨料：宜用顆粒較粗、空隙較小、含泥量較低的中砂。（4）外摻加料：宜采用減水劑等外加劑，以改善砼工作性能，降低用水量，減少收縮。其次，混凝土的干縮受水灰比的影響較大，水灰比越大，干縮越大，因此應盡量控制好水灰比的選用，同時摻加合適的減水劑。再次，嚴格控制混凝土攪拌和施工中的配合比。最后，加強早期養護，并適當延長混凝土養護時間。

2.塑性收縮裂縫。

塑性收縮主要是指混凝土在凝結之前，表面因失水較快而產生的收縮。塑性收縮裂縫一般在干熱或大風天氣出現，裂縫多呈中間寬、兩端細且長短不一，互不連貫狀態。較短的裂縫一般長20～30cm，較長的裂縫可達2～3m，寬1～5mm。影響混凝土塑性收縮開裂的主要因素有水灰比、混凝土的凝結時間、環境溫度、風速、相對濕度等。預防措施：首先是選用干縮值較小早期強度較高的硅酸鹽或普通硅酸鹽水泥。其次是嚴格控制水灰比，摻加高效減水劑增加混凝土的坍落度和和易性，減少水泥及水的用量。在澆筑混凝土之前，將基層和模板澆水均勻濕透。及時覆蓋塑料薄膜或者潮濕的草墊、麻片等，保持混凝土終凝前表面濕潤，或者在混凝土表面噴灑養護劑等進行養護。在高溫和大風天氣要設置遮陽和擋風設施，及時養護。

3.沉陷裂縫。

沉陷裂縫的產生主要是由于結構地基土質不勻、松軟；回填土不實或浸水而造成不均勻沉降所致；模板剛度不足，模板支撐間距過大或支撐底部松動等原因導致，特別是在冬季，模板支撐在凍土上，凍土化凍后產生不均勻沉降，致使混凝土結構產生裂縫。此類裂縫多為深進或貫穿性裂縫，其走向與沉陷情況有關，一般沿與地面垂直或呈30°～45°角方向發展，較大的沉陷裂縫，往往有一定的錯位，裂縫寬度往往與沉降量成正比關系。預防措施：首先是對松軟土、填土地基在上部結構施工前應進行必要的夯實和加固。其次，保證模板有足夠的強度和剛度，且支撐牢固，并使地基受力均勻。再次，防止混凝土澆灌過程中地基被水浸泡。最后，模板拆除的時間不能太早，且要注意拆模的先后次序。在凍土上搭設模板時要注意采取一定的預防措施。

4.溫度裂縫。

溫度裂縫多發生在大體積混凝土表面或溫差變化較大地區的混凝土結構中。或者是混凝土受到寒潮的襲擊等，使混凝土表面溫度急劇下降而產生收縮，表面收縮的混凝土受內部混凝土的約束，拉應力增大而產生裂縫，這種裂縫通常只在混凝土表面較淺的范圍內產生。混凝土澆筑后，在硬化過程中，水泥水化產生大量的水化熱。當混凝土的體積較大，大量的水化熱聚積在混凝土內部而不易散發，導致內部溫度急劇上升，而混凝土表面散熱較快，這樣就形成內外的較大溫差，使混凝土表面產生一定的拉應力，當拉應力超過混凝土的抗拉強度極限時，就會產生裂縫。預防措施：（1）盡量選用低熱或中熱水泥，如礦渣水泥、粉煤灰水泥等。（2）減少水泥用量，將水泥用量盡量控制在450kg/m3以下。（3）降低水灰比，一般混凝土的水灰比控制在0.6以下。（4）改善骨料級配，摻加粉煤灰或高效減水劑等來減少水泥用量，降低水化熱。（5）改善混凝土的攪拌加工工藝。（6）在混凝土中摻加一定量的具有減水、增塑、緩凝等作用的外加劑，改善混凝土拌和物的流動性、保水性，降低水化熱，推遲熱峰的出現時間。（7）高溫季節澆筑時可以采用搭設遮陽板等輔助措施控制混凝土的溫升，降低澆筑混凝土的溫度。（8）對大體積混凝土要合理安排施工工序，分層、分塊澆筑，以利于散熱，減小約束。（9）加強混凝土溫度的監控，及時采取冷卻、保護措施。（10）預留溫度收縮縫。（11）加強混凝土養護。

5.化學反應引起的裂縫。

堿骨料反應裂縫和鋼筋銹蝕引起的裂縫是鋼筋混凝土結構中最常見的由于化學反應而引起的裂縫。混凝土拌和后會產生一些堿性離子，這些離子與某些活性骨料產生化學反應并吸收周圍環境中的水而體積增大，造成混凝土酥松、膨脹開裂。預防措施：首先選用堿活性小的砂石骨料。其次選用低堿水泥和低堿或無堿的外加劑。最后選用合適的摻和料抑制堿骨料反應。由于混凝土澆筑、振搗不良或者是鋼筋保護層較薄，有害物質進入混凝土使鋼筋產生銹蝕，銹蝕的鋼筋體積膨脹，導致混凝土脹裂，此種類型的裂縫多為縱向裂縫，在緊靠鋼筋的位置出現。

二、裂縫處理

1.表面修補法。

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及深進裂縫的處理。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，通常可以采用在裂縫的表面粘貼玻璃纖維布等措施。

2.灌漿、嵌逢封堵法。

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膠結材料壓入混凝土的裂縫中，膠結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。常用的膠結材料有水泥漿、環氧樹脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等化學材料。嵌縫法是裂縫封堵中最常用的一種方法，它通常是沿裂縫鑿槽，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。

3.結構加固法。

當裂縫影響到混凝土結構的性能時，就要考慮采取加固法對混凝土結構進行處理。結構加固中常用的方法有：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。

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。

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。

6.仿生自愈合法。

仿生自愈合法是一種新的裂縫處理方法，它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（如含黏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。