混凝土表面裂縫產生的原因及防治

●高 冉 孫孜源 崔 燦

混凝土表面裂縫產生的原因及防治

●高 冉 孫孜源 崔 燦

我們施工過程中，發現混凝土結構物表面產生裂縫現象很普遍，混凝土結構體實際是帶縫工作的。規范已明確規定了裂縫的寬度限值，實際施工中必須將裂紋控制最小，尤其要防治有害裂縫的產生。文章重點分析混凝土裂縫的成因、危害性及防治措施。

結構體 有害裂縫 裂縫成因 防治

一、裂紋產生的原因分析

混凝土較之自身的抗壓能力，抗拉能力不強，在一定的拉應力作用下就往往很容易出現裂縫。混凝土裂縫會使結構體的各種工作性能降低，影響結構體的耐候性、耐久性，同時外觀形象受損，工程壽命降低，甚至嚴重時出現大的安全質量事故。鋼筋混凝土結構的裂縫，按其產生的原因可分為以下幾類：

1.約束變形引起的裂縫。如果在勘測設計階段，地基勘測不準確，在施工工藝環節控制不到位，造成結構體的地基處于不同持力層，將使結構體因不均勻沉降而出現裂縫現象；混凝土在硬化過程中，由于水分蒸發、體積逐漸縮小而產生收縮，必然引起局部粘結力增大，致使結構構件的開裂（見圖1）；晝夜溫差大，一年四季氣候明顯的地區，受熱脹冷縮的反復作用，致使構件不同部位粘結力不同，而產生裂縫；基礎不均勻沉降產生的裂縫是不允許的，收縮及溫度差引起的裂縫也要控制，約束變形越大，裂縫寬度越大，不能讓其發展變寬，而轉化為有害裂縫。

圖1 混凝土收縮引起的裂縫

2.作用效應引起的裂縫。由外部荷載直接作用產生的裂縫（見圖2），通常是針腳狀及劈裂狀裂縫。會與受力鋼筋同方向，以一定角度交錯分布。這種直接荷載作用引起產生的砼裂縫，如果延伸的長度和裂縫的寬度是趨于穩定的狀態，是設計允許的；但如果直接作用的力，超出了穩定狀態，會致使結構失穩。裂縫寬度超出了穩定區間，裂縫處的鋼筋銹蝕后，就會發展為結構崩潰，這是不允許的。

3.鋼筋銹蝕引起的裂縫。由于保護層混凝土厚度不達標或者局部損壞，混凝土受酸性物侵蝕。直接在空氣和水的化學作用下，鋼筋表層迅速脫落，銹蝕物產生的體積膨脹，使鋼筋外圍混凝土產生相當大的拉應力，造成砼開裂（見圖3）。甚至表層混凝土剝落，最終完全暴露于空氣中，導致結構體全面失穩。鋼筋蝕裂縫，危害性很大，故此必須防止其出現。

4.施工操作不當引起的裂縫。混凝土養護時間未達到規范要求，混凝土就還未達到設計強度，如果過早拆模就會超過荷載極限值，直接造成開裂；現場作業人員不注意保護鋼筋籠，澆筑混凝土時站在其頂面操作是通常的做法，很容易因踩踏而使鋼筋變形、下沉，頂面局部保護層過大而無鋼筋牽連，導致板面裂縫；在施工過程中，水灰比控制不嚴，水灰比過大，造成浮漿層過厚，導致收縮裂縫嚴重；混凝土中集料級配差或含泥量超標，會使結構體表面形成網狀縫。

圖2 外部荷載產生的裂縫

圖3 鋼筋銹蝕引起的裂縫

二、裂縫的預防控制

1.約束變形引起的裂縫防治。約束變形引起的裂縫，通常在構造設計上提出要求，在施工工藝環節上采取有效的措施來控制。對于不均勻沉降引起的裂縫，需依靠在勘測階段，有準確而細致的勘測設計。在施工階段對于關鍵部位要進行補勘，力求對地基情況撐控準確，從構造設計上有完善的防冶不均勻沉降的結構設計；混凝土收縮引起的裂縫，關鍵是控制好混凝土結硬初期的溫度、濕度等環境條件，在施工中可以嚴格控制好混凝土配合比，保證混凝土的養護條件和時間。

2.作用效應引起的裂縫防治。鋼筋混凝土在荷載作用下產生的裂縫，主要通過設計計算進行驗算和構造措施上加以控制。但如果已施工完的結構物，發現因直接荷載形成了裂縫，可以采用疊加層法。即在原有混凝土結構層上鋪設鋼筋持力層，重新澆筑一層結構附加層，提高剛度和整體變形性能，分散原結構體的荷載分布；還可增設支撐構件、改變荷載傳遞途徑、地基補強處理、結構加固等整體處理的方法提高抗裂性能，并對已出現的裂縫，采取封堵、灌漿、浸透等約束發展的方案。

3.鋼筋銹蝕裂縫的防治。鋼筋銹蝕裂縫是目前正在處于研究的一種裂縫，在施工中為了預防它的產生，主要是確保混凝土保護層的足夠厚度、保證混凝土的密實性，嚴格控制早凝劑的摻入量。一旦鋼筋銹蝕現象出現，應當及時控制。非結構失穩情況造成的砼裂縫治理措施有灌注化學漿液法，漿液主要有環氧類的化學漿液或水泥漿液。灌注化學漿液對裂縫進行填充，能有效阻止鋼筋的進一步銹蝕，又能提高結構的整體性。

4.施工操作不當引起的裂縫的防治。對模板工程，要有充分的設計計算和驗算，確保幾何尺寸準確，強度、剛度、變形全部符合安全性；嚴格控制水灰比和水泥用量，減少混凝土空隙率及收縮量，提高混凝土抗裂強度；嚴格選擇砂石級配、加強控制混凝土施工配合比，使混凝土在硬化過程中及時補償有效控制裂縫；在裂縫容易發生部位和負彎矩筋區域采取措施，避免上層鋼筋踩踏變形，導致板面裂縫；加強混凝土澆搗和養護。

三、結語

鋼筋混凝土的裂縫，根據裂縫的發展狀態，來認定是不是有質量問題。只要裂縫寬度符合規范規定，發展處于穩定狀態，都屬正常情況。但對發展情況處于不穩定狀態，寬度超過規范規定，就有失穩破壞性，應高度重視及時果斷采取科學措施處理；對于影響耐久性等方面的裂縫，只要有轉化為不穩定破壞的可能，也應認真分析，辨正處理。

我們在施工過程中要嚴格按施工技術規范要求施工，采取科學合理、行之有效的措施來正確對待裂縫現象。對于已經產生的裂縫，要認真分析其發生的原因而對癥下藥，或約束擴展或加固補強等補救方案，使混凝土結構一直處在符合安全性和耐久性要求的狀態下工作。

[1]韓素芳，王安嶺.混凝土質量控制手冊.化學工業出版社

[2]李立全.混凝土工手冊.中國建筑工業出版社

[3]葉風曙.結構設計原理.人民交通出版社

（作者單位：高冉，東北林業大學 黑龍江哈爾濱 150000；孫孜源，南京郵電大學 江蘇南京 210000；崔燦，東北林業大學 黑龍江哈爾濱 150000；通訊作者，高冉） （責編：賈偉）

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