談混凝土裂縫的產生機理與防治及處理方法

陳 俊 名

(保利貴州置業集團有限公司，貴州 貴陽 550000)

談混凝土裂縫的產生機理與防治及處理方法

陳 俊 名

(保利貴州置業集團有限公司，貴州 貴陽 550000)

通過對混凝土裂縫的重點成因進行分析，從材料、施工、設計等角度著手，得出了影響混凝土開裂的主要因素，并在此基礎上提出了混凝土裂縫的防治方法與裂縫形成后的處理方法。

混凝土裂縫，材料，配合比，設計，灌漿法，加固

1 概述

自波特蘭水泥問世以來，水泥被廣泛地應用到工程中，并與鋼材、木材一起并稱建筑三大材。水泥的出現催生了混凝土結構的出現，由于混凝土具有原料豐富，價格低廉，生產工藝簡單的特點，因而使其用量越來越大，促進了現代建筑業的飛速發展?；炷两Y構是以混凝土為主制成的結構，包括素混凝土結構、鋼筋混凝土結構和預應力混凝土結構等。普通混凝土是以水泥、砂、水和石子按照一定的配合比混合后經凝結硬化后形成的一種人工石材。混凝土屬于脆性材料，其抗壓強度遠大于其抗拉強度，而正是由于其抗拉強度太小，因此在混凝土結構的應用中，常常產生混凝土開裂的情況；混凝土裂縫的產生將會影響結構的正常使用和耐久性能，比如混凝土裂縫可引起保護層脫落、混凝土碳化及鋼筋銹蝕等，甚至可能引起構件破壞和建筑物倒塌。由此可見，在應用混凝土結構時控制其裂縫的產生和發展是非常必要的。2 混凝土裂縫成因及分類

2.1 混凝土裂縫成因

引起混凝土裂縫的因素非常多，通過事故樹分析法得知，影響混凝土裂縫的因素主要有材料質量的影響、設計的影響以及施工過程中的影響。

材料質量方面，主要是骨料和水泥的問題。骨料存在級配不合理，砂率過高等問題，砂率越高，體積穩定性就越差，引起混凝土收縮開裂的可能性增大，同時還可能存在骨料中含泥量過高的情形，導致混凝土表面產生網狀裂紋；水泥方面，隨著水泥用量的增大，水泥漿量增加，收縮量也增大，開裂也越來越容易；隨著水泥強度等級的增大，其水化熱增大，收縮量加大，引起開裂可能性也加大；水灰比越大，收縮量也越大，開裂可能性越大；水泥的安定性不合格也會導致混凝土裂縫的發展；外加劑選擇錯誤，摻量不當也可能引起混凝土結構的開裂。

設計方面的影響，首先是結構設計不規則，主要包括平面不規則和豎向不規則，而結構的不規則會導致應力集中，從而引起混凝土結構的開裂。其次，在進行結構的薄弱處設計時，未進行配筋加強，導致混凝土結構的開裂，比如洞口周邊未布置鋼筋或者鋼筋數量不足引起洞口周邊混凝土結構的開裂。同時，對結構的一些特殊位置處的設計不合理也會引起混凝土結構裂縫的產生與發展，尤其應避免像伸縮縫、沉降縫、抗震縫、后澆帶等的布置不合理所引起的開裂。最后，在進行構件的配筋設計時配筋不合理也會引起混凝土結構的開裂，比如在構件中采用大而粗的鋼筋，雖然強度和截面積滿足了，但是對于裂縫的控制卻是不利的，在進行鋼筋代換時在截面較大的構件中用大直徑鋼筋代替小直徑鋼筋也常常會引起混凝土構件的開裂。

施工方面，環境條件控制不當和施工工藝不合理也會引起混凝土結構的開裂。當鋼筋混凝土構件受二氧化碳侵蝕碳化，鋼筋中鐵離子同侵入的氧氣和水產生化學反應，反應產物氫氧化鐵體積膨脹，從而改變周圍混凝土應力狀態，導致混凝土開裂，而混凝土開裂又進一步加速鋼筋銹蝕，從而形成惡性循環。在腐蝕性環境下，對混凝土裂縫的控制是非常不利的。當混凝土結構內外溫差較大時，混凝土應變產生的應力大于混凝土的極限抗拉強度時，混凝土結構就會產生裂縫，因此混凝土內外溫差過大，入模溫度控制不當都會引起混凝土的開裂?；炷猎谶M行配合比設計時，配合比不當，水灰比過高將導致混凝土開裂，現在泵送混凝土被廣泛采用，當其坍落度過大，骨料含量較低時也會引起混凝土開裂。在混凝土振搗過程中，漏振將會致使混凝土密實性較差，氣泡較多且分布不均勻從而引起混凝土開裂，過振時水泥漿聚集到混凝土構件表面，骨料下沉，導致表層部分骨料含量較低，在溫度作用下收縮引起混凝土表層部分的開裂。在混凝土養護過程中，養護不到位也會引起混凝土開裂?；炷猎跐仓瓿珊髴M行覆蓋灑水養護，當養護時間過短，由于混凝土水分蒸發收縮將引起混凝土開裂。

2.2 混凝土裂縫分類

通過對混凝土裂縫產生的機理進行分析，可將混凝土裂縫分為結構性裂縫和非結構性裂縫。結構性裂縫是指外荷載引起的裂縫，包含由外荷載直接作用引起的裂縫和外荷載作用下產生的結構次應力所引起的裂縫兩大類；非結構性裂縫則是指各種變形變化所引起的裂縫。這些變形作用主要有濕度、溫差、地基變形等。據統計數據資料顯示，在實際工程中，非結構性裂縫的比例約為80%，占據著主導地位。

通過對裂縫的形狀進行分析，可將混凝土裂縫分為橫向裂縫、縱向裂縫、斜向裂縫、八字形裂縫等。

3 混凝土裂縫的預防及處理

3.1 混凝土裂縫的預防

根據混凝土裂縫的成因可知，混凝土裂縫的預防將主要從材料、設計、施工三方面進行控制。

材料方面，在鋼筋選用時，嚴格執行進場檢驗制度，抽檢方法和檢驗頻率等應符合國家規范標準的要求，做到不合格產品不得用于工程中，對于鋼筋強度不足和銹蝕鋼筋應嚴禁采用；在進行骨料選用時，控制骨料的級配，砂率不應過低，粒徑分布范圍應合理，同時還應控制骨料中的含泥量；在進行水泥選用時，應選擇水化熱較低的水泥，強度級別不宜過高，水泥的安定性應滿足要求；在選用外加劑時，應選擇合適的外加劑，并控制外加劑的摻量，同時還應控制水中雜質含量，嚴禁選用腐蝕性物質含量較高的水，比如海水等。

設計方面，結構平面布置和豎向布置宜規則，剛度分布應均勻，避免出現剛度突變、尺寸突變等情形；在結構的薄弱部位，由于應力集中，容易產生開裂，這些部位應進行適當的加強，比如洞口周邊應加補強鋼筋，在Z形、L形等凹角處等應加補強鋼筋，當樓板類預埋的塑料管較多時，預埋管應采用支架固定，同時選用塑料接線盒，避免管線與管線交叉通過時對混凝土構件的過度削弱，盡量避免在混凝土構件表面壓槽形成管線通道，這樣會導致構件的保護層的削弱；在結構的合理位置設置伸縮縫、沉降縫、抗震縫、后澆帶等，在溫差變化較大的部位應合理設置分隔縫或者進行配筋加強等措施，比如在高層建筑的屋頂樓板中應設計成雙層雙向配筋以控制房屋頂板的混凝土開裂，在大體積混凝土中，由于水化熱過大，不宜采用素混凝土結構，應配置構造鋼筋防止混凝土開裂；在進行鋼筋代換時，盡量避免采用大而粗的鋼筋代替小直徑鋼筋。

施工方面，在進行配合比設計時，水灰比不宜過大，砂率不宜過高，合理控制坍落度，由于各批次的骨料含水量都不一致，因此在計算設計配合比的基礎上，一定要根據骨料含水量計算出施工配合比，否則含水量過大會引起混凝土裂縫的開展；在進行混凝土構件支模時，模板拼縫應嚴密，防止漏漿產生引起混凝土構件開裂，同時支撐體系的剛度、強度和穩定性應滿足計算要求，支撐體系的基礎一定要牢固，防止模板變形和支撐沉降引起混凝土構件變形從而引起混凝土構件的開裂；混凝土在入模時應控制入模溫度，避免內外溫差太大；在進行混凝土振搗時，應合理控制振搗時間和位置，避免過振和漏振，在構件澆筑完成后，構件表面一定要進行抹壓收光；在進行混凝土構件養護時，應進行覆蓋并灑水養護，同時保證養護時間充足，避免混凝土構件澆筑后即被暴曬，在環境濕度較低，風力較大時，應加大灑水養護次數和頻率。

3.2 混凝土裂縫的處理

當混凝土裂縫產生以后，對于影響正常使用、結構安全及耐久性的裂縫應進行處理。處理之前應認真分析裂縫的產生原因，根據裂縫的產生原因制定具體的處理措施。

對于一些輕微型裂縫，寬度較小，深度較淺，僅影響觀感而不影響結構的安全及耐久性的裂縫，只需做簡單的表面處理即可，通常做法是對裂縫處進行刷毛清洗，然后采用環氧樹脂膠泥嵌補裂縫，最后進行抹壓收光即可。

對于一些寬度較大，深度較深的收縮裂縫，且不影響結構安全時，常見處理方法為開槽處理法，通常沿著裂縫剔鑿成V形凹槽，然后清洗干凈，最后用高一級的水泥砂漿或者微膨脹細石混凝土填縫并進行抹平壓光，修補完成后一定要保證養護時間。

對于部分比較嚴重的裂縫，可能影響到結構整體性或者具有抗滲要求處的混凝土裂縫，通常采用灌漿法進行處理，即采用壓力設備將膠結材料壓入裂縫中，待硬化后膠結材料同周邊混凝土形成一個整體，起到封堵抗滲作用，常見的灌漿材料主要是樹脂類灌漿料。

當結構裂縫發展到貫穿裂縫或者未貫穿但影響到結構安全時，這類裂縫通常都是荷載型裂縫，此時就要 進行構件的加固處理，常見的處理方法有粘鋼法、碳纖維加固法等。

4 結語

混凝土裂縫作為一種工程質量通病，其產生發展受到各種影響，若要對混凝土裂縫的發展進行控制，就須在材料、設計、施工的每一個過程中按照相關標準進行嚴格的控制，確?；炷两Y構的裂縫開展在可控范圍內。當混凝土裂縫出現后，應認真分析裂縫產生的原因，根據裂縫成因選擇相適應的補救措施進行處理。

[1] GB 50010—2010，混凝土結構設計規范[S].

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[5] 王鐵夢.工程結構裂縫控制[M].北京:中國建筑工業出版社,1997.

On mechanism of concrete cracks and prevention and treatment methods

Chen Junming

(BaoliGuizhouPropertyGroupCo.,Ltd,Guiyang550000,China)

According to the analysis of the main reasons for concrete cracks, the paper concludes the main factors for concrete cracks from materials, construction, and design, and provides the prevention methods of the cracks and the treatment methods after the cracks based on the previous points.

concrete crack, material, proportion ratio, design, grouting method, consolidation

2014-12-12

陳俊名(1983- )，男，工程師

1009-6825(2015)06-0053-03

TU312.3

A