混凝土工程裂縫的形成、預(yù)防與處理

師 彬

（甘肅省隴南公路管理局，甘肅 隴南746000）

在混凝土工程施工中，由于受施工條件和混凝土自身變形等眾因素的影響，硬化后的混凝土中存在許多微小孔隙和裂縫，微裂縫的存在，對混凝土建筑和構(gòu)件的承載力與抗?jié)B功能不會(huì)產(chǎn)生有害的影響，但混凝土在荷載以及溫差的作用下，微裂縫會(huì)繼續(xù)發(fā)展，以至最后發(fā)展成施工中常說的、我們?nèi)庋劭梢姷拇罅芽p。

在工程中，混凝土結(jié)構(gòu)基本上都是帶縫工作，而且經(jīng)過大量的建筑工程實(shí)踐，混凝土的裂縫問題幾乎不可避免，如果能將其控制在規(guī)定的范圍內(nèi)，裂縫的存在也是能夠被工程上所接受，混凝土規(guī)范中就有根據(jù)結(jié)構(gòu)所處的不同條件，允許存在一定寬度裂縫的明確規(guī)定。雖說如此，但因裂縫的存在和發(fā)展會(huì)使混凝土內(nèi)部的鋼筋受到銹蝕，降低結(jié)構(gòu)的承載力，影響其抗?jié)B性能，縮短結(jié)構(gòu)使用壽命，嚴(yán)重者甚至影響結(jié)構(gòu)安全，造成重大事故損失，所以在施工中應(yīng)根據(jù)工程所在地的氣候環(huán)境和施工條件，采取有效的事前預(yù)防措施，盡量避免或減少混凝土裂縫（特別是有害裂縫）的出現(xiàn)，保證混凝土的工程質(zhì)量。

導(dǎo)致混凝土開裂的原因有很多，有荷載作用引起的，有養(yǎng)護(hù)環(huán)境和條件造成的，還有化學(xué)反應(yīng)和混凝土自身的變形（如混凝土的收縮、不均勻沉降、溫度的變化）等等因素。在氣候干燥少雨，大風(fēng)天氣多的地區(qū)，工程環(huán)境處在戈壁荒灘和泥巖分布地區(qū)，施工用水和砂、卵石的堿含量都比較高，地表植被稀疏，夏天炎熱，冬季嚴(yán)寒，晝夜溫差大。要根據(jù)不同的施工環(huán)境和條件，區(qū)別對待，采取不同預(yù)防措施。

現(xiàn)根據(jù)工程實(shí)踐，對混凝土裂縫的形成與預(yù)防略作總結(jié)。

1 收縮裂縫的形成及預(yù)防

混凝土的收縮變形可分為塑性收縮和干收縮，塑性收縮是因?yàn)樵诨炷两K凝前強(qiáng)度很低甚至沒有強(qiáng)度時(shí)，受到大風(fēng)天氣或高溫的影響，表面水分迅速蒸發(fā)，混凝土內(nèi)的毛細(xì)管內(nèi)產(chǎn)生一定的負(fù)壓而使混凝土體積收縮產(chǎn)生表面拉應(yīng)力將表面拉裂，形成龜裂，其特點(diǎn)是中間寬兩頭細(xì)，縫與縫之間互不連貫。混凝土塑性收縮裂縫的主要影響因素有水灰比、風(fēng)力的大小、混凝土終凝時(shí)間和環(huán)境濕度與溫度等。干縮裂縫主要是因?yàn)榛炷羶?nèi)外水分損失的程度不同，變形也不同而產(chǎn)生的，混凝土表面相對內(nèi)部而言，水分損失快，變形也大，但表面的干縮變形受內(nèi)部的制約而產(chǎn)生拉應(yīng)力，最終出現(xiàn)裂縫。這種裂縫一般出現(xiàn)在混凝土養(yǎng)護(hù)期結(jié)束后的一段時(shí)間內(nèi)，其特點(diǎn)是裂縫呈平行線狀或網(wǎng)狀，寬度一般不超過0.2mm。干縮裂縫產(chǎn)生的主要因素有水泥用量、水灰比和骨料的性質(zhì)等。

根據(jù)高溫、嚴(yán)寒和大風(fēng)天氣多的特殊施工條件，混凝土的收縮裂縫可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行預(yù)防：

采用中低熱水泥或粉煤灰水泥等收縮量較小的水泥；

嚴(yán)格控制混凝土拌和的水灰比，條件許可時(shí)可加入減水劑來增加混凝土的和易性，減少水泥用量；

澆筑混凝土之前將模板和基層灑水濕潤，避免其吸收水泥漿中的水分；

混凝土拆模后及時(shí)養(yǎng)護(hù)，可用吸水性強(qiáng)的草袋子或塑料薄膜覆蓋，橋梁墩臺(tái)可用塑料薄膜包裹，利用混凝土散發(fā)水化熱形成蒸汽水分進(jìn)行養(yǎng)護(hù)；

加強(qiáng)早期養(yǎng)護(hù)，在特殊條件下根據(jù)具體情況可適當(dāng)延長養(yǎng)護(hù)期；

遇有大風(fēng)和高溫天氣，必要時(shí)可設(shè)置擋風(fēng)和遮陽措施，再配合灑水、覆蓋養(yǎng)護(hù)，嚴(yán)寒氣候施工可搭設(shè)暖棚，再暖棚四角和中部燒上火爐，提高混凝土的養(yǎng)護(hù)溫度，直至養(yǎng)護(hù)期結(jié)束或混凝土達(dá)到規(guī)定的強(qiáng)度。

2 溫度裂縫的形成與預(yù)防

在混凝土澆筑后的硬化過程中，水泥因水化產(chǎn)生大量的水化熱，如果混凝土體積較大或所處的地區(qū)晝夜溫差大，這些水化熱便聚集在混凝土內(nèi)部不易散發(fā)，導(dǎo)致混凝土內(nèi)部溫度升高，而混凝土表面因直接與空氣接觸，散熱很快，混凝土內(nèi)外容易形成較大溫差，這個(gè)溫差導(dǎo)致混凝土內(nèi)部與外部脹縮程度的差異，這個(gè)差異是混凝土表面拉應(yīng)力形成的主要原因，當(dāng)混凝土的抗拉強(qiáng)度不足以抵抗此拉應(yīng)力時(shí)，表面就會(huì)產(chǎn)生裂縫。這種由于溫差而產(chǎn)生的裂縫一般出現(xiàn)在混凝土施工的中后期。另外，本地區(qū)晝夜溫差大，而且容易受到寒潮的突然影響，使混凝土表面的溫度急劇下降，表面快速收縮，但這種收縮變形受到內(nèi)部混凝土的制約，在混凝土表面產(chǎn)生較大拉應(yīng)力而將混凝土表層破壞形成裂縫。溫度裂縫的特點(diǎn)是走向亂七八糟，縱橫交錯(cuò)，一般沒什么規(guī)律，裂縫的寬度受溫度變化的影響較明顯，在夏季，溫度裂縫一般是兩端細(xì)而中間稍寬，而冬天的冷縮裂縫的寬窄變化不明顯。

根據(jù)夏季高溫炎熱、冬季寒冷和晝夜溫差大的地區(qū)，可采取以下措施預(yù)防或減少溫度裂縫的產(chǎn)生：

2.1 選用低水化熱水泥，摻用適量的粉煤灰或直接使用粉煤灰水泥和礦渣水泥，也可摻用緩凝型的外加劑，減少水泥用量。一般應(yīng)控制在450kg/m3以下；

2.2 在夏季施工時(shí)，混凝土攪拌前對骨料進(jìn)行灑水降溫處理，或改善攪拌工藝，在拌和時(shí)加入冰屑以降低混凝土的入模溫度；

2.3 盡量降低水灰比，瓜州最冷月平均氣溫低于零下15℃，水灰比一般控制在0.55以下；

2.4 在夏季高溫施工混凝土?xí)r，可設(shè)置遮陽板，控制或減緩混凝土溫度的升高；

2.5 在大體積混凝土內(nèi)部設(shè)置循環(huán)冷卻水管，通過流通冷水以降低混凝土的內(nèi)外溫差；

2.6 大體積混凝土的施工要合理安排施工工序，分段、分層施工，使水化熱能及時(shí)散發(fā)，減少混凝土對自身變形的制約。

3 骨料含堿產(chǎn)生的裂縫及預(yù)防

特殊地質(zhì)環(huán)境，水、河砂和卵石等材料的堿含量都比較高的地區(qū)，甚至超出規(guī)范要求（一般混凝土工程在含堿環(huán)境中的最大總堿含量為3.0 kg/m3），混凝土采用這些含堿的材料拌和后，會(huì)產(chǎn)生一些堿性離子，這些堿性離子會(huì)與活性骨料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，如果這時(shí)吸收了周圍環(huán)境中的水分，混凝土體積增大直至膨脹開裂。這種開裂對混凝土的破壞比較嚴(yán)重，通常出現(xiàn)在混凝土構(gòu)件的正常使用階段。

4 不均勻沉陷產(chǎn)生的裂縫及其預(yù)防

有橋涵位于不同巖性施工環(huán)境中，因此混凝土出現(xiàn)不均勻沉降而產(chǎn)生裂縫的情形有以下幾類：一是橋涵基坑采用爆破開挖局部出現(xiàn)超挖而進(jìn)行回填，澆筑混凝土后因地基軟硬不一，混凝土不均勻沉陷開裂；二是模板部分支架剛度不夠或支架的支撐地基不穩(wěn)而造成混凝土施工中的不均勻沉降；三是基礎(chǔ)混凝土施工完后，基坑（特別是膨脹土基坑）未及時(shí)回填遭水浸泡使混凝土產(chǎn)生不均勻沉降開裂；四是在凍土上支模澆筑混凝土，凍土化凍后產(chǎn)生沉降引起混凝土開裂。

5 裂縫處理對策

裂縫的出現(xiàn)不但會(huì)影響結(jié)構(gòu)的整體性和剛度，還會(huì)引起鋼筋的銹蝕、減速混凝土的碳化、降低混凝土的耐久性和抗疲勞、抗?jié)B能力。因此根據(jù)裂縫的性質(zhì)和具體情況我們要區(qū)別對待、及時(shí)處理，以保證結(jié)構(gòu)物的混凝土裂縫的修補(bǔ)措施，主要有以下一些方法：表面修補(bǔ)法，灌漿、嵌縫封堵法，結(jié)構(gòu)加固法。混凝土置換法，電化學(xué)防護(hù)法及仿生自愈合法。

6 結(jié)論

裂縫是混凝土結(jié)構(gòu)中普遍存在的一種現(xiàn)象，它的出現(xiàn)不僅會(huì)降低建筑物的抗?jié)B能力，影響建筑物的使用能力，而且會(huì)引起鋼筋的銹蝕，混凝土的碳化，降低材料的耐久性，影響建筑物的承載能力，因此要對混凝土裂縫進(jìn)行認(rèn)真研究、區(qū)別對待，采取合理的方法進(jìn)行處理，并在施工中采取各種有效的預(yù)防措施來預(yù)防裂縫的出現(xiàn)和發(fā)展，保證混凝土結(jié)構(gòu)安全、穩(wěn)定的工作。