混凝土裂缝成因和防治措施问题的研究

摘　要：混凝土裂缝问题是项技术难题，长期困扰工程界。近年来，随着高早强型水泥的大量使用、商品混凝土泵送施工的大力推广、混凝土强度等级的提高、大体积混凝土的涌现，在取得成效的同时也使裂缝问题更为突出，甚至成为混凝土质量问题的焦点。本文分析了裂缝的原因，总结了裂缝的防治措施和处理方法。

关键词：混凝土; 裂缝; 成因; 防治措施; 处理方法
建筑行业作为一项事关国计民生的重点行业，其施工的安全性与质量性已成为了人们所讨论的重点话题之一。对于民用住宅建筑而言，建筑施工的质量通病不仅会给住宅用户带来极大的困扰，严重者甚至会为建筑的整体结构带来诸多的安全隐患。因此，作为建筑施工单位我们必须本着对自身的责任与义务负责的态度，全面的正视建筑中质量通病的现象，认真分析建筑质量通病产生的原因以及有效地预防与处理措施，从而进一步从根本上消除或最大限度的减少因建筑工程施工质量通病而带来的危害性。
一、裂缝的原因
　　1、按裂缝的成因划分
　　根据混凝土裂缝产生的原因，可分为结构性裂缝与非结构性裂缝两大类。
　　（1）结构性裂缝是由各种外荷载引起的裂缝，也称荷载裂缝。它包括由外荷载的直接应力引起的裂缝和在外荷载作用下结构次应力引起的裂缝。
　　（2）非结构性裂缝是由各种变形变化引起的裂缝。它包括温差，干缩湿胀和不均匀沉降等因素引起的裂缝。这类裂缝是在结构的变形受到限制时引起的内应力造成的。从国内外的研究资料以及大量的工程实践看，非结构性裂缝在工程中占了绝大多数， 约为80%，其中以收缩裂缝为主要类型。
　　2、按裂缝产生的时间划分
　　（1）施工期间出现的裂缝。包括沉降收缩裂缝、自身收缩裂缝、温度裂缝、施工操作不当或养护不到位而出现的裂缝、早期冻胀作用引起的裂缝以及一些其它形式的不规则裂缝。
　　（2）使用期间出现的裂缝。包括钢筋锈蚀膨胀产生的裂缝、盐碱类介质及酸性侵蚀气液引起的裂缝、碱骨料反应引起的裂缝以及循环动荷载作用下损伤累积引起的疲劳裂缝等。
　　3、按裂缝的形状划分可分为
　　（1）纵向裂缝，平行于构件底面，顺筋分布，主要由钢筋锈蚀作用引起；
　　（2）横向裂缝，垂直于构件底面，主要由荷载作用、温差作用引起；
　　（3）剪切裂缝，由于竖向荷载或震动位移引起；
　　（4）斜向裂缝、八字形或倒八字形裂缝， 常见于墙体与混凝土梁，主要因地基的不均匀沉降以及温差作用或抗剪承载力不足引起；
　　（5）各种不规则裂缝，此外，还有因混凝土拌和或运输时间过长引起的网状裂缝，现浇楼板四角出现的放射状裂缝或板面出现的十字形裂缝等等。
　　4、按裂缝的发展状态划分根据裂缝所处的运动状态及其发展趋势，可分为以下两类:
　　（1）稳定裂缝。这种裂缝不影响持久应用，包括两类：一类是在运动过程中可以自愈合的裂缝，常见于一些新建的防水工程中，这是由于裂缝处水泥颗粒在渗漏过程中与水进一步化合，两者形成的凝胶物质将胶合裂缝封闭，从而渗漏停止，裂缝达到自愈。另一类是处于稳定运动中的裂缝，如在周期性荷载作用下产生的周期性扩展和闭合的裂缝。
　　（2）不稳定裂缝。这种裂缝将产生不稳定性的扩展，影响结构物的持久使用， 应视其扩展部位，采取相应的措施。
二、裂缝的防治措施
　　1、设计方面
　　（1）设计中的“抗”与“放”。在建筑设计中应处理好构件中‘抗’与‘放’的关系。所谓‘抗’就是处于约束状态下的结构，没有足够的变形余地时，为防止裂缝所采取的有力措施，而所谓‘放’就是结构完全处于自由变形无约束状态下，有足够变形余地时所采取的措施。设计人员应灵活地运用‘抗与放’结合、或以‘抗’为主、或以‘放’为主的设计原则。来选择结构方案和使用的材料。
　　（2）设计中应尽量避免结构断面突变带来的应力集中。如因结构或造型方面原因等而不得以时，应充分考虑采用加强措施。
　　（3）积极采用补偿收缩混凝土技术。在常见的混凝土裂缝中，有相当部分都是由于混凝土收缩而造成的。要解决由于收缩而产生的裂缝，可在混凝土中掺用膨胀剂来补偿混凝土的收缩，实践证明，效果良好。
　　（4）重视对构造钢筋的认识。在结构设计中，设计人员应重视对于构造钢筋的配置，特别是于桥梁、板等薄壁构件更应注意构造钢筋的直径和数量的选择，必须经过科学计算及严格验算后确定。
　　（5）对于大体积混凝土，建议在设计中考虑采用60 天龄期混凝土强度值作为设计值，以减少混凝土单位用灰量，并积极采用各类行之有效的混凝土掺合料。
　　2、材料选择和混凝土配合比设计方面
　　（1）根据结构的要求选择合适的混凝土强度等级及水泥品种、等级，尽量避免采用早强高的水泥。
　　（2）选用级配优良的砂、石原材料，液塑限应满足规范要求。
　　（3）积极采用掺合料和混凝土外加剂。掺合料和外加剂目标已作为混凝土的第五、六大组份，可以明显地起到降低水泥用量、降低水化热、改善混凝土的工作性能和降低混凝土成本的作用。
　　（4）正确掌握好混凝土补偿收缩技术的运用方法。对膨胀剂应充分考虑到不同品种、不同掺量所起到的不同膨胀效果。应通过大量的试验确定膨胀剂的最佳掺量。
　　（5）配合比设计人员应深入施工现场，依据施工现场的浇捣工艺、操作水平、构件截面等情况，合理选择好混凝土的设计坍落度，针对现场的砂、石原材料质量情况及时调整施工配合比，协助现场搞好构件的养护工作。
　　3、现场操作方面
　　（1）浇捣工作：浇捣时，振捣捧要快插慢拔，根据不同的混凝土坍落度正确掌握振捣时间，避免过振或漏振，应提倡采用二次振捣、二次抹面技术，以排除泌水、混凝土内部的水分和气泡。
　　（2）混凝土养护：在混凝土裂缝的防治工作中，对新浇混凝土的早期养护工作尤为重要。以保证混凝土在早期尽可能少产生收缩。主要是控制好构件的湿润养护，对于大体积混凝土，有条件时宜采用蓄水或流水养护。养护时间为14~28 天。
　　（3）混凝土的降温和保温工作：对于厚大体积混凝土，施工时应充分考虑水泥水化热问题。采取必要的降温措施( 埋设散热孔、通水排热等)，避免水化热高峰的集中出现、降低峰值。浇捣成型后，应采取必要的蓄水保温措施，表面覆盖薄膜、湿麻袋等进行养护，以防止由于混凝土内外温差过大而引起 的温度裂缝。
　　（4）避免在烈日下或风雨中浇灌混凝土。
　　（5）对于地下结构混凝土，尽早回填土，对减少裂缝有利。
　　（6）夏季应注意混凝土的浇捣温度，采用低温入模、低温养护，必要时经试验可采用冰块，以降低混凝土原材料的温度。
三、 裂缝的处理方法
　　1、开槽法修补裂缝
　　该法适合于修补较宽裂缝大于0.5mm，采用环氧树脂摘要：10，聚硫橡胶摘要：3，水泥摘要：12.5，砂摘要：28。首先用人工将晒干筛后的砂、水泥按比例配好搅拌均匀后，将环氧树脂聚硫橡胶也按配比拌匀。然后掺入已拌好的砂、水泥当中，再用人工继续搅拌。最后用少量的丙酮将已拌好的砂浆稀释到适中稠度( 约0.4 斤丙酮就可以了)。及时将已拌好的改性环氧树脂砂浆用橡胶桶装到已凿好洗净吹干后的混凝土凿槽内进行嵌入。
　　2、低压注浆法修补裂缝
　　低压注浆法适用于裂缝宽度为0.2mm~0.3mm的混凝土裂缝修补。修补工序如下摘要：裂缝清理- 试漏- 配制注浆液- 压力注浆- 二次注浆-清理表面。
　　当裂缝数量较多时，先要在裂缝位置上贴医用白胶布，再用窄毛刷沾浆沿裂缝往返涂刷封缝，使裂缝封闭，大约10 分钟后，揭去胶布条，露出小缝，粘贴注浆嘴用键包严。固化后周边可能有裂口，必须反复用浆补上，以避免注浆漏浆。注浆操作一般在粘嘴的第二天进行，若气温高的话，半天就可注浆。操作时先用补缝器吸取注浆液，插入注浆嘴，用手推动补缝器活塞，使浆液通过注浆嘴压入裂缝，当相邻的嘴中流出浆液时，就可拔出补缝器，堵上铝铆钉。一般由上往下注浆，水平缝一般从一端到另一端逐个注浆。为了保证浆液布满，在注浆后约半小时可以对每个注浆嘴再次补浆。
　　3、表面覆盖法修补裂缝
　　这是一种在微细裂缝( 一般宽度小于0.2mm)的表面上涂膜，以达到修补混凝土微细裂缝的目的。分涂覆裂缝部分及全部涂覆两种方法，这种方法的缺点是修补工作无法深入到裂缝内部，对延伸裂缝难以追踪其变化。
　　表面覆盖法所用材料视修补目的及建筑物所处环境不同而异，通常采用弹性涂膜防水材料，聚合物水泥膏、聚合物薄膜( 粘贴) 等。施工时，首先用钢丝刷子将混凝土表面打毛，清除表面附着物，用水冲洗干净后充分干燥，然后用树脂充填混凝土表面的气孔，再用修补材料涂覆表面。
　　在混凝土结构中裂缝是普遍存在的一种现象，它的出现不仅会降低结构物的抗渗能力，而且会引起钢筋的锈蚀，降低材料的耐久性，降低结构物的承载能力。因此在设计和施工过程中，必须采取有效的措施，避免、预防裂缝的产生，发生裂缝并超过允许时必须采取有针对性的加固措施进行加固，确保结构物的安全、稳定。
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