淺談混凝土裂縫

0前言

　　混凝土是由水泥、粗細(xì)骨料、水以及外加劑混合形成的非均質(zhì)脆性材料。由于硬化混凝土中存在的微孔隙、氣穴和微裂縫等初始缺陷在外部荷載作用下以及物理、化學(xué)因素的影響不斷發(fā)展．并互相串通，形成較大的肉眼能夠看見的裂縫[1]o

　　當(dāng)混凝土裂縫的寬度超過規(guī)定的限值時(shí)，會影響建筑物和構(gòu)件的適用性和耐久性，不僅有損外觀形象，還會造成鋼筋外露、腐蝕并減小建筑結(jié)構(gòu)抵抗荷載的能力，降低建筑結(jié)構(gòu)的整體性和剛度．嚴(yán)重時(shí)會造成構(gòu)件斷裂、建筑物倒塌等重大事故．威脅人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全。實(shí)踐證明，混凝土工程中的裂縫是不可避免的，有關(guān)規(guī)范做出了明確的規(guī)定 ：某些結(jié)構(gòu)在不同條件下，允許存在一定寬度的裂縫。工程人員始終關(guān)注混凝土裂縫產(chǎn)生的原因和控制對策，采取有效措施控制裂縫的產(chǎn)生或減少裂縫數(shù)量和寬度來保證工程質(zhì)量。混凝土裂縫產(chǎn)生的原因很多，一般來說有溫度變化、收縮、膨脹、不均勻沉降以及養(yǎng)護(hù)不當(dāng)和化學(xué)作用等。實(shí)際工程中情況復(fù)雜．多種情況互相影響，但每一條裂縫均有其產(chǎn)生的一種或幾種主要原因，所以要根據(jù)實(shí)際情況來解決問題。

1混凝土裂縫的原因

1．1材料的原因

　　水泥品種的原因，不同種類和不同用量的水泥拌制的砂漿干縮性變化很大。礦渣硅酸鹽水泥收縮比普通硅酸鹽水泥的收縮大，而粉煤灰水泥收縮值較小，快硬性水泥收縮大。當(dāng)水灰比不變時(shí)．水泥用量越多混凝土收縮率越大，減少水泥量對改善干縮、提高混凝土的抗裂性比較有效，但必須保證混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度滿足要求。水泥強(qiáng)度等級越高、細(xì)度越細(xì)、早強(qiáng)越高對混凝土的開裂影響很大。

　　水的性質(zhì)也影響混凝土的收縮，水表面張力越小混凝土收縮值也越小，因此水質(zhì)必須符合標(biāo)準(zhǔn)要求?；炷林兴恼舭l(fā)引起混凝土的收縮，水灰比越大水泥漿越稀，收縮率越大開裂的可能性也越大．因此可以用減少用水量的方法來防止開裂。

　　粗細(xì)骨料含泥量過大、骨料顆粒級配不良都會造成混凝土收縮增大．誘導(dǎo)裂縫的發(fā)生。骨料的粒徑、密度、彈性模量大則在一定程度上可以減少混凝土的收縮。

　　混凝土外加劑、摻合料選擇不當(dāng)會嚴(yán)重增加混凝土收縮，特別是在初期摻有外加劑的混凝土干縮較大。摻合料為粉煤灰、高爐礦渣時(shí)，對干縮影響與使用混合水泥相同。配制大體積混凝土和高性能混凝土?xí)r，粉煤灰和礦渣粉的摻量可適當(dāng)提高引。

　　鋼筋混凝土構(gòu)件中鋼筋越多產(chǎn)生的握裹力越強(qiáng)，可以約束混凝土的變形減少裂縫的產(chǎn)生。布置合理細(xì)而密的縱筋、箍筋．使用焊接鋼筋網(wǎng)都能有效防止裂縫。

1.2施工及養(yǎng)護(hù)原因

　　混凝土拌制、運(yùn)輸和澆筑應(yīng)按照規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行?；炷涟韬偷木鶆蛐?、拌和運(yùn)輸?shù)臅r(shí)間長短、澆筑的順序等都有可能改變混凝土的質(zhì)量．引起澆筑后混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的裂縫?，F(xiàn)場振搗混凝土?xí)r，振搗或插入不當(dāng)，漏振、過振或振搗抽撤過快，會影響混凝土的密實(shí)性和均勻性，誘導(dǎo)裂縫的發(fā)生。在風(fēng)速過大或烈日暴曬的情況下施工，混凝土的收縮值大。大體積混凝土構(gòu)件澆筑后，抹面的次數(shù)和保溫工作不到位，易產(chǎn)生表面收縮裂縫。

　　混凝土養(yǎng)護(hù)的目的是為了保證混凝土的正常凝結(jié)、硬化?；炷琉B(yǎng)護(hù)時(shí)間過短，保持的濕度過低都會使得混凝土收縮變大，引起收縮裂縫。

　　現(xiàn)場模板拆除不當(dāng)，違規(guī)的施工操作如過早的在澆筑完的混凝土上走動．都會引起裂縫。

1．3外界的原因

　　酸或鹽類作用、碳化、氯化物侵蝕鋼筋、堿骨料反應(yīng)等對混凝土的侵害，溫度和濕度也對混凝土的抗裂性能有非常明顯的影響，混凝土的熱脹冷縮易使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生較大的應(yīng)力，引起裂縫。氣候的變化、冰霜作用會引起混凝土大范圍的結(jié)構(gòu)開裂及表面剝落。構(gòu)筑物基礎(chǔ)的不均勻沉降產(chǎn)生沉降裂縫。超負(fù)荷承載以及野蠻裝修等都易引起裂縫。設(shè)計(jì)不合理、斷面及鋼筋用量不足也會引起裂縫。

2混凝土工程中常見的裂縫

2．1干縮裂縫

　　干縮裂縫通常出現(xiàn)在混凝土澆筑后一周左右或混凝土養(yǎng)護(hù)結(jié)束后的一段時(shí)間?；炷林卸嘤嗨终舭l(fā)，體積隨溫度變化而產(chǎn)生的收縮是不可逆的?；炷羶?nèi)外水分蒸發(fā)程度不同，表面游離水分蒸發(fā)較快體積收縮大，而內(nèi)部收縮小，表面收縮變形受到內(nèi)部混凝土的約束，會產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力而產(chǎn)生裂縫。構(gòu)件長期露天堆放．表面溫濕度經(jīng)常劇烈變化也會產(chǎn)生干縮裂縫。干縮裂縫在大體積混凝土中平面部位、整體結(jié)構(gòu)的變截面處、預(yù)制構(gòu)件的箍筋位置經(jīng)常可見。一般為表面性的平行線狀或網(wǎng)狀淺細(xì)裂紋．寬度一般在0．05mm～0．2mm，并隨溫度和濕度的變化逐漸發(fā)展。

2.2塑性收縮裂縫

　　塑性裂縫是指混凝土尚未硬化而處于塑性階段，由于表面失水較快而產(chǎn)生的。這種裂縫在工程中很普遍。一般在干熱或大風(fēng)的天氣，在混凝土表面出現(xiàn)，形狀很不規(guī)則，互不連貫，長短不等，類似干燥的泥漿面，通常稱為龜裂。較短的裂縫一般長20em～30em。較長的裂縫可達(dá)2m～3m， 寬1mm～5mm以下。使用收縮率較大的水泥，水泥用量過大，混凝土澆筑前沒有澆水潤濕，澆筑后沒有認(rèn)真養(yǎng)護(hù)等都對混凝土塑性收縮有影響。其產(chǎn)生的原因主要為，混凝土在強(qiáng)度很小的情況下，受到高溫或大風(fēng)的影響，混凝土表面失水過快，水泥石毛細(xì)管中產(chǎn)生較大的負(fù)壓造成混凝土體積急劇收縮．而混凝土因強(qiáng)度低無法抵抗收縮，因此造成了塑性收縮。

2．3溫度裂縫

　　溫度裂縫多發(fā)生在大體積混凝土表面或環(huán)境溫差變化較大的混凝土結(jié)構(gòu)中。鋼筋混凝土梁、板等構(gòu)件澆注后的硬化過程中，隨著溫度的變化該構(gòu)件都會產(chǎn)生脹縮變形，當(dāng)溫差引起的變形受到約束時(shí)，使較薄弱的混凝土構(gòu)件內(nèi)產(chǎn)生應(yīng)力集中，因混凝土抗拉強(qiáng)度和抵抗受拉變形能力很低，產(chǎn)生的拉應(yīng)力超過混凝土的實(shí)際抗拉強(qiáng)度時(shí)。便會出現(xiàn)裂縫，特別是在施工中后期。表面溫度裂縫走向無一定規(guī)律性，梁板類或長度尺寸較大的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，裂縫多平行于短邊；深入和貫穿性的溫度裂縫一般與短邊方向平行或接近平行，裂縫沿著長邊分段出現(xiàn)，中間較密。大面積結(jié)構(gòu)裂縫常縱橫交錯(cuò)。裂縫寬度大小不一，一般在0．5mm 以下，沿全長變化不大。裂縫沿截面高度一般是上寬下窄狀，但個(gè)別也有下寬上窄。溫度裂縫的出現(xiàn)易引起混凝土的碳化和鋼筋的銹蝕，明顯降低混凝土的抗?jié)B和抗凍融能力等。

2．4沉陷裂縫

　　沉陷裂縫主要與結(jié)構(gòu)地基土質(zhì)不勻、松軟或回填土不實(shí)以及侵水等情況有關(guān)．構(gòu)件模板剛度、強(qiáng)度不足，支撐間距過大或底部松動、過早拆模等也常導(dǎo)致不均勻沉降裂縫的出現(xiàn)。這類裂縫大部分為深進(jìn)或貫穿性裂縫，上下部都有，一般與基層垂直或呈30～45度角方向發(fā)展。裂縫寬度與不均勻沉降量成比例，而受溫度變化影響較小。

2．5化學(xué)反應(yīng)引起的裂縫

　　化學(xué)反應(yīng)引起的裂縫在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中十分常見。氯離子侵蝕而導(dǎo)致鋼筋銹蝕和體積膨脹引起混凝土脹裂 沿著鋼筋的位置出現(xiàn)許多縱向裂縫?；炷涟韬袭a(chǎn)生的一些堿性離子與活性骨料發(fā)生堿骨料反應(yīng)，造成混凝土穌松，膨脹開裂?？諝鉂穸容^小(RH30％～50％)的干燥環(huán)境中混凝土水泥漿中的氫氧化鈣易與空氣中的二氧化碳作用生成碳酸鈣，引起表面體積收縮，但受到結(jié)構(gòu)內(nèi)部未反應(yīng)混凝土的約束而導(dǎo)致表面發(fā)生龜裂。碳化收縮裂縫一般在結(jié)構(gòu)表面出現(xiàn)，無規(guī)律性．呈花紋狀，裂縫一般較淺且寬度為0．05mm～02mm，多數(shù)發(fā)生在混凝土澆筑完后數(shù)月或更長時(shí)間。

2．6其它施工裂縫

　　混凝土構(gòu)件在制作、脫模、運(yùn)輸、堆放、吊裝過程中。常常會因?yàn)楦鞣N原因產(chǎn)生各種各樣的裂縫。裂縫的部位、深度和走向隨產(chǎn)生的原因而異。如制作預(yù)制構(gòu)件時(shí)．木模因濕潤度不夠或者隔離劑失效，模板吸水膨脹將構(gòu)件混凝土拉裂。拆模時(shí)振動過大，運(yùn)輸時(shí)構(gòu)件受到劇烈震動和沖擊，以及吊裝時(shí)吊鉤位置不當(dāng)，起模時(shí)構(gòu)件受力不均勻都可能使得構(gòu)件發(fā)生裂縫

3裂縫的治理方法

　　裂縫的治理方法應(yīng)從實(shí)際出發(fā)．在安全可靠的基礎(chǔ)上，還要考慮技術(shù)上和施工條件的可行性，力求施工簡單易行。安全可靠，經(jīng)濟(jì)合理，標(biāo)本兼治 。應(yīng)根據(jù)混凝土裂縫發(fā)生的原因、性質(zhì)、大小、部位、結(jié)構(gòu)受力情況和使用要求．區(qū)別情況，及時(shí)認(rèn)真地進(jìn)行治理。目前比較成熟的裂縫修補(bǔ)方法主要有4種。即表面處理法、填充處理法、壓力灌漿處理法以及結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)法，簡單介紹如下：

3．1表面處理法

　　主要適用于對結(jié)構(gòu)承載力無影響的表面．即大面積的細(xì)微裂縫以及較淺的裂縫。表面處理方法是對混凝土構(gòu)件表面較淺的裂縫用水泥砂漿或環(huán)氧樹脂涂刷處理。

3．2填充處理法

　　適用于對中等寬度裂縫的處理，沿混凝土表面裂縫鑿成凹槽，洗凈后用水泥砂漿或環(huán)氧膠泥嵌補(bǔ)。構(gòu)件邊角縱向裂縫處的松散混凝土應(yīng)剔除，然后用水泥砂漿或細(xì)石混凝土修補(bǔ)。裂縫寬度小于0．3mm時(shí)，可采用專用混凝土封堵材料填充裂縫

3．3壓力灌漿處理法

　　壓力灌漿處理法又叫注漿法，處理效果好，應(yīng)用廣泛，它既可以修補(bǔ)面層還可以通過壓力將注射用膠注到混凝土內(nèi)部裂縫處，進(jìn)行粘結(jié)、封閉以及補(bǔ)強(qiáng)加固。對有整體性防水、防滲要求的結(jié)構(gòu)．縫寬大于0．1mm的深進(jìn)或貫穿性裂縫，可以灌水泥漿或環(huán)氧、甲凝、丙凝等化學(xué)漿液進(jìn)行裂縫修補(bǔ)，或者灌漿與表面封閉同時(shí)采用。

3．4結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)處理法

　　對嚴(yán)重影響使用甚至危及整個(gè)建筑物安全的裂縫，通常采取結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)法。裂縫修補(bǔ)加固是為了提高結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的承載力、整體性剛度、穩(wěn)定性和耐久性。結(jié)構(gòu)加固補(bǔ)強(qiáng)法包括擴(kuò)大截面四周加固、采用鋼箍進(jìn)行加固、采用預(yù)應(yīng)力進(jìn)行加固以及噴射混凝土加固等。

參考文獻(xiàn)

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