吳東云

【摘要】 通過對混凝土結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生原因的分析，探討在施工中如何采取有效的措施來進(jìn)行防治。

【關(guān)鍵詞】 混凝土結(jié)構(gòu) 裂縫 成因 控制處理方法

1.引 言

混凝土是由多種材料組成的一種混合物，是一種脆性材料，在受到溫度、壓力和外力的作用下，都有出現(xiàn)裂縫的可能性。在實(shí)際工程中混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫的成因復(fù)雜、類型多樣，多種因素相互影響。因此在施工中應(yīng)盡可能的弄清裂縫產(chǎn)生的原因，采取有效措施預(yù)防裂縫產(chǎn)生，或盡量減少裂縫的數(shù)量和寬度，特別是避免出現(xiàn)有害裂縫，以確保工程質(zhì)量。

2.混凝土裂縫產(chǎn)生的原因

2.1直接應(yīng)力裂縫

直接應(yīng)力裂縫是指外荷載引起的直接應(yīng)力超過了規(guī)定值后產(chǎn)生的裂縫，這類裂縫一般是沿著直接應(yīng)力的方向產(chǎn)生。主要為設(shè)計(jì)、施工和使用不合理引起。

2.2結(jié)構(gòu)變形引起的裂縫

結(jié)構(gòu)變形引起的裂縫大多是由于外界作用引起的結(jié)構(gòu)變形，包括溫度變形、收縮變形及地基不均勻沉降變形等。由于這些裂縫是因結(jié)構(gòu)變形受到約束引起的應(yīng)力超過混凝土的抗拉強(qiáng)度而產(chǎn)生的。

2.2.1溫度變形引起的裂縫

混凝土具有熱脹冷縮的性質(zhì)，當(dāng)外部環(huán)境或結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度發(fā)生變化，混凝土將發(fā)生變形，若變形受到約束，則在結(jié)構(gòu)內(nèi)部將產(chǎn)生應(yīng)力，當(dāng)應(yīng)力超過混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)即產(chǎn)生裂縫。溫度變形引起的裂縫區(qū)別于其他裂縫的最主要特征是將隨溫度變化而擴(kuò)張和合攏。引起溫度變化的主要因素有（混凝土水化熱；施工養(yǎng)護(hù)措施不當(dāng)使得混凝土驟冷驟熱，內(nèi)外溫度不均；火災(zāi)等原因引起的溫度突變等）。

2.2.2混凝土收縮裂縫

混凝土澆筑后4～5 小時(shí)左右，此時(shí)水泥水化反應(yīng)激烈，分子鏈逐漸形成，出現(xiàn)泌水和水分急劇蒸發(fā)，混凝土失水收縮的混凝土塑性收縮。為減少混凝土塑性收縮，施工時(shí)應(yīng)控制水灰比，避免過長時(shí)間的攪拌，下料不宜太快，振搗要密實(shí)，豎向變截面處宜分層澆筑。

混凝土結(jié)硬以后，隨著表層水分逐步蒸發(fā)，濕度逐步降低，混凝土體積減小，稱為縮水收縮（干縮） 。因混凝土表層水分損失快，內(nèi)部損失慢，因此產(chǎn)生表面收縮大、內(nèi)部收縮小的不均勻收縮，表面收縮變形受到內(nèi)部混凝土的約束，致使表面混凝土承受拉力，當(dāng)表面混凝土承受拉力超過其抗拉強(qiáng)度時(shí)，便產(chǎn)生收縮裂縫。

2.2.3地基基礎(chǔ)變形引起的裂縫

由于基礎(chǔ)豎向不均勻沉降或水平方向位移，使混凝土結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生附加應(yīng)力，超出混凝土結(jié)構(gòu)的抗拉能力，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開裂。

2.3外界環(huán)境引起的裂縫

2.3.1鋼筋銹蝕

在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，如果混凝土質(zhì)量較差或保護(hù)層厚度不足，鋼筋混凝土保護(hù)層受二氧化碳侵蝕炭化，使鋼筋周圍混凝土堿度降低，或由于氯化物介入，鋼筋周圍氯離子含量較高，都會引起鋼筋表面氧化膜破壞，鋼筋中鐵離子與侵入到混凝土中的氧氣和水分發(fā)生銹蝕反應(yīng)，其銹蝕物氫氧化鐵體積比原來增長2～4 倍，從而對周圍混凝土產(chǎn)生膨脹力，導(dǎo)致保護(hù)層混凝土開裂、剝離，沿鋼筋縱向產(chǎn)生裂縫，并有銹跡滲到混凝土表面。

2.3.2氣溫過低

當(dāng)大氣溫度<0℃時(shí)，吸水飽和的混凝土出現(xiàn)冰凍，游離的水轉(zhuǎn)變成冰，體積膨脹9%，因而混凝土產(chǎn)生膨脹力；同時(shí)混凝土凝膠孔中的過冷水在微觀結(jié)構(gòu)中遷移和重分布引起滲透壓，使混凝土中膨脹力加大，混凝土強(qiáng)度降低，并導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)。

2.4混凝土材料質(zhì)量不合格引起的裂縫

2.4.1水泥

水泥安定性不合格，水泥中游離的氧化鈣含量超標(biāo)，氧化鈣在凝結(jié)過程中水化很慢，在水泥混凝土凝結(jié)后仍然繼續(xù)起水化作用，可破壞已硬化的水泥混凝土；水泥出廠時(shí)強(qiáng)度不足，水泥受潮或過期，可能使混凝土強(qiáng)度不足，從而導(dǎo)致混凝土開裂。

2.4.2砂、石骨料及堿骨料反應(yīng)

砂石的粒徑、級配、雜質(zhì)含量，砂石粒徑太小、級配不良、空隙率大，將導(dǎo)致水泥和拌和水用量加大，影響混凝土的強(qiáng)度，使混凝土收縮加大，如果使用超出規(guī)定的特細(xì)砂，后果更嚴(yán)重。砂石中云母的含量較高，將削弱水泥與骨料的粘接力，降低混凝土強(qiáng)度。

3.控制混凝土裂縫發(fā)生的措施

3.1設(shè)計(jì)方面

為了簡化計(jì)算， 根據(jù)現(xiàn)行混凝土規(guī)范， 可采取一些簡單的配筋構(gòu)造措施以代替裂縫寬度的計(jì)算。

3.1.1采用合理的鋼筋布置和正確的構(gòu)造

根據(jù)鋼筋有效約束區(qū)的概念， 采用合理的鋼筋布置是控制和減小裂縫寬度的有效措施。工程實(shí)踐表明， 在保證鋼筋凈間距的前提下， 采用直徑略小、根數(shù)略多， 并沿截面受拉邊均勻布置的鋼筋較之直徑大、根數(shù)少的配筋方式， 可以有效地分散裂縫、減小裂縫寬度。

3.1.2利用鋼筋的表面特征

采用帶肋鋼筋較光面鋼筋可減小裂縫寬度30%，因此如果有條件盡可能采用帶肋鋼筋。

3.2施工方面

3.2.1嚴(yán)格控制混凝土的質(zhì)量

要嚴(yán)格控制混凝土的質(zhì)量，首先控制好坍落度和水灰比。現(xiàn)場如發(fā)現(xiàn)離析現(xiàn)象，可進(jìn)行二次攪拌或采用新拌混凝土；選擇合適的骨料，控制好級配，還要注意粗細(xì)骨料的含泥量，并隨時(shí)做好檢驗(yàn)。

3.2.2嚴(yán)格執(zhí)行有關(guān)施工規(guī)范

要嚴(yán)格執(zhí)行有關(guān)施工規(guī)范，掌握正確的混凝土保濕、保溫養(yǎng)護(hù)的技術(shù)；控制合理的養(yǎng)護(hù)時(shí)間；合理選擇覆蓋物，并澆水保證經(jīng)常性濕潤；早期養(yǎng)護(hù)時(shí)間越長收縮越??；氣溫驟降時(shí)要進(jìn)行表面保溫，另外冬季施工時(shí)要特殊注意構(gòu)件保溫，避免受凍。

3.2.3施工預(yù)控措施

混凝土施工時(shí)可劃小混凝土施工面，或根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置后澆帶、預(yù)埋鋼絲網(wǎng)、鋼筋，以避免混凝土裂縫的產(chǎn)生。

3.2.4注意天氣的變化

要掌握混凝土澆筑期間的氣候，混凝土澆筑盡量安排在日溫差變化較小的時(shí)間段內(nèi)；當(dāng)溫度持續(xù)處于零下時(shí)，現(xiàn)場不應(yīng)安排混凝土施工，以免混凝土施工后早期受凍，出現(xiàn)裂縫。

4.裂縫的處理

在結(jié)構(gòu)未施工前，可以采取一定的措施來控制裂縫的發(fā)生，但有些構(gòu)件難免會出現(xiàn)裂縫，現(xiàn)場通常采用以下處理方法。

4.1表面處理法

構(gòu)件表面裂縫很細(xì)很淺，未達(dá)到鋼筋表面，不漏水的情況下可采用高標(biāo)號的砂漿進(jìn)行表面涂抹。如果表面裂縫貫通底部，出現(xiàn)漏水的情況，可在構(gòu)件表面貼補(bǔ)防水片等方法來解決。

4.2填充法

當(dāng)裂縫寬度小于0.3mm時(shí)，可采用專用的混凝土封堵材料來填充裂縫?；炷亮芽p封堵材料采用無機(jī)材料與有機(jī)材料相復(fù)合制成，具有較高的抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、粘結(jié)強(qiáng)度、早期強(qiáng)度和良好的抗?jié)B防水性能，同時(shí)具有一定的彈性性能，能達(dá)到良好的修補(bǔ)效果。

4.3化學(xué)灌漿法

當(dāng)裂縫寬度大于0.3mm時(shí)，可采用化學(xué)灌漿處理。一般是埋設(shè)灌漿管，用空壓機(jī)加壓灌漿，此種方法處理效果好，應(yīng)用范圍廣。目前國內(nèi)有很多新技術(shù)、新產(chǎn)品，例如AB 系列灌漿樹脂，是由低粘度、高強(qiáng)度、可撓性、低收縮的改性環(huán)氧樹脂、改性聚氨酯樹酯等組成，可對裂縫進(jìn)行混凝土化學(xué)灌漿修復(fù)，已經(jīng)過大量的工程應(yīng)用，建立了一套完整的工藝操作技術(shù)。

4.4結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)法

因外部因素造成的較大裂縫，嚴(yán)重影響使用，如不及時(shí)采取措施，會危及整個(gè)建筑物的安全。例如外荷載超出設(shè)計(jì)的承載力、地震、爆炸、火災(zāi)等因素引起的裂縫，通常采取結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)法，可根據(jù)具體實(shí)際情況采取鉆孔植筋加固混凝土截面或在混凝土體外施加預(yù)應(yīng)力等措施處理。

5.小結(jié)

由上述可知，在實(shí)際工程中，混凝土裂縫普遍存在，必須引起高度重視。但是，它是一個(gè)十分復(fù)雜而又難以控制的問題；因此，對混凝土裂縫要進(jìn)行調(diào)查、分析和驗(yàn)算，以判斷裂縫的性質(zhì)以及對結(jié)構(gòu)的影響，進(jìn)而提出合理的工程整治措施。

參考文獻(xiàn)

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