【學(xué)員問(wèn)題】混凝土裂縫的成因、預(yù)防及處理？

【解答】一、砼裂縫的種類及成因

1.干縮裂縫

干縮裂縫多出現(xiàn)在混凝土養(yǎng)護(hù)結(jié)束后的一段時(shí)間或是混凝土澆筑完畢后的一周左右。水泥砂漿中水分的蒸發(fā)會(huì)產(chǎn)生干縮，且這種收縮是不可逆的。干縮裂縫的產(chǎn)生主要是由于混凝土內(nèi)外水分蒸發(fā)程度不同而導(dǎo)致變形不同的結(jié)果。干縮裂縫多為表面性的平行線狀或網(wǎng)狀淺細(xì)裂縫，寬度多在0.05～0.2mm之間，大體積混凝土中平面部位多見(jiàn)，較薄的梁板中多沿其短向分布。混凝土干縮主要和混凝土的水灰比、水泥的成分、水泥的用量、集料的性質(zhì)和用量、外加劑的用量等有關(guān)。

2.塑性收縮裂縫

塑性收縮是指混凝土在凝結(jié)之前，表面因失水較快而產(chǎn)生的收縮。塑性收縮裂縫一般在干熱或大風(fēng)天氣出現(xiàn)，裂縫多呈中間寬兩端細(xì)且長(zhǎng)短不一、互不連貫狀態(tài)。其產(chǎn)生的主要原因?yàn)椋夯炷�土在終凝前幾乎沒(méi)有強(qiáng)度或強(qiáng)度很小，或者混凝土剛剛終凝而強(qiáng)度很小時(shí)，受高溫或較大風(fēng)力的影響，混凝土表面失水過(guò)快，造成毛細(xì)管中產(chǎn)生較大的負(fù)壓而使混凝土體積急劇收縮，而此時(shí)混凝土的強(qiáng)度又無(wú)法抵抗其本身收縮，因此產(chǎn)生龜裂。影響混凝土塑性收縮開(kāi)裂的主要因素有水灰比、混凝土的凝結(jié)時(shí)間、環(huán)境溫度、風(fēng)速、相對(duì)濕度等等。

3.沉陷裂縫

沉陷裂縫的產(chǎn)生是由于結(jié)構(gòu)地基土質(zhì)不勻、松軟，或回填土不實(shí)或浸水而造成不均勻沉降所致；或者因?yàn)槟０鍎偠炔蛔�，模板支撐間距過(guò)大或支撐底部松動(dòng)等所致，特別是在冬季，模板支撐在凍土上，凍土化凍后產(chǎn)生不均勻沉降，致使混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫。此類裂縫多為深進(jìn)或貫穿性裂縫，其走向與沉陷情況有關(guān)，一般沿與地面垂直或呈30°～45°角方向發(fā)展，較大的沉陷裂縫，往往有一定的錯(cuò)位，裂縫寬度往往與沉降量成正比關(guān)系。裂縫寬度受溫度變化的影響較小。地基變形穩(wěn)定之后，沉陷裂縫也基本趨于穩(wěn)定。

4.溫度裂縫

溫度裂縫多發(fā)生在大體積混凝土表面或溫差變化較大地區(qū)的混凝土結(jié)構(gòu)中。溫度裂縫的走向通常無(wú)一定規(guī)律，大面積結(jié)構(gòu)裂縫�？v橫交錯(cuò)；梁板類長(zhǎng)度尺寸較大的結(jié)構(gòu)，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(zhǎng)邊分段出現(xiàn)，中間較密。裂縫寬度大小不一，受溫度變化影響較為明顯，冬季較寬，夏季較窄。高溫膨脹引起的混凝土溫度裂縫是通常中間粗兩端細(xì)，而冷縮裂縫的粗細(xì)變化不太明顯。此種裂縫的出現(xiàn)會(huì)引起鋼筋的銹蝕，混凝土的碳化，降低混凝土的抗凍融、抗疲勞及抗?jié)B能力等。

5.化學(xué)反應(yīng)引起的裂縫

混凝土拌和后會(huì)產(chǎn)生一些堿性離子，這些離子與某些活性骨料產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)并吸收周圍環(huán)境中的水而體積增大，造成混凝土酥松、膨脹開(kāi)裂。這種裂縫一般出現(xiàn)在混凝土結(jié)構(gòu)使用期間，一旦出現(xiàn)很難補(bǔ)救，因此應(yīng)在施工中采取有效措施進(jìn)行預(yù)防。主要的預(yù)防措施：一是選用堿活性小的砂石骨料。二是選用低堿水泥和低堿或無(wú)堿的外加劑。三是選用合適的摻和料抑制堿骨料反應(yīng)。

二、砼裂縫的預(yù)防措施

（一）控制砼溫升

1.選用水化熱低的水泥。水化熱是水泥熟料水化所放出的熱量。為使砼減少升溫，可以在滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求的前提下，減少水泥用量，盡量選用中低熱水泥。一般工程可選用礦渣水泥或水泥。

2.利用砼的后期強(qiáng)度。據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，每立方米的砼水泥用量，每增減10公斤，砼溫度受水化熱影響相應(yīng)升降1℃。因此根據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)際情況，對(duì)結(jié)構(gòu)的剛度和強(qiáng)度進(jìn)行復(fù)算并取得設(shè)計(jì)和質(zhì)檢部門(mén)的認(rèn)可后，可用f45、f60或f90替代f28作為砼設(shè)計(jì)強(qiáng)度，這樣每立方米砼的水泥用量會(huì)減少40～70千克/立方米。相應(yīng)的水化熱溫升也減少4℃～7℃。

利用砼后期強(qiáng)度主要是從配合比設(shè)計(jì)入手，并通過(guò)試驗(yàn)證明28天之后砼強(qiáng)度能繼續(xù)增長(zhǎng)。到預(yù)計(jì)的時(shí)間能達(dá)到或超過(guò)設(shè)計(jì)強(qiáng)度。

3.摻入減水劑和微膨脹劑。摻加一定數(shù)量的減水劑或緩凝劑，可以減少水泥用量，改善和易性，推遲水化熱的峰值期。而摻入適量的微膨脹劑或膨脹水泥，也可以減少砼的溫度應(yīng)力。

4.摻入粉煤灰外摻劑。在砼中加入少量的磨細(xì)粉煤灰取代部分水泥，不僅可降低水化熱，還改善砼的塑性。

5.骨料的選用。連續(xù)級(jí)配粗骨料配制的砼具有較好的和易性，較少的用水量和水泥用量以及較高的抗壓強(qiáng)度。另外砂、石含泥量要嚴(yán)格控制。砂的含泥量小于2%，石的含泥量小于1%.

6.降低砼的出機(jī)溫度和澆筑溫度。首先要降低砼拌合溫度。降低砼出機(jī)溫度的最有效的辦法是降低石子的溫度，在氣溫較高時(shí)，要避免太陽(yáng)直接照射骨料，必要時(shí)向骨料噴射水霧或使用前用冷水沖洗骨料。另外砼在裝卸、運(yùn)輸、澆筑等工序都對(duì)溫度有影響。為此，在炎熱的夏季應(yīng)盡量減少?gòu)牡饺肽５臅r(shí)間。

（二）采用保溫或保濕養(yǎng)護(hù)，延緩砼降溫速度

為減少砼澆筑后所產(chǎn)生的內(nèi)外溫差，夏季應(yīng)采用保濕養(yǎng)護(hù)，冬季應(yīng)保溫養(yǎng)護(hù)。大體積砼結(jié)構(gòu)終凝后，其表面蓄存一定深度的水，具有一定的隔熱保溫效果，縮小了砼內(nèi)外溫差，從而控制裂縫的開(kāi)展。而基礎(chǔ)工程大體積砼結(jié)構(gòu)拆模后，宜盡快回填土，避免氣溫驟變，亦可延緩降溫速率，避免產(chǎn)生裂縫。

（三）改善施工工藝，提高砼抗裂能力

1.采用分層分段法澆筑砼，有利于砼消化熱的散失，減小內(nèi)外溫差。

2.改善配筋，避免應(yīng)力集中，增強(qiáng)抵抗溫度應(yīng)力的能力�？锥粗車�、變斷面轉(zhuǎn)角部位、轉(zhuǎn)角處都會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中。為此，在孔洞四周增配斜向鋼筋、鋼筋網(wǎng)片，在變截面作局部處理使截面逐漸過(guò)渡，同時(shí)增配抗裂鋼筋都能防止裂縫的產(chǎn)生。值得注意的是，配筋要盡可能應(yīng)用小直徑和小間距，按全截面對(duì)稱配置。

3.設(shè)置后澆帶。對(duì)于平面尺寸過(guò)大的大體積砼應(yīng)設(shè)置后澆帶，以減少外約束力和溫度應(yīng)力；同時(shí)也有利于散熱，降低砼的內(nèi)部溫度。

4.做好溫度監(jiān)測(cè)工作，及時(shí)反映溫差，隨時(shí)指導(dǎo)養(yǎng)護(hù)，控制砼內(nèi)外溫差不超過(guò)25攝氏度。

三、砼裂縫的處理方法

（一）經(jīng)過(guò)調(diào)查分析，確認(rèn)在裂縫不降低承載力的情況下，采取表面修補(bǔ)法、充填法、注入法等處理方法：

1.表面修補(bǔ)法。該法適用于縫較窄，用以恢復(fù)構(gòu)件表面美觀和提高耐久性時(shí)所采用，常用的是沿砼裂縫表面鋪設(shè)薄膜材料，一般可用環(huán)氧類樹(shù)脂或樹(shù)脂浸漬玻璃布。

2.充填法。當(dāng)裂縫較寬時(shí)，可沿裂縫砼表面鑿成V形或U形槽，使用樹(shù)脂砂漿材料進(jìn)行填充，也可使用水泥砂漿或?yàn)r青等材料。

3.注入法。當(dāng)裂縫寬度較小且較深時(shí)，可采用將修補(bǔ)材料注入砼內(nèi)部的修補(bǔ)方法，首先裂縫處設(shè)置注入用管，其他部位用表面處理法封住，使用低粘度環(huán)氧樹(shù)脂注入材料，用電動(dòng)泵或手動(dòng)泵注入修補(bǔ)。

（二）如果裂縫影響到結(jié)構(gòu)安全，可采取圍套加固法、鋼箍加固法、粘貼加固法等結(jié)構(gòu)加固法。此方法屬結(jié)構(gòu)加固，須經(jīng)設(shè)計(jì)驗(yàn)算同意后方可進(jìn)行。

1.圍套加固法。在周圍尺寸允許的情況下，在結(jié)構(gòu)外部一側(cè)或數(shù)側(cè)外包鋼筋砼圍套，以增加鋼筋和截面，提高其承載力；對(duì)構(gòu)件裂縫嚴(yán)重，尚未破碎裂透或一側(cè)破裂的，將裂縫部位鋼筋保護(hù)層鑿去，外包一層；大型設(shè)備基礎(chǔ)一般采取增設(shè)鋼板箍帶，增加環(huán)向抗拉強(qiáng)度的方法處理。

2.鋼箍加固法。在結(jié)構(gòu)裂縫部位四周加U型螺栓或型鋼套箍將構(gòu)件箍緊，以防止裂縫擴(kuò)大和提高結(jié)構(gòu)的剛度及承載力。加固時(shí)，應(yīng)使鋼套箍與混凝土表面緊密接觸，以保證共同工作。

3.粘貼加固法。將鋼板或型鋼用改性環(huán)氧樹(shù)脂和粘結(jié)劑，粘結(jié)到構(gòu)件砼裂縫部位表面，使鋼板或型鋼與混凝土連成整體共同工作。粘結(jié)前，表面進(jìn)行噴砂除銹，混凝土刷凈干燥，粘結(jié)層厚度為1～4毫米。

結(jié)束語(yǔ)：

綜上所述，砼裂縫應(yīng)針對(duì)成因，貫徹預(yù)防為主的原則，完善設(shè)計(jì)及加強(qiáng)施工等方面的管理，使結(jié)構(gòu)盡量不出現(xiàn)裂縫或盡量減少裂縫數(shù)量和寬度，以確保結(jié)構(gòu)安全。

以上內(nèi)容均根據(jù)學(xué)員實(shí)際工作中遇到的問(wèn)題整理而成，供參考，如有問(wèn)題請(qǐng)及時(shí)溝通、指正。