混凝土裂缝成因和防治措施

　　关键词：混凝土裂缝，原因，措施

　　混凝土是目前用量最大的一种建筑材料,广泛应用于工业与民用建筑、农林与城市建设、水利与海港工程。然而,许多混凝土结构在建设与使用过程中出现了不同程度、不同形式的裂缝。然而,大量工程实践以及近代科学关于混凝土强度的细观研究都表明结构物的裂缝是不可避免的,它是材料的一种特性。因此,科学地对待裂缝问题是在对裂缝进行分类、研究的基础上,采取有效的措施,将裂缝的有害程度控制在允许的范围内。 

　　 1.1 　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[1][2]。 

　　(2) 非结构性裂缝是由各种变形变化引起的裂缝[1][2],干缩湿胀和不均匀沉降等因素引起的裂缝。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导[1～5 ] 。

 

　　2.1 　收缩裂缝

　　收缩裂缝是由湿度变化引起的,它占混凝土非结构性裂缝中的主要部分。根据有关试验测定,混凝土最终收缩量约为0104 %～0106 %。收缩是混凝土固有的物理特性,一般来说,水灰比越大、水泥强度越高、骨料越少、环境温度越高、表面失水越大,则其收缩值越大,也越易产生收缩裂缝。

　　对收缩裂缝的防治可采取以下措施 : 

　　(1) 掺加高效减水剂、泵送剂以尽量降低用水量;施工时,下料不宜过快,并振捣密实。 

　　(2) 对于早期收缩裂缝的防治,除加强早期养护外,宜在混凝土终凝前进行二次抹压,在材料上可掺加促凝剂,且宜采用早期强度高、保水性好的普通硅酸盐水泥;对于干缩裂缝的防治,可以适当延长养护时间,材料上宜选用粉煤灰水泥或中低热水泥等干缩率小的品种。 

　　(3) 尽可能降低水泥用量,增大粗骨料的含量,且宜选用石灰岩作为粗骨料, 

　　(4) 防止碳化收缩裂缝关键是降低生成物的碱度,对新浇混凝土做好湿水养护,而对使用当中的混凝土结构要尽量保持干燥,在CO2 等腐蚀性气体含量高的环境下要做好防腐措施。 

　　(5) 混凝土浇筑抹光后要及时用潮湿的草垫或塑料薄膜覆盖,风季施工时应设挡风设施。 

　　2.2　温度裂缝

　　温度裂缝是由于混凝土内外温差或季节气温变化过大而形成的。

　　在混凝土浇筑过程中,水泥水化反应将放出大量的热(一般每克水泥可放出502J 热量) ,使混凝土内部温度升高并在一定龄期出现温峰,之后下降。由于混凝土内部散热慢而表面散热快,必将在内外形成温差,为协调温度变形,混凝土表面将产生拉应力(即温度应力) ,当超过混凝土抗拉强度后将使之开裂。免费论文参考网。这种裂缝多为贯穿性的,且较深,严重降低结构的整体刚度;一般在施工结束几个月后出现。控制温度裂缝的产生主要是从降低温差入手,可采取以下的防治措施: 

　　(1) 在材料方面,宜采用粉煤灰水泥,尽量减少水泥用量,可掺加缓凝高效减水剂;对大体积混凝土,可适当掺入块石。

　　(2) 在施工方面,应合理安排施工工序,改进施工工艺,改善结构约束条件,如较长结构要设温度缝或后浇带,在基岩上浇筑时,要铺50～100 mm 砂层以消除其嵌固作用。

　　(3) 在设计方面,主要是做好温度应力计算,根据可能产生的温度应力采取相应的构造措施,如适当地配置温度钢筋,分担混凝土温度应力。 

　　(4) 此外,尚需加强混凝土养护,做好表面保温措施(如蓄水养护或覆盖潮湿的草垫等) ,适当延长拆模时间,以使混凝土表面缓慢散热;控制混凝土内外温度差在25 ℃以内。

　　2.3　沉陷裂缝

　　沉陷裂缝是建筑物建成后各部分发生不均匀沉降而引起的,多为贯穿性的,其位置与沉陷方向一致。

　　建筑物墙体的八字形或倒八字形的裂缝便是一种典型的沉陷裂缝。回填土未经夯实处理,地层中含有软弱下卧层,建筑物在使用过程中地基被水(雨水、生活用水等) 长期浸泡等原因都将引起建筑物的不均匀沉降,从而开裂。另外在新建工程的地基施工中,若不做好必要的措施防止土坡失稳或地下水倒灌,会削弱相邻老建筑物的地基承载力,从而导致建筑物沉陷开裂。沉陷裂缝往往严重影响建筑物的外观,并危及结构的耐久性,防止其产生的控制措施有:

　　(1) 在基础设计时确保持力层的承载力与地基的均匀受力,在层高不同的部位以及新老建筑物连接处设置沉降缝。

　　(2) 在施工中,模板要有足够的强度和刚度,并支撑可靠;另外,注意施工顺序,如先高层后低层,先主体后裙房。 

　　(3) 施工前要做好地质勘测工作,尽量选择好的持力层,竣工后要避免地基受到雨水等浸泡。

 

　　混凝土结构一旦开裂应立即在鉴定的基础上采取相应的措施。目前,常用的修补方法有表面封闭法、压力灌浆法及填堵法。[2-4]

　　3.1 面封闭法

　　针对宽度小于12mm 的微裂缝,可将聚合物水泥膏、弹性密封胶或渗透性防水剂涂刷于裂缝表面,以恢复其防水性和耐久性。该法施工简单,但仅适用于浅裂缝。 

　　3.2 压力灌浆法

　　针对宽度大于13mm且深度较大的裂缝,可将化学灌浆材料(如聚氨酯、环氧树脂或水泥浆液) 通过压力灌浆设备注入到裂缝深处,以恢复结构整体性、防水性及耐久性。[2][4][8

　　3.3 填堵法

　　针对宽度大于15mm的宽大裂缝或钢筋锈蚀裂缝,可沿裂缝将混凝土凿成“U”型或“V”型槽,然后嵌填修补材料,以恢复防水性、耐久性或部分恢复结构整体性。 

 

　　 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。而目前混凝土裂缝主要是收缩变形和温度变形所致,控制这些裂缝除了广大工程建设人员在设计与施工方面采取相应措施外,也需要科研人员尽快地研制出能减少水泥收缩和水化热的高效材料,从而将裂缝问题降低到最小限度。

　　 

[1]王黔贵,何林.商品混凝土现浇板的混凝土早期裂缝问题分析及防治对策探讨[J].四川建筑科学研究,2005,(03).

[2]张凤莲,赵书远. 钢筋混凝土现浇板裂缝的成因分析及处理[J].安徽电子信息职业技术学院学报,2006,(06).

[3]周岳年,刘屠梅,钟宏方,傅敏红.实体混凝土强度合格性评定标准探讨 [A].第二届浙江省建设工程质量检测技术研讨会论文集[C],2005.

[4]冯海华,肖昌飞.钢筋混凝土现浇楼板裂缝的成因及预防措施[A].建设工程混凝土应用新技术[C],2009.

[5]中国桂.施工阶段大体积混凝土裂缝控制技术 [A].建设工程混凝土应用新技术[C],2009.