淺談混凝土裂縫的原因分析、修補(bǔ)及防治措施

袁震乾

(河南永煤碳纖維有限公司工程部，河南商丘 476000)

1 混凝土裂縫的分類(lèi)

大量的工程和實(shí)踐理論分析表明，鋼筋混凝土構(gòu)件基本上都是帶裂縫工作的，這些裂縫可分為無(wú)害裂縫和有害裂縫兩種。無(wú)害裂縫一般裂縫很細(xì)，甚至肉眼很難看見(jiàn)(縫寬＜0.5 mm)，對(duì)結(jié)構(gòu)無(wú)大害，允許其存在。如從結(jié)構(gòu)耐久性要求、承載力要求及正常使用要求，最嚴(yán)格的允許縫寬為0.1 mm，泵送混凝士的寬度可放寬到0.2 mm。有害裂縫寬度一般在0.2 mm以上，如果是沿鋼筋的順筋則危害程度高，裂縫寬在0.5 m。

2 混凝土裂縫的原因分析

2.1 混凝土材料方面原因

①骨料中含泥混凝土表面出現(xiàn)不規(guī)則網(wǎng)狀干裂。②大體積混凝土中水泥水化時(shí)產(chǎn)生大量的水化熱得不到散發(fā)，導(dǎo)致混凝土內(nèi)外溫差較大，在其澆筑1～2周出現(xiàn)等距離規(guī)則的直線裂縫，表面也有貫通的。③混凝土在硬化過(guò)程中，由于干縮引起的體積變形受到約束時(shí)產(chǎn)生的裂縫，一般會(huì)在澆筑兩三個(gè)月后逐漸出現(xiàn)并發(fā)展，這種裂縫的寬度有時(shí)會(huì)很大。④混凝土加水拌合后，水泥中的堿性物質(zhì)(Na2O和K2O)與活性骨料由活性氧化硅等起反應(yīng)，析出的硅酸凝膠從周?chē)橘|(zhì)中吸水膨脹，體積增大三倍，從而使混凝土漲裂產(chǎn)生裂縫。⑤當(dāng)有約束時(shí)，混凝土熱脹冷縮所嚴(yán)生的體積漲縮，因受到約束力的限制，在內(nèi)部產(chǎn)生了溫度應(yīng)力，由于混凝土抗拉強(qiáng)度低，容易被文圖引起的拉應(yīng)力拉裂，從而產(chǎn)生溫度裂縫。

2.2 施工方面原因

①配筋亂采，鋼筋保護(hù)層減弱，使沿混凝土肋周?chē)l(fā)幸，及沿配筋和配管表面出現(xiàn)裂縫。②混凝工攪拌時(shí)水或水泥量的增加。在用水量不變時(shí)，水泥用量每增加10% ，混凝土收縮增加5%;水泥量不變時(shí)，用水量每增加10%，混凝土強(qiáng)度降低20% ，混凝土與鋼筋的黏結(jié)力降低10%。容易現(xiàn)網(wǎng)狀及長(zhǎng)扮不規(guī)則裂縫。③混凝土澆筑速度過(guò)快，澆筑1～2 h后，在鋼筋土面、墻與板、梁與柱交接處部分出現(xiàn)裂縫。④模板在澆筑時(shí)鼓起以及拆模過(guò)速、拆模不當(dāng)也會(huì)引起裂縫。⑤現(xiàn)場(chǎng)澆搗混凝土?xí)r，振搗或插入不當(dāng)，漏振、過(guò)振或振搗棒抽撤過(guò)快，均會(huì)影響混凝土的密實(shí)性和均勻性，誘導(dǎo)裂縫的產(chǎn)生。⑥現(xiàn)場(chǎng)初期養(yǎng)護(hù)不好，在夏季暴曬，混凝土過(guò)早干燥，易在表面嚴(yán)生不規(guī)則塑性收縮裂縫;在冬季初期受凍，混凝土內(nèi)水分結(jié)冰，脫模后混凝土表面出現(xiàn)返白、空鼓等。⑦對(duì)大體積混凝土工程，缺少兩次抹面，易產(chǎn)生表面收縮裂縫。

2.3 使用及環(huán)境條件原因

①混凝土構(gòu)件兩面有溫濕度差，在低溫或低濕的側(cè)面，拐角處易產(chǎn)生裂縫。②混凝土受到多次凍融交替其表面易產(chǎn)生空鼓。③混凝土處在不利的環(huán)境中，受酸及鹽類(lèi)浸蝕使混凝土中的鋼筋生銹，生成氧化鐵體，導(dǎo)致體積膨脹，對(duì)周?chē)炷翑D壓，使混凝土漲裂。

2.4結(jié)構(gòu)及外力原因

①構(gòu)件超載產(chǎn)生的裂縫，如構(gòu)件受到均布荷載或集中荷載的超載，會(huì)在受拉側(cè)產(chǎn)生垂直構(gòu)件的裂縫，如構(gòu)件在較大剪力作用下，會(huì)產(chǎn)生斜裂縫，并向上、下延伸。②構(gòu)件截面鋼筋量不足時(shí)，構(gòu)件受拉時(shí)會(huì)出現(xiàn)垂直裂縫。③結(jié)構(gòu)物的基礎(chǔ)出現(xiàn)不均勻沉降就可能出現(xiàn)45°裂縫，裂縫會(huì)隨著基礎(chǔ)沉陷的進(jìn)一步發(fā)展而擴(kuò)大。

3 裂縫的修補(bǔ)措施

3.1 開(kāi)槽法修補(bǔ)裂縫

該法適合于修補(bǔ)較寬裂縫大于0.5 mm，材料的配合比為:采用環(huán)氧樹(shù)脂∶聚硫橡膠∶水泥∶砂=10∶3∶12.5∶28。首先人工將曬干篩后的砂、水泥按比例配好攪拌均勻后，將環(huán)氧樹(shù)脂聚硫橡膠也按配比拌勻。然后摻入已拌好的砂、水泥當(dāng)中，再人工繼續(xù)攪拌。最后用少量的丙酮將已拌好的砂漿稀釋到適中稠度(約200 g丙酮就可以了)。及時(shí)將已拌好的改性環(huán)氧樹(shù)脂砂漿用橡膠桶裝到已鑿好洗凈吹干后的混凝土鑿槽內(nèi)進(jìn)行嵌入。從砂漿開(kāi)始拌和到嵌入混凝土縫內(nèi)，一組砂漿的整個(gè)施工過(guò)程需要30 min左右完成。嵌入后的砂漿養(yǎng)護(hù)即砂漿嵌入縫槽內(nèi)處理好后2 h以內(nèi)及時(shí)用毛氈、麻袋將聚硫橡膠改性環(huán)氧樹(shù)脂砂漿進(jìn)行覆蓋，待完全初凝后，開(kāi)始用水養(yǎng)護(hù)。

3.2 低壓注漿法修補(bǔ)裂縫

低壓注漿法適用于裂縫寬度為0.2～0.3 mm的混凝土裂縫修補(bǔ)。修補(bǔ)工序如下:裂縫清理→試漏→配制注漿液→壓力注漿→二次注漿→清理表面。當(dāng)裂縫數(shù)量較多時(shí)，先要在裂縫位置上貼醫(yī)用白膠布，再用窄毛刷沾漿沿裂縫來(lái)回涂刷封縫，使裂縫封閉，大約10 min后，揭去膠布條，露出小縫，貼注漿嘴用鍵包嚴(yán)。固化后周邊可能有裂口，必須反復(fù)用漿補(bǔ)土，以避免注漿漏漿。注漿操作一般在黏嘴的第二天進(jìn)行，若氣溫高，半天就可注漿。操作時(shí)先用補(bǔ)縫器吸取漿液，插入注漿嘴，用千推動(dòng)補(bǔ)縫器活塞，使?jié){液通過(guò)注漿嘴壓入裂縫，當(dāng)相鄰的嘴中流出漿液時(shí)，就可拔出補(bǔ)縫器，堵上鋁鉚釘。一般由上向下注漿，水平縫一般從一端到另一端逐個(gè)注漿。為了保證漿液充滿，在注漿后約0.5 h可以對(duì)每個(gè)注漿嘴再次補(bǔ)漿。

3.3 表面覆蓋法修補(bǔ)裂縫

這是一種簡(jiǎn)單、常見(jiàn)的修補(bǔ)方法，它主要適用于穩(wěn)定和對(duì)結(jié)構(gòu)承載能力么沒(méi)有影響的表面裂縫一級(jí)深入裂縫的處理。在微細(xì)裂縫(一般寬度＜0.2 mm)的表面涂膜，以達(dá)到修補(bǔ)棍凝土微細(xì)裂縫的目的。分涂覆裂縫部分及全部涂覆兩種方法，這種方法的缺點(diǎn)是修補(bǔ)工作無(wú)法深入到裂縫內(nèi)部，對(duì)延伸裂縫難以追蹤其變化。表面覆蓋法所用材料視修補(bǔ)目的及建筑物所處環(huán)境不同而異，通常采用彈性涂膜防水材料，聚合物水泥膏、聚合物薄膜(粘貼)等。施工時(shí)，首先用鋼絲刷子將混凝土表面打毛，清除表面附著物，用水沖洗干凈后充分干燥，然后用樹(shù)脂充填混凝土上表面的氣孔，再用修補(bǔ)材料涂覆表面。在防護(hù)的同時(shí)為了防止混凝土受到各種作用的影響繼續(xù)開(kāi)裂，通?？梢圆捎迷诹芽p的表面粘貼玻璃纖維布等措施。

3.4 結(jié)構(gòu)加固法

結(jié)構(gòu)加固中常用的主要有以下幾種方法:加大混凝土結(jié)構(gòu)的截面積，在構(gòu)建的角部外包型鋼、采用預(yù)應(yīng)力法加固、粘貼鋼板加固、增設(shè)指點(diǎn)加固等補(bǔ)強(qiáng)加固。

4 裂縫的防治措施

4.1 施工方案

好的施工方案與預(yù)防、控制裂縫有很大關(guān)系。施工方案主要應(yīng)確定一定澆筑量、施工縫間距、位置及構(gòu)造、澆筑時(shí)間、運(yùn)輸及振搗等。一次澆筑長(zhǎng)度由垂直施工縫分割，最好是設(shè)置在變截面處或承受拉、剪、彎應(yīng)力較小的部位。除控制一次澆筑厚度外，分層位置，即水平施工縫留設(shè)位置也應(yīng)加以注意，一般來(lái)說(shuō)，因盡量留在變截面處，或遠(yuǎn)離受拉鋼筋部位而設(shè)在混凝土的受壓區(qū)，確定澆筑時(shí)間的原則應(yīng)盡量避開(kāi)炎熱天氣和晝夜溫差大的日期。如果必須在夏季施工，則應(yīng)采取材料降溫措施來(lái)控制混凝土入模溫度。

4.2 施工質(zhì)量

由于施工質(zhì)量原因而產(chǎn)生的裂縫發(fā)生率比較高。因此，施工階段是裂縫預(yù)防的主要階段，在施工階段要注意以下幾個(gè)問(wèn)題:首先要嚴(yán)格按照混凝土配合比進(jìn)行配料其次適當(dāng)?shù)剡x擇好水灰比，在滿足強(qiáng)度要求的原則下，盡可能減少水泥用量。其次鋼筋的成型和模板安裝位置要準(zhǔn)確、牢固，以免施工中變形。鋼筋上的污物和氧化鐵皮要清除，以免影響?zhàn)そY(jié)力。最后是澆筑、振搗操作合理，特別是振搗操作技術(shù)，往往不被人們重視。過(guò)分振搗對(duì)混凝土均勻性有害，振搗不足也不能保證混凝土應(yīng)有的密實(shí)度，要恰到好處。

4.3 養(yǎng)護(hù)

養(yǎng)護(hù)的目的是使混凝土正常硬化，強(qiáng)度增長(zhǎng)，不受或少受外界影響。技術(shù)關(guān)鍵是設(shè)法使混凝土溫度級(jí)慢慢下降到接近外界氣溫，縮小降漏過(guò)程中的溫差。以便減小溫度應(yīng)力、阻力裂縫的產(chǎn)生。

常規(guī)養(yǎng)護(hù)方法是噴水。對(duì)一般混凝土結(jié)構(gòu)，減小表面收縮，防止龜裂是可行的。大體積混凝土由于塊體內(nèi)外溫度不一致，強(qiáng)度增長(zhǎng)不同，常常是在強(qiáng)度增長(zhǎng)慢的表面開(kāi)裂，其養(yǎng)護(hù)就不能只滿足于常規(guī)方法。具體說(shuō)，盡量晚拆模，拆模后要立即覆蓋或及時(shí)回填，避開(kāi)外界氣候的影響，養(yǎng)護(hù)期應(yīng)以混凝土強(qiáng)度增長(zhǎng)最快的階段為準(zhǔn)，即7～28 d，最好能長(zhǎng)些。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，混凝土裂縫雖然是一個(gè)常見(jiàn)的工程質(zhì)量問(wèn)題，但只要在具體施工中我們多觀察、多比較，出現(xiàn)問(wèn)題后多分析、多總結(jié)，結(jié)合多種預(yù)防處理措施，使結(jié)構(gòu)盡量不出現(xiàn)裂縫，或盡量減少裂縫的數(shù)量和寬度，特別是避免有害裂縫的出現(xiàn)，才能使建筑物具備良好的耐久性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。