淺談混凝土開裂成因及預(yù)防措施

李兆明

【摘 要】民用建筑中經(jīng)常出現(xiàn)混凝土結(jié)構(gòu)裂縫，給廣大居民帶來了極大的不便?；炷凉こ淌┕み^程中，經(jīng)常發(fā)生一些裂縫，影響結(jié)構(gòu)的安全，保證工程結(jié)構(gòu)安全，是工程管理人員急需掌握的，本文就結(jié)合工作實際，對混凝土工程裂縫產(chǎn)生的原因，預(yù)防裂縫的措施及修補工法進行探討。

【關(guān)鍵詞】成因分析；預(yù)防措施；修補工法

1.裂縫的原因

混凝土中產(chǎn)生裂縫有多種原因，主要是溫度和濕度的變化，混凝土的脆性和不均勻性，以及結(jié)構(gòu)不合理，原材料不合格（如堿骨料反應(yīng)），模板變形，基礎(chǔ)不均勻沉降等?；炷劣不陂g水泥放出大量水化熱，內(nèi)部溫度不斷上升，在表面引起拉應(yīng)力。后期在降溫過程中，由于受到基礎(chǔ)或老混凝土的約束，又會在混凝土內(nèi)部出現(xiàn)拉應(yīng)力。氣溫的降低也會在混凝土表面引起很大的拉應(yīng)力。當(dāng)這些拉應(yīng)力超出混凝土的抗裂能力時，即會出現(xiàn)裂縫。

2.裂縫分析

根據(jù)溫度應(yīng)力的形成過程可分為以下三個階段：

2.1早期

自澆筑混凝土開始至水泥放熱基本結(jié)束，一般約30天。這個階段的兩個特征，一是水泥放出大量的水化熱，二是混凝上彈性模量的急劇變化。由于彈性模量的變化，這一時期在混凝土內(nèi)形成殘余應(yīng)力。

2.2中期

自水泥放熱作用基本結(jié)束時起至混凝土冷卻到穩(wěn)定溫度時止，這個時期中，溫度應(yīng)力主要是由于混凝土的冷卻及外界氣溫變化所引起，這些應(yīng)力與早期形成的殘余應(yīng)力相疊加，在此期間混凝上的彈性模量變化不大。

2.3晚期

混凝土完全冷卻以后的運轉(zhuǎn)時期。溫度應(yīng)力主要是外界氣溫變化所引起，這些應(yīng)力與前兩種的殘余應(yīng)力相迭加。根據(jù)溫度應(yīng)力引起的原因可分為兩類：

（1）自生應(yīng)力：邊界上沒有任何約束或完全靜止的結(jié)構(gòu)，如果內(nèi)部溫度是非線性分布的，由于結(jié)構(gòu)本身互相約束而出現(xiàn)的溫度應(yīng)力。

（2）約束應(yīng)力：結(jié)構(gòu)的全部或部分邊界受到外界的約束，不能自由變形而引起的應(yīng)力。

3.防止裂縫的措施

為了防止裂縫，減輕溫度應(yīng)力可以從控制溫度和改善約束條件兩個方面著手?？刂茰囟鹊拇胧┤缦拢海?）采用改善骨料級配，用干硬性混凝土，摻混合料，加引氣劑或塑化劑等措施以減少混凝土中的水泥用量；（2）拌合混凝土?xí)r加水或用水將碎石冷卻以降低混凝土的澆筑溫度；（3）熱天澆筑混凝土?xí)r減少澆筑厚度，利用澆筑層面散熱；（4）混凝土澆筑過程中嚴(yán)格控制水灰比及混凝土坍落度，盡量減少自由水，避免由于天氣炎熱、大風(fēng)原因造成混凝土表面失水過快引起的混凝土表面裂縫，在施工過程中應(yīng)采取相應(yīng)的覆蓋養(yǎng)護措施加以控制。（5）在混凝土澆筑完畢后，嚴(yán)格控制現(xiàn)澆板荷載最初堆放時間、位置和數(shù)量，保證混凝土達到1.2KN/，同時應(yīng)避免集中荷載堆放和堆放過多引起的混凝土裂縫。（6）施工中長期暴露的混凝土澆筑塊表面或薄壁結(jié)構(gòu)，在寒冷季節(jié)采取保溫措施；改善約束條件的措施是：①合理地分縫分塊；②避免基礎(chǔ)過大起伏；③合理的安排施工工序，避免過大的高差和側(cè)面長期暴露；此外，改善混凝土的性能，提高抗裂能力，加強養(yǎng)護，防止表面干縮，特別是保證混凝土的質(zhì)量對防止裂縫是十分重要，應(yīng)特別注意避免產(chǎn)生貫穿裂縫，出現(xiàn)后要恢復(fù)其結(jié)構(gòu)的整體性是十分困難的，因此施工中應(yīng)以預(yù)防貫穿性裂縫的發(fā)生為主。

混凝土的早期養(yǎng)護實踐證明，混凝土常見的裂縫，大多數(shù)是不同深度的表面裂縫，其主要原因是溫度梯度造成寒冷地區(qū)的溫度驟降也容易形成裂縫。因此說混凝土的保溫對防止表面早期裂縫尤其重要。

從溫度應(yīng)力觀點出發(fā)，保溫應(yīng)達到下述要求：1）防止混凝土內(nèi)外溫度差及混凝土表面梯度，防止表面裂縫。2）防止混凝土超冷，應(yīng)該盡量設(shè)法使混凝土的施工期最低溫度不低于混凝土使用期的穩(wěn)定溫度。3）防止老混凝土過冷，以減少新老混凝土間的約束。

混凝土的早期養(yǎng)護，主要目的在于保持適宜的溫濕條件，以達到兩個方面的效果，一方面，使混凝土免受不利溫、濕度變形的侵襲，防止有害的冷縮和干縮。一方面，使水泥水化作用順利進行，以期達到設(shè)計的強度和抗裂能力。

從理論上分析，新澆混凝土中所含水分完全可以滿足水泥水化的要求而有余。但由于蒸發(fā)等原因常引起水分損失，從而推遲或妨礙水泥的水化，表面混凝土最容易而且直接受到這種不利影響。因此混凝土澆筑后的最初幾天是養(yǎng)護的關(guān)鍵時期，在施工中應(yīng)切實重視起來。

4.裂縫修補方法

4.1常用的方法為涂覆法，增加整體面層，表面縫合等

①涂覆法：混凝土表面出現(xiàn)數(shù)量較多的表面裂縫時，采用手工或機械噴涂方法，將修補材料涂覆于混凝土表面，起到表面封閉作用。涂膜厚度在0.3～2.5mm之間，厚度大者適應(yīng)裂縫變化能力強。選用修補材料時應(yīng)考慮使用條件（室內(nèi)、室外、環(huán)境溫濕度變化，介質(zhì)腐蝕情況）以及裂縫活動情況等。

②環(huán)氧漿液粘貼玻璃絲布：一般采用環(huán)氧樹脂膠料或環(huán)氧焦油膠料，粘貼1～2層玻璃絲布。

③表面縫合：在裂縫兩邊鉆孔或鑿槽，將u形鋼筋或金屬板放入孔或槽中，用環(huán)氧樹脂砂漿等無收縮型砂漿灌入孔或槽中錨固，以達到縫合裂縫的目的。

4.2局部修復(fù)法

常用的方法有充填法，部分鑿除重新澆筑混凝土、預(yù)應(yīng)力法等。

①充填法。用鋼釬、風(fēng)鎬或高速轉(zhuǎn)動的切割圓盤將裂縫擴大，最終鑿成V形或梯形槽，分層壓抹環(huán)氧砂漿、或水泥砂漿、或聚氯乙烯膠泥、或瀝青油膏等材料封閉裂縫。其中V形槽適用于一般裂縫修補；梯形槽用于滲水裂縫修補；環(huán)氧砂漿適用于有結(jié)構(gòu)強度要求的修補；聚氯乙烯膠泥和瀝青油膏僅適用于防滲漏的修補。

②部分鑿除重新澆筑混凝土。對于鋼筋混凝土預(yù)制梁等構(gòu)件，由于運輸、堆放、吊裝不當(dāng)而造成裂縫的事故時有發(fā)生。這類裂縫有時可采用鑿除裂縫附近的混凝土，清洗、充分濕潤后，澆筑強度高一等級的混凝土，養(yǎng)護到規(guī)定強度的修補方法。修補后的構(gòu)件仍可使用在工程上。用這種方法修補己斷裂的構(gòu)件應(yīng)特別慎重。此外，修補前應(yīng)檢查鋼筋的實際應(yīng)力和變形狀況。修補混凝土宜用微膨脹型。修復(fù)工作必須十分仔細認真，否則新老混凝土結(jié)合不良將導(dǎo)致失敗。

雖然學(xué)術(shù)界對于混凝土裂縫的成因和計算方法有不同的理論，但對于具體的預(yù)防和改善措施意見還是比較統(tǒng)一，同時在實踐中的應(yīng)用效果也是比較好的，具體施工中要靠我們多觀察、多比較，出現(xiàn)問題后多分析、多總結(jié)，結(jié)合多種預(yù)防處理措施，混凝土的裂縫是完全可以避免的。 [科]