談混凝土裂縫的產(chǎn)生機理與防治及處理方法

陳 俊 名

(保利貴州置業(yè)集團有限公司，貴州 貴陽 550000)

談混凝土裂縫的產(chǎn)生機理與防治及處理方法

陳 俊 名

(保利貴州置業(yè)集團有限公司，貴州 貴陽 550000)

通過對混凝土裂縫的重點成因進行分析，從材料、施工、設計等角度著手，得出了影響混凝土開裂的主要因素，并在此基礎(chǔ)上提出了混凝土裂縫的防治方法與裂縫形成后的處理方法。

混凝土裂縫，材料，配合比，設計，灌漿法，加固

1 概述

自波特蘭水泥問世以來，水泥被廣泛地應用到工程中，并與鋼材、木材一起并稱建筑三大材。水泥的出現(xiàn)催生了混凝土結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)，由于混凝土具有原料豐富，價格低廉，生產(chǎn)工藝簡單的特點，因而使其用量越來越大，促進了現(xiàn)代建筑業(yè)的飛速發(fā)展?；炷两Y(jié)構(gòu)是以混凝土為主制成的結(jié)構(gòu)，包括素混凝土結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和預應力混凝土結(jié)構(gòu)等。普通混凝土是以水泥、砂、水和石子按照一定的配合比混合后經(jīng)凝結(jié)硬化后形成的一種人工石材?；炷翆儆诖嘈圆牧?，其抗壓強度遠大于其抗拉強度，而正是由于其抗拉強度太小，因此在混凝土結(jié)構(gòu)的應用中，常常產(chǎn)生混凝土開裂的情況；混凝土裂縫的產(chǎn)生將會影響結(jié)構(gòu)的正常使用和耐久性能，比如混凝土裂縫可引起保護層脫落、混凝土碳化及鋼筋銹蝕等，甚至可能引起構(gòu)件破壞和建筑物倒塌。由此可見，在應用混凝土結(jié)構(gòu)時控制其裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展是非常必要的。2 混凝土裂縫成因及分類

2.1 混凝土裂縫成因

引起混凝土裂縫的因素非常多，通過事故樹分析法得知，影響混凝土裂縫的因素主要有材料質(zhì)量的影響、設計的影響以及施工過程中的影響。

材料質(zhì)量方面，主要是骨料和水泥的問題。骨料存在級配不合理，砂率過高等問題，砂率越高，體積穩(wěn)定性就越差，引起混凝土收縮開裂的可能性增大，同時還可能存在骨料中含泥量過高的情形，導致混凝土表面產(chǎn)生網(wǎng)狀裂紋；水泥方面，隨著水泥用量的增大，水泥漿量增加，收縮量也增大，開裂也越來越容易；隨著水泥強度等級的增大，其水化熱增大，收縮量加大，引起開裂可能性也加大；水灰比越大，收縮量也越大，開裂可能性越大；水泥的安定性不合格也會導致混凝土裂縫的發(fā)展；外加劑選擇錯誤，摻量不當也可能引起混凝土結(jié)構(gòu)的開裂。

設計方面的影響，首先是結(jié)構(gòu)設計不規(guī)則，主要包括平面不規(guī)則和豎向不規(guī)則，而結(jié)構(gòu)的不規(guī)則會導致應力集中，從而引起混凝土結(jié)構(gòu)的開裂。其次，在進行結(jié)構(gòu)的薄弱處設計時，未進行配筋加強，導致混凝土結(jié)構(gòu)的開裂，比如洞口周邊未布置鋼筋或者鋼筋數(shù)量不足引起洞口周邊混凝土結(jié)構(gòu)的開裂。同時，對結(jié)構(gòu)的一些特殊位置處的設計不合理也會引起混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的產(chǎn)生與發(fā)展，尤其應避免像伸縮縫、沉降縫、抗震縫、后澆帶等的布置不合理所引起的開裂。最后，在進行構(gòu)件的配筋設計時配筋不合理也會引起混凝土結(jié)構(gòu)的開裂，比如在構(gòu)件中采用大而粗的鋼筋，雖然強度和截面積滿足了，但是對于裂縫的控制卻是不利的，在進行鋼筋代換時在截面較大的構(gòu)件中用大直徑鋼筋代替小直徑鋼筋也常常會引起混凝土構(gòu)件的開裂。

施工方面，環(huán)境條件控制不當和施工工藝不合理也會引起混凝土結(jié)構(gòu)的開裂。當鋼筋混凝土構(gòu)件受二氧化碳侵蝕碳化，鋼筋中鐵離子同侵入的氧氣和水產(chǎn)生化學反應，反應產(chǎn)物氫氧化鐵體積膨脹，從而改變周圍混凝土應力狀態(tài)，導致混凝土開裂，而混凝土開裂又進一步加速鋼筋銹蝕，從而形成惡性循環(huán)。在腐蝕性環(huán)境下，對混凝土裂縫的控制是非常不利的。當混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)外溫差較大時，混凝土應變產(chǎn)生的應力大于混凝土的極限抗拉強度時，混凝土結(jié)構(gòu)就會產(chǎn)生裂縫，因此混凝土內(nèi)外溫差過大，入模溫度控制不當都會引起混凝土的開裂?；炷猎谶M行配合比設計時，配合比不當，水灰比過高將導致混凝土開裂，現(xiàn)在泵送混凝土被廣泛采用，當其坍落度過大，骨料含量較低時也會引起混凝土開裂。在混凝土振搗過程中，漏振將會致使混凝土密實性較差，氣泡較多且分布不均勻從而引起混凝土開裂，過振時水泥漿聚集到混凝土構(gòu)件表面，骨料下沉，導致表層部分骨料含量較低，在溫度作用下收縮引起混凝土表層部分的開裂。在混凝土養(yǎng)護過程中，養(yǎng)護不到位也會引起混凝土開裂?；炷猎跐仓瓿珊髴M行覆蓋灑水養(yǎng)護，當養(yǎng)護時間過短，由于混凝土水分蒸發(fā)收縮將引起混凝土開裂。

2.2 混凝土裂縫分類

通過對混凝土裂縫產(chǎn)生的機理進行分析，可將混凝土裂縫分為結(jié)構(gòu)性裂縫和非結(jié)構(gòu)性裂縫。結(jié)構(gòu)性裂縫是指外荷載引起的裂縫，包含由外荷載直接作用引起的裂縫和外荷載作用下產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)次應力所引起的裂縫兩大類；非結(jié)構(gòu)性裂縫則是指各種變形變化所引起的裂縫。這些變形作用主要有濕度、溫差、地基變形等。據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)資料顯示，在實際工程中，非結(jié)構(gòu)性裂縫的比例約為80%，占據(jù)著主導地位。

通過對裂縫的形狀進行分析，可將混凝土裂縫分為橫向裂縫、縱向裂縫、斜向裂縫、八字形裂縫等。

3 混凝土裂縫的預防及處理

3.1 混凝土裂縫的預防

根據(jù)混凝土裂縫的成因可知，混凝土裂縫的預防將主要從材料、設計、施工三方面進行控制。

材料方面，在鋼筋選用時，嚴格執(zhí)行進場檢驗制度，抽檢方法和檢驗頻率等應符合國家規(guī)范標準的要求，做到不合格產(chǎn)品不得用于工程中，對于鋼筋強度不足和銹蝕鋼筋應嚴禁采用；在進行骨料選用時，控制骨料的級配，砂率不應過低，粒徑分布范圍應合理，同時還應控制骨料中的含泥量；在進行水泥選用時，應選擇水化熱較低的水泥，強度級別不宜過高，水泥的安定性應滿足要求；在選用外加劑時，應選擇合適的外加劑，并控制外加劑的摻量，同時還應控制水中雜質(zhì)含量，嚴禁選用腐蝕性物質(zhì)含量較高的水，比如海水等。

設計方面，結(jié)構(gòu)平面布置和豎向布置宜規(guī)則，剛度分布應均勻，避免出現(xiàn)剛度突變、尺寸突變等情形；在結(jié)構(gòu)的薄弱部位，由于應力集中，容易產(chǎn)生開裂，這些部位應進行適當?shù)募訌?，比如洞口周邊應加補強鋼筋，在Z形、L形等凹角處等應加補強鋼筋，當樓板類預埋的塑料管較多時，預埋管應采用支架固定，同時選用塑料接線盒，避免管線與管線交叉通過時對混凝土構(gòu)件的過度削弱，盡量避免在混凝土構(gòu)件表面壓槽形成管線通道，這樣會導致構(gòu)件的保護層的削弱；在結(jié)構(gòu)的合理位置設置伸縮縫、沉降縫、抗震縫、后澆帶等，在溫差變化較大的部位應合理設置分隔縫或者進行配筋加強等措施，比如在高層建筑的屋頂樓板中應設計成雙層雙向配筋以控制房屋頂板的混凝土開裂，在大體積混凝土中，由于水化熱過大，不宜采用素混凝土結(jié)構(gòu)，應配置構(gòu)造鋼筋防止混凝土開裂；在進行鋼筋代換時，盡量避免采用大而粗的鋼筋代替小直徑鋼筋。

施工方面，在進行配合比設計時，水灰比不宜過大，砂率不宜過高，合理控制坍落度，由于各批次的骨料含水量都不一致，因此在計算設計配合比的基礎(chǔ)上，一定要根據(jù)骨料含水量計算出施工配合比，否則含水量過大會引起混凝土裂縫的開展；在進行混凝土構(gòu)件支模時，模板拼縫應嚴密，防止漏漿產(chǎn)生引起混凝土構(gòu)件開裂，同時支撐體系的剛度、強度和穩(wěn)定性應滿足計算要求，支撐體系的基礎(chǔ)一定要牢固，防止模板變形和支撐沉降引起混凝土構(gòu)件變形從而引起混凝土構(gòu)件的開裂；混凝土在入模時應控制入模溫度，避免內(nèi)外溫差太大；在進行混凝土振搗時，應合理控制振搗時間和位置，避免過振和漏振，在構(gòu)件澆筑完成后，構(gòu)件表面一定要進行抹壓收光；在進行混凝土構(gòu)件養(yǎng)護時，應進行覆蓋并灑水養(yǎng)護，同時保證養(yǎng)護時間充足，避免混凝土構(gòu)件澆筑后即被暴曬，在環(huán)境濕度較低，風力較大時，應加大灑水養(yǎng)護次數(shù)和頻率。

3.2 混凝土裂縫的處理

當混凝土裂縫產(chǎn)生以后，對于影響正常使用、結(jié)構(gòu)安全及耐久性的裂縫應進行處理。處理之前應認真分析裂縫的產(chǎn)生原因，根據(jù)裂縫的產(chǎn)生原因制定具體的處理措施。

對于一些輕微型裂縫，寬度較小，深度較淺，僅影響觀感而不影響結(jié)構(gòu)的安全及耐久性的裂縫，只需做簡單的表面處理即可，通常做法是對裂縫處進行刷毛清洗，然后采用環(huán)氧樹脂膠泥嵌補裂縫，最后進行抹壓收光即可。

對于一些寬度較大，深度較深的收縮裂縫，且不影響結(jié)構(gòu)安全時，常見處理方法為開槽處理法，通常沿著裂縫剔鑿成V形凹槽，然后清洗干凈，最后用高一級的水泥砂漿或者微膨脹細石混凝土填縫并進行抹平壓光，修補完成后一定要保證養(yǎng)護時間。

對于部分比較嚴重的裂縫，可能影響到結(jié)構(gòu)整體性或者具有抗?jié)B要求處的混凝土裂縫，通常采用灌漿法進行處理，即采用壓力設備將膠結(jié)材料壓入裂縫中，待硬化后膠結(jié)材料同周邊混凝土形成一個整體，起到封堵抗?jié)B作用，常見的灌漿材料主要是樹脂類灌漿料。

當結(jié)構(gòu)裂縫發(fā)展到貫穿裂縫或者未貫穿但影響到結(jié)構(gòu)安全時，這類裂縫通常都是荷載型裂縫，此時就要 進行構(gòu)件的加固處理，常見的處理方法有粘鋼法、碳纖維加固法等。

4 結(jié)語

混凝土裂縫作為一種工程質(zhì)量通病，其產(chǎn)生發(fā)展受到各種影響，若要對混凝土裂縫的發(fā)展進行控制，就須在材料、設計、施工的每一個過程中按照相關(guān)標準進行嚴格的控制，確?；炷两Y(jié)構(gòu)的裂縫開展在可控范圍內(nèi)。當混凝土裂縫出現(xiàn)后，應認真分析裂縫產(chǎn)生的原因，根據(jù)裂縫成因選擇相適應的補救措施進行處理。

[1] GB 50010—2010，混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范[S].

[2] 張心斌，Simon Chen，程大業(yè)，等.大體積混凝土裂縫控制[J].工業(yè)建筑，2010，40(1)：1- 4.

[3] 李 群.淺談混凝土裂縫防治技術(shù)[J].四川建材，2014，40(3)：234-237.

[4] 張 彬.混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制手冊[M].天津:天津大學出版社,2012.

[5] 王鐵夢.工程結(jié)構(gòu)裂縫控制[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,1997.

On mechanism of concrete cracks and prevention and treatment methods

Chen Junming

(BaoliGuizhouPropertyGroupCo.,Ltd,Guiyang550000,China)

According to the analysis of the main reasons for concrete cracks, the paper concludes the main factors for concrete cracks from materials, construction, and design, and provides the prevention methods of the cracks and the treatment methods after the cracks based on the previous points.

concrete crack, material, proportion ratio, design, grouting method, consolidation

2014-12-12

陳俊名(1983- )，男，工程師

1009-6825(2015)06-0053-03

TU312.3

A