混凝土裂縫的成因和控制研究

劉衛(wèi)東　曹秀娟

摘 要：混凝土裂縫問題是工程實(shí)踐中一個普遍的現(xiàn)象，這一現(xiàn)象不僅影響建筑物的外觀，而且對建筑物的安全性構(gòu)成相應(yīng)的威脅，因?yàn)榛炷两Y(jié)構(gòu)物廣泛應(yīng)用于居民樓建筑，橋梁隧洞建筑，一旦產(chǎn)生裂縫這些危害將關(guān)系到千家萬戶的安全。因而混凝土裂縫現(xiàn)象備受關(guān)注，作者針對這一現(xiàn)象對混凝土裂縫進(jìn)行了細(xì)致的分門別類，并對混凝土裂縫的成因和控制進(jìn)行了詳細(xì)地分析和研究。

關(guān)鍵詞：混凝土裂縫；成因；控制策略

混凝土是一種非均質(zhì)脆性材料，混凝土顧名思義是一種混合物，混凝土的原料十分豐富，基本原料包括：砂石骨料水泥、水、及其他外加材料，由于工人在施工過程中操作不當(dāng)外加混凝土自身受環(huán)境氣候等原因發(fā)生變形或化學(xué)反應(yīng)等，混凝土經(jīng)常出現(xiàn)很多裂縫，這些混凝土裂縫對建筑安全有很大的危害性。即使混凝土容易產(chǎn)生裂縫并對建筑物安全構(gòu)成威脅但由于混凝土在價格、承載能力、施工、可裝飾性等方面具有其他材料無法替代的優(yōu)越性，使其目前階段必然廣泛應(yīng)用于建筑工程，因此為了建筑的安全性弄清楚混凝土裂縫的成因并制定相應(yīng)的防御措施是十分重要的。

1 混凝土裂縫的分類

在日常建筑施工中，混凝土裂縫有著不同的分類，通常可以按成因、形狀、時間、危害程度、可見度等幾種類型進(jìn)行分類。

1.1 按裂縫的成因劃分

按照混合凝土裂縫的成因分類，可將其分成結(jié)構(gòu)性裂縫和非結(jié)構(gòu)性裂縫兩種類型，其中結(jié)構(gòu)性裂縫是由各種外荷載引起的裂縫，而非結(jié)構(gòu)性裂縫是由于變性變化引起的裂縫。

1.2 按形狀劃分

混凝土裂縫按其裂縫的形狀可分為縱向裂縫和橫向裂縫。其中縱向裂縫是指那些平行于結(jié)構(gòu)地面的裂縫，而橫向裂縫是指那些垂直于結(jié)構(gòu)地面的裂縫。

1.3 按時間劃分

混合凝土按照裂縫形成時間的早晚可以劃分為早期裂縫和后期裂縫。早期裂縫是指在施工過程中由于未按照嚴(yán)格的操作規(guī)則操作而出現(xiàn)的裂縫。后期裂縫是指在使用過程中受各種外在因素而出現(xiàn)的裂縫，其中有些后期裂縫可能是對早期裂縫的擴(kuò)大。

1.4 按危害程度劃分

混合凝土裂縫按照其對建筑物造成的危害程度可分為有害裂縫和無害裂縫。有害裂縫是指那些比較寬和深的裂縫，這類裂縫對建筑的承載能力和實(shí)用性有一定的危害。相對而言無害裂縫是指那些比較小的裂縫，這些裂縫對建筑的承載能力沒有影響。

1.5 按可見度劃分

混合凝土裂縫按照裂縫的可見度可分為微觀裂縫和宏觀裂縫。微觀裂縫是指那些在混凝土中分布的雜亂無章，找不到一定規(guī)律和原則的裂縫，這些裂縫是用肉眼看不見的裂縫，它們的寬度一般都低于0.1毫米。相應(yīng)的宏觀裂縫是指那些用肉眼看得見的裂縫，這些裂縫的寬度一般不小于0.1毫米，它們一般是由于微觀裂縫擴(kuò)展而來的。

2 混凝土裂縫的成因分析

混凝土裂縫產(chǎn)生的原因有很多，有材料自身的原因，也有外部原因，現(xiàn)將其歸納為以下幾方面。

2.1 溫度差引起的裂縫

溫度對混凝土裂縫的影響其實(shí)就是熱脹冷縮的原理，當(dāng)溫度升高時，混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部由于不能自由膨脹而產(chǎn)生了溫度內(nèi)應(yīng)壓力；當(dāng)溫度降低時，混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)由于收縮而產(chǎn)生溫度內(nèi)拉應(yīng)力，又由于混凝土的抗拉強(qiáng)度很低，容易被強(qiáng)大溫差所引起的溫度應(yīng)力所破壞，從而產(chǎn)生溫度裂縫。

2.2 外荷載作用引起的裂縫

混凝土結(jié)構(gòu)物隨時隨刻都承受著承載力，其中有靜力荷載以及動力荷載，當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部所受的拉應(yīng)力超過其抗拉強(qiáng)度時，結(jié)構(gòu)物就會出現(xiàn)混凝土裂縫。

2.3 結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)不均引起的裂縫

結(jié)構(gòu)物地基是很多土混合而成的，其每一處的土質(zhì)都有可能不同，不同的土質(zhì)吸水能力也是不同的，這是因?yàn)橥寥缹λ臐B透系數(shù)是由土壤的性質(zhì)決定的，如果在施工過程中對不同的土質(zhì)處理不當(dāng)就會引起吸水程度不同從而使地基產(chǎn)生不均勻的沉降，這就會使混凝土產(chǎn)生裂縫，由于地基沉降幅度較大所以這種裂縫一般都會較大，較深，而且地基沉降是沿著不同的地質(zhì)沉降的，因此界限分明，裂縫分布也就有一定的規(guī)則性，比較有規(guī)律。

2.4 混凝土干縮引起的裂縫

由于對混凝土的養(yǎng)護(hù)不當(dāng)，在風(fēng)吹日曬下，水泥混凝土表面水分蒸發(fā)得很快，而水分蒸發(fā)時，混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部體積將會迅速收縮。但由于內(nèi)部溫度變化小、收縮小，從而使其表面的收縮變形與內(nèi)部的收縮變形不一致，從而產(chǎn)生拉應(yīng)力，引起水泥混凝土表面的裂縫。

3 混凝土裂縫的控制策略

3.1 預(yù)防方面

預(yù)防混凝土裂縫的產(chǎn)生是在混凝土裂縫產(chǎn)生之前采取有效措施進(jìn)行預(yù)防，預(yù)防措施主要是通過設(shè)計(jì)、材料、施工等方面的綜合措施，將裂縫控制在無害和最小范圍內(nèi)。例如混凝土施工時務(wù)必嚴(yán)格把握水泥用量，水泥的用量既不能過多也不能太少，在保證可以施工條件下，減少其他混合物摻雜在水泥中，這樣可以減少或防止干縮裂縫和塑性裂縫的產(chǎn)生。

3.2 治理方面

如果在施工時沒有做好完全的預(yù)防手段，致使裂縫已經(jīng)產(chǎn)生了，那么應(yīng)及時請專業(yè)人員進(jìn)行現(xiàn)場勘查，測量裂縫的長度、深度和寬度，并及時分析裂縫產(chǎn)生的原因和類型。如果確定裂縫為有害裂縫，應(yīng)及時采取有效的措施。常見的措施有：

（1）壓力注漿法。也就是常說的稱注法，壓力注漿法適用于寬度低于0.5毫米的裂縫，顧名思義就是通過施加壓力，將灌漿材料注入到混凝土內(nèi)部，膠結(jié)材料硬化后與混凝土形成一個整體，從而對裂縫進(jìn)行粘合。

（2）碳纖維粘貼法。碳纖維粘貼法適用于裂縫寬度大于0.5毫米以上的部位，這種方法是用結(jié)構(gòu)膠將碳纖維粘貼在裂縫處進(jìn)行縫補(bǔ)，進(jìn)而提高結(jié)構(gòu)承載力。

（3）混凝土修復(fù)法?；炷列迯?fù)法顧名思義用混凝土自身修補(bǔ)裂縫也就是先將損壞的混凝土從水泥或建筑物中清除出去，然后在空缺處置入新的完好無損的混凝土。這種方法適用于嚴(yán)重?fù)p壞的混凝土，當(dāng)混凝土裂縫過分寬大時可采用這種方法進(jìn)行最后的補(bǔ)救。

4 結(jié)束語

混凝土裂縫現(xiàn)象是一個長久且普遍存在在工程界的現(xiàn)象，解決混凝土裂縫難題是一項(xiàng)技術(shù)挑戰(zhàn)，近年來這一問題非但沒有緩解反而更加嚴(yán)重，因?yàn)楫?dāng)前混凝土在社會上得到了大力推廣應(yīng)用，并且近幾年混凝土的結(jié)構(gòu)形式日趨大型化和復(fù)雜化不再是過去簡單的小型結(jié)構(gòu)。而混凝土裂縫對建筑的安全性又有著很大的威脅，為此必須制定相應(yīng)的措施應(yīng)對這一問題，這就不僅需要工程建設(shè)人員在施工過程中嚴(yán)格按照施工程序進(jìn)行施工，并在施工方面采取有效的預(yù)防措施，更需要科研人員盡快地研制出能避免裂縫產(chǎn)生的高效材料，從而徹底解決掉裂縫問題。

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作者簡介：劉衛(wèi)東（1963，3-），男，山東省莒縣，碩士研究生，大連海洋大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院，副教授，研究方向：建筑工程管理。