混凝土裂縫淺析

劉洪生/河南龍醒路橋工程有限公司

混凝土裂縫淺析

劉洪生/河南龍醒路橋工程有限公司

混凝土是目前用量最大的一種建筑材料,廣泛應(yīng)用于公路、鐵路、城市建設(shè)和水利海港建設(shè)。然而,許多混凝土結(jié)構(gòu)在建設(shè)與使用過(guò)程中出現(xiàn)了不同程度、不同形式的裂縫。這不僅影響建筑物的外觀,更危及建筑物的正常使用和結(jié)構(gòu)的耐久性，嚴(yán)重者將會(huì)威脅到人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全。大量工程實(shí)踐以及近代科學(xué)關(guān)于混凝土強(qiáng)度的細(xì)觀研究都表明結(jié)構(gòu)物的裂縫是不可避免的,它是材料的一種特性。因此，科學(xué)地對(duì)待裂縫問(wèn)題是在對(duì)裂縫進(jìn)行分類、研究的基礎(chǔ)上，在施工中應(yīng)盡量采取有效措施控制裂縫產(chǎn)生，使結(jié)構(gòu)盡可能不出現(xiàn)裂縫或盡量減少裂縫的數(shù)量和寬度，尤其要盡量避免有害裂縫的出現(xiàn)，把混凝土裂縫控制在可以接受的程度上，從而確保工程質(zhì)量。

混凝土裂縫；裂縫成因；裂縫分析

一、裂縫分類

1.收縮裂縫?；炷廖⒂^裂縫一般肉眼看不到，它是內(nèi)部固有的一種裂縫，也是不連貫的。這種混凝土本身固有的微觀裂縫，在荷載不超過(guò)設(shè)計(jì)規(guī)定的情況下視為無(wú)害。但宏觀裂縫則要認(rèn)真分析判斷其形式。收縮裂縫:即在施工階段因水泥水化熱及外部氣溫的作用引起混凝土收縮而產(chǎn)生的裂縫。收縮裂縫多為規(guī)則的條狀，很少交叉，常發(fā)生在結(jié)構(gòu)的變截面處，往往與受力鋼筋平行。這種裂縫多發(fā)生在大體積的混凝土和梁、板、柱等塊體構(gòu)件，危害較大，尤其是暴露在大氣中的構(gòu)筑物影響更大。如不加以防止，很可能會(huì)造成嚴(yán)重后果。

2.超載裂縫。即混凝土構(gòu)件超載使用時(shí)，造成變形、受力不均等原因產(chǎn)生的裂縫，一般均發(fā)生在構(gòu)件受力彎矩最大的部位，成條狀，但分布不像收縮裂縫那樣均勻，擴(kuò)展方向也相反，一般沿受力鋼筋垂直方向或斜向發(fā)展。產(chǎn)生超載裂縫的原因，往往是在施工中構(gòu)件上受到了不適當(dāng)?shù)氖┕ず奢d或者上部建筑物過(guò)早施工。

3.沉降裂縫。即因地基差異沉降或構(gòu)件結(jié)合不良、剪應(yīng)力超過(guò)設(shè)計(jì)強(qiáng)度而產(chǎn)生的一種混凝土裂縫，多見(jiàn)于填土地基、樁基沉降不均勻的各種基礎(chǔ)與墻體。這種裂縫一般與地面垂直，或成3°～4°角方向發(fā)展，寬度因荷載大小而異，與沉降值成比例。沉降裂縫危害極大，并且很難處理。因此在設(shè)計(jì)上必須采取有效措施，在先期探測(cè)、施工和使用過(guò)程中斗要加強(qiáng)觀測(cè)和巡視。

二、裂縫成因

1.砼的收縮。收縮是砼的一個(gè)主要特性，對(duì)砼的性能有很大影響。由于收縮而產(chǎn)生的微觀裂縫一旦發(fā)展則有可能引起機(jī)構(gòu)物的開(kāi)裂、變形甚至破壞。

2.配筋不足。配筋間距大、配筋率小的砼結(jié)構(gòu)開(kāi)裂多，無(wú)筋砼比有筋砼開(kāi)裂多。鋼筋的位置要正確，保護(hù)層過(guò)大或過(guò)小都可能導(dǎo)致砼開(kāi)裂。

3.砼材料及配合比。配合比設(shè)計(jì)不當(dāng)直接影響砼的抗拉強(qiáng)度，是造成砼開(kāi)裂不可忽視的原因。配合比不當(dāng)指水泥用量過(guò)大、水灰比大、含砂率不適當(dāng)、骨料種類不佳、選用外加劑不當(dāng)?shù)?，這幾個(gè)因素是互相關(guān)聯(lián)的。

4.養(yǎng)護(hù)條件。養(yǎng)護(hù)是使砼正常硬化的重要手段。養(yǎng)護(hù)條件對(duì)裂縫的出現(xiàn)有著關(guān)鍵的影響。在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下，砼硬化正常，不會(huì)開(kāi)裂，但只適用于試塊或是工廠的預(yù)制件生產(chǎn)，現(xiàn)場(chǎng)施工中不可能擁有這種條件。現(xiàn)場(chǎng)砼養(yǎng)護(hù)越接近標(biāo)準(zhǔn)條件，砼開(kāi)裂可能性就越小。

三、砼裂縫預(yù)防措施

1.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)上要注重容易開(kāi)裂的部位，如深基與淺基、高低跨處等，應(yīng)考慮到由于地基的差異沉降或結(jié)構(gòu)原因而引起的薄弱環(huán)節(jié)，在設(shè)計(jì)中加以解決。在構(gòu)件截面允許、配筋率不變而且在澆筑方便的情況下，鋼筋直徑越細(xì)、間距越小則對(duì)預(yù)防開(kāi)裂越有利。各部分荷載懸殊的結(jié)構(gòu)適當(dāng)增設(shè)構(gòu)造鋼筋，以避免不均勻下沉，造成應(yīng)力集中而出現(xiàn)裂縫。

2.施工方案。采取良好的施工方案與預(yù)防措施，對(duì)控制混凝土裂縫著很大的關(guān)系。施工方案主要是確定一定澆筑量、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、彎直力較小的部位；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)，應(yīng)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子。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。

3.施工質(zhì)量。由于施工質(zhì)量原因而產(chǎn)生的裂縫發(fā)生率在95％以上，如果在施工階段控制住了裂縫，則在使用階段開(kāi)裂的可能性也就小了。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:（1）必須確保正確的振搗方法。要根據(jù)商品混凝土的坍落度，合理控制振搗時(shí)間。振搗宜短振、快插、慢拔。因?yàn)檎駬v時(shí)間過(guò)短，混凝土不易密實(shí)；而振搗時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，則易形成混凝土的分層，從而造成過(guò)大的收縮應(yīng)力，使混凝土出現(xiàn)裂縫。（2）混凝土的布料宜采用布料杵進(jìn)行，嚴(yán)禁采用振動(dòng)棒趕料。要確?；炷翑備伨鶆颍ＷC混凝土的致密性和均勻性，避免薄弱界面的產(chǎn)生，防止發(fā)生裂縫。（3）為消除混凝土的淺表收縮裂縫，應(yīng)在混凝土表面終凝前的收水時(shí)，進(jìn)行兩次或三次壓實(shí)收光，對(duì)摻加活性摻和料的混凝土更應(yīng)增加收光次數(shù)，嚴(yán)禁在表面撒純水泥進(jìn)行壓實(shí)收光，以免收縮裂縫的產(chǎn)生。（4）嚴(yán)禁現(xiàn)場(chǎng)加水。要加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)的管理力度，減少施工人員的主觀隨意性，確保按規(guī)范施工。（5）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，以免影響粘結(jié)力。（6）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)分地振搗對(duì)砼均勻性有害，振搗不足也不能保證砼應(yīng)有的密實(shí)度，要恰到好處。

四、砼裂縫的處理

（一）經(jīng)過(guò)調(diào)查分析，確認(rèn)在裂縫不降低承載力的情況下，采取表面修補(bǔ)法、充填法、注入法等處理方法：

1.表面修補(bǔ)法。該法適用于縫較窄，用以恢復(fù)構(gòu)件表面美觀和提高耐久性時(shí)所采用，常用的是沿砼裂縫表面鋪設(shè)薄膜材料，一般可用環(huán)氧類樹(shù)脂或樹(shù)脂浸漬玻璃布。

2.充填法。當(dāng)裂縫較寬時(shí)，可沿裂縫砼表面鑿成V形或U形槽，使用樹(shù)脂砂漿材料進(jìn)行填充，也可使用水泥砂漿或?yàn)r青等材料。

3.注入法。當(dāng)裂縫寬度較小且較深時(shí)，可采用將修補(bǔ)材料注入砼內(nèi)部的修補(bǔ)方法，首先裂縫處設(shè)置注入用管，其他部位用表面處理法封住，使用低粘度環(huán)氧樹(shù)脂注入材料，用電動(dòng)泵或手動(dòng)泵注入修補(bǔ)。

（二）如果裂縫影響到結(jié)構(gòu)安全，可采取圍套加固法、鋼箍加固法、粘貼加固法等結(jié)構(gòu)加固法。此方法屬結(jié)構(gòu)加固，須經(jīng)設(shè)計(jì)驗(yàn)算同意后方可進(jìn)行。

1.圍套加固法。在周?chē)叽缭试S的情況下，在結(jié)構(gòu)外部一側(cè)或數(shù)側(cè)外包鋼筋砼圍套，以增加鋼筋和截面，提高其承載力；對(duì)構(gòu)件裂縫嚴(yán)重，尚未破碎裂透或一側(cè)破裂的，將裂縫部位鋼筋保護(hù)層鑿去，外包鋼絲網(wǎng)一層；大型基礎(chǔ)一般采取增設(shè)鋼板箍帶，增加環(huán)向抗拉強(qiáng)度的方法處理。

2.鋼箍加固法。在結(jié)構(gòu)裂縫部位四周加U型螺栓或型鋼套箍將構(gòu)件箍緊，以防止裂縫擴(kuò)大和提高結(jié)構(gòu)的剛度及承載力。加固時(shí)，應(yīng)使鋼套箍與混凝土表面緊密接觸，以保證共同工作。

3.粘貼加固法。將鋼板或型鋼用改性環(huán)氧樹(shù)脂和粘結(jié)劑，粘結(jié)到構(gòu)件砼裂縫部位表面，使鋼板或型鋼與混凝土連成整體共同工作。粘結(jié)前，鋼材表面進(jìn)行噴砂除銹，混凝土刷凈干燥，粘結(jié)層厚度為1～4毫米。

五、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，砼裂縫應(yīng)針對(duì)成因，貫徹預(yù)防為主的原則，完善設(shè)計(jì)及加強(qiáng)施工等方面的管理，使結(jié)構(gòu)盡量不出現(xiàn)裂縫或盡量減少裂縫數(shù)量和寬度，以確保結(jié)構(gòu)安全。