混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的成因及處理方法

項可蘭

(馬鋼利民公司 安徽馬鞍山 243000)

1 混凝土結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的原因

混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)很特殊，是由水泥、外加劑、水以及摻合料，按一定比例配制而成的硬性膠凝材料。具有較高的抗壓強度和良好的耐久性，普遍應(yīng)用于土木結(jié)構(gòu)的工業(yè)廠房建筑，但因其抗拉強度低、抵抗變形的能力差，產(chǎn)生裂縫是一種常見現(xiàn)象。那么，混凝土為什么容易產(chǎn)生裂縫?

1.1 裂縫的客觀因素

理論上講，混凝土裂縫是指混凝土在溫度和濕度變化條件下，因為各種材料在形成混凝土中的不可或缺，但因其變形不一致而相互“打架”，硬化并出現(xiàn)體積變形，從而導致了混凝土裂縫的產(chǎn)生。我們知道，混凝土攪拌后是一種不定型的可塑性材料，其增加強度的主要膠結(jié)材料是水泥，而水泥的化學收縮又與水泥的標號、品種、用量，特別是施工工藝密切相關(guān)。內(nèi)行人都明白，僅就水泥的標號而言，其標號越高、細度愈大、用量愈多，混凝土的收縮率也就隨之增加，這是混凝土出現(xiàn)裂縫的根本原因，也是不可避免的物理屬性。特別是泵送混凝土出現(xiàn)裂縫更是難以杜絕。因此，我們要正確認識、科學處理混凝土裂縫，將混凝土工程質(zhì)量控制在國家標準范圍內(nèi)。

1.2 裂縫的常見形態(tài)

混凝土出現(xiàn)裂縫的形態(tài)多種多樣，概而言之，主要有如下幾種：第一、塑性裂縫。這種形態(tài)多在新澆注的混凝土構(gòu)件表面出現(xiàn)，因為新澆混凝土暴露于在外，加上客觀環(huán)境中相對濕度、溫度和風速以及水灰比和混凝土凝結(jié)時間等的影響，混凝土在終凝前幾乎沒有強度，或者剛剛終凝強度很小，受高溫或較大風力的影響，混凝土表面失水過快，使混凝土體積急劇收縮，而此時混凝土自身的強度又無法抵抗其本身收縮，因此出現(xiàn)了塑性收縮裂縫的情況。第二、沉降裂縫 。產(chǎn)生沉陷裂縫的根本原因是地基土質(zhì)松軟、不均勻和回填土不實，或者模板剛度不足，模板支撐間距過大以及支撐底部松動等。尤其在寒冷的冬季，模板支撐在凍土上，因為凍土化凍不均勻，模板傾斜或沉降受力不勻，混凝土結(jié)構(gòu)就產(chǎn)生了沉降裂縫。沉降裂縫大多呈現(xiàn)深進、貫穿和梭形的特點。第三、溫度裂縫。在大體積混凝土表面或溫差變化較大地區(qū)，混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)溫度裂縫較為常見?；炷馏w積較大的話，在混凝土澆筑硬化過程中，由于大量的水化熱，累積在混凝土內(nèi)部一時難以散發(fā)，致使內(nèi)部溫度急劇上升，而混凝土外表散熱迅速，內(nèi)外產(chǎn)生較大溫差，造成內(nèi)部與外部熱脹冷縮的程度不同，使混凝土外部產(chǎn)生一定的拉應(yīng)力，當拉應(yīng)力超過混凝土的抗拉強度極限時，混凝土表面就會產(chǎn)生裂縫。在溫差變化較大的地區(qū)或時節(jié)進行混凝土施工，也會使混凝土表面溫度急劇下降產(chǎn)生收縮，進而產(chǎn)生裂縫。溫度裂縫沒有一定規(guī)律，寬度也大小不一，冬寬夏窄較為明顯。

1.3 變形裂縫的特征

變形裂縫是混凝土結(jié)構(gòu)裂縫最集中的表現(xiàn)，既因不均勻沉降所致，也由溫度和收縮等引起，有其鮮明的特征，一方面混凝土的收縮影響其性能，如果收縮產(chǎn)生的裂縫控制不住，有可能引起結(jié)構(gòu)開裂、變形或破壞；另一方面水泥散發(fā)出的熱量使混凝土氣溫驟升，從而與外部氣溫形成一定的溫差產(chǎn)生溫度應(yīng)力，會直接導致混凝土的開裂及增加裂縫的寬度；此外配筋不足、配合比設(shè)計不當?shù)?，也直接影響混凝土的抗拉強度，造成混凝土變形開裂；同時養(yǎng)護不當，也是混凝土變形開裂不可忽視的原因，養(yǎng)護越接近標準條件，混凝土開裂的可能性就越小。如果現(xiàn)場混凝土澆筑振搗不均勻或出現(xiàn)漏振等情況，則會造成混凝土離析，降低結(jié)構(gòu)的整體強度，從而發(fā)生變形裂縫。

2 混凝土裂縫的處理方法

混凝土結(jié)構(gòu)裂縫處理，簡言之，就是采取科學的方法對混凝土裂縫進行修復，使其達到原有的技術(shù)標準。具體實施中，要根據(jù)不同建筑的實際情況，區(qū)別對待各種裂縫的成因、特征，確定不同的科學處理方法，使其達到預期的效果。

2.1 表面修補法

混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫后，首先要確認裂縫的部位和裂縫形態(tài)，針對性的分別采取對應(yīng)的處理措施。表面修補法是一種簡單實用的方法，對穩(wěn)定和結(jié)構(gòu)承載能力沒有影響的表面裂縫且裂縫較窄，即可采取表面修補法處理，尤其是表面封閉法，用于修補對結(jié)構(gòu)影響不大的靜止裂縫，防止化學物質(zhì)、水汽和二氧化碳的侵入，簡單易行，效果明顯。具體做法是在裂縫表面涂刷瀝青、油漆等防腐材料，以及拌環(huán)氧膠泥和水泥漿等，即可修補和防止混凝土受各種作用的影響繼續(xù)開裂。灌漿法也是表面修補一種極易見效的方法，采用壓力設(shè)備將甲基苯烯酸酯、環(huán)氧樹脂和水泥漿壓入混凝土裂縫中，就能起到封堵加固的目的，特別是樹脂灌注法，它具有較高的機械強度，并能抵抗混凝土所遇到的化學侵蝕。嵌縫法則是裂縫封堵中慣用的一種方法，它沿裂縫表面鑿u型或v型槽，在槽中嵌填塑料油膏、聚氯乙烯膠泥、丁基橡膠等塑性材料，以達到封閉裂縫的目的。

2.2 結(jié)構(gòu)加固法

如果裂縫嚴重到影響混凝土結(jié)構(gòu)安全性能，修補已解決不了問題時，就要對混凝土結(jié)構(gòu)進行加固處理。加固有嚴格的工藝要求，必須經(jīng)專業(yè)工程技術(shù)人員嚴格進行專業(yè)評估后方可施行。加固法通常有圍套加固、鋼箍加固和粘貼加固三種方法。圍套加固就是在尺寸允許的范圍內(nèi)，在結(jié)構(gòu)外部圍包鋼筋混凝土套，增加鋼筋截面，提高承載能力，而裂縫嚴重的，還要加包鋼絲網(wǎng)。鋼箍加固法則是在結(jié)構(gòu)裂縫部位四周加型鋼套箍或u型螺栓，提高結(jié)構(gòu)的剛度及承載能力。粘貼加固則將型鋼或鋼板用粘結(jié)劑粘貼到構(gòu)件混凝土裂縫部位表面，使鋼板或型鋼與混凝土連成整體，提高抗壓能力和安全系數(shù)。

2.3 施加預應(yīng)力法

通過外部施加預應(yīng)力，形成與原有混凝土結(jié)構(gòu)緊密對接的結(jié)實砂漿，這是處理混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的可行而有效的方法。具體做法，先在裂縫表面開槽，清理雜質(zhì)后涂刷界面劑、連續(xù)嵌入低水灰比的砂漿。這里要特別注意，在涂層及其表面處理時，要注意優(yōu)先選用低水化熱的礦渣水泥拌制混凝土，并適當使用緩凝減水劑，在保證混凝土設(shè)計強度等級的前提下，降低水灰比和減少水泥用量，還可摻入適量的微膨脹劑或膨脹水泥，使混凝土結(jié)構(gòu)的收縮得到補償，降低混凝土的溫度應(yīng)力，從而減少混凝土表面收縮，達到避免裂縫產(chǎn)生的目的。

2.4 混凝土置換法

采用混凝土置換方法，是處理混凝土嚴重損壞的補救方法，操作流程是將損壞的混凝土剔除，然后再置換入新的混凝土或其他材料，常用的置換材料，有水泥砂漿、普通混凝土和聚合物或砂漿。此外，電化學防護法，在混凝土結(jié)構(gòu)裂縫預防中使用效果也不錯，就是通過施加電場在介質(zhì)中的電化學作用，改變鋼筋混凝土或混凝土結(jié)構(gòu)所處的環(huán)境狀態(tài)，這樣可以達到預防裂縫和防腐的目的?；瘜W防護法常用的有氯鹽提取法、陰極防護法和堿性復原法三種?；瘜W防護法具有受環(huán)境因素干擾較小，適用鋼筋和混凝土長期防裂、防腐，既可用于已裂結(jié)構(gòu)，也可用于新建結(jié)構(gòu)，實踐效果十分突出。

3 注重施工質(zhì)量和養(yǎng)護

工業(yè)建筑中混凝土結(jié)構(gòu)裂縫是一種普遍現(xiàn)象，從一定意義上說也無法完全避免。但是，裂縫的出現(xiàn)不僅影響結(jié)構(gòu)的安全性和建筑物的美觀，還會引起結(jié)構(gòu)的銹蝕，加速混凝土的碳化，降低混凝土的使用功能。正因為如此，我們既要做好裂縫產(chǎn)生后的技術(shù)處理，更好做好施工時的質(zhì)量保障和養(yǎng)護，增強混凝土結(jié)構(gòu)的安全可靠性和經(jīng)久耐用性。

3.1 提高混凝土質(zhì)量

混凝土質(zhì)量是減少各種裂縫的關(guān)鍵，如何提高混凝土質(zhì)量，首先要做好原材料的選擇，尤其是水泥的選擇，應(yīng)堅持使用水熱化反應(yīng)較低、強度高的水泥，因為水泥強度高，其后期裂縫的概率小。而配劑時，膨脹劑、減水劑要擇優(yōu)選用，而且嚴格把關(guān)水與水泥的比例，同時保證砂、石子顆粒的大小，盡可能將混凝土的空隙率保持在最低水平，從而降低后期混凝土的收縮空間，減少裂縫的出現(xiàn)。在施工過程中，要針對混凝土結(jié)構(gòu)裂縫經(jīng)常出現(xiàn)的共性問題，采取有效的技術(shù)措施，進行防范、控制以及及時消缺，確保混凝土結(jié)構(gòu)的工程質(zhì)量。

3.2 提高澆筑成功率

提高混凝土澆筑施工一次成功率，是避免混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫的重要保證。必須千方百計杜絕因協(xié)調(diào)不好、安排不周，澆筑時間上的差異導致混凝土凝固出現(xiàn)不同層次而產(chǎn)生裂縫的現(xiàn)象發(fā)生。工作的銜接和順暢尤其重要，在綁扎樓層底板鋼筋時，應(yīng)同時將線管埋好，保證一致的施工時間，同時做好業(yè)主、施工單位和混凝土澆筑的多方協(xié)調(diào)，要求施工單位依據(jù)實際情況，適當擴大鋼筋工的數(shù)量，以及時處理混凝土澆注施工前與施工過程中，出現(xiàn)的臨時活動跳板放于容易出現(xiàn)裂縫的位置等問題，為一次澆筑成功提供保障，從而提升凝固效果。此外，混凝土澆筑一旦完成，必須禁止在其凝固徹底之前對其進行踩壓，防止因為踩壓發(fā)生變形，加速后期裂縫的出現(xiàn)。

3.3 保證凝固時間

混凝土澆筑結(jié)束后，需要凝固時間，期間的收縮過程，必然受到外界諸多因素的干擾，如影響自由收縮，必然會出現(xiàn)裂縫。因此，保證混凝土澆筑后的凝固時間，是混凝土施工保證質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。澆注完成后，凝固剛開始，不可以在上面使用器械吊卸大件物品，以防對凝固階段的混凝土產(chǎn)生沖擊。如果上層樓房工期較緊，可在處于凝固階段的樓層表面，通過加立桿與橫桿，搭置模板支架，使其強度能夠支撐吊運材料的重量，避免因載荷過重而出現(xiàn)裂縫。施工過程中，應(yīng)確保鋼筋位置合理，并及時對其完成綁扎，保證運用物件結(jié)實牢固。模板使用應(yīng)在專業(yè)人員的指導下進行，選用構(gòu)造合理、強度較大的模板完成鋪設(shè)，模板不可提前拆卸，以免影響凝固效果。

3.4 控制水的應(yīng)用

水泥之所以叫水泥，是因為水是水泥的重要組成部分，為反應(yīng)提供充沛的熱源，但在水泥攪拌和施工過程中，如果水量過大，反而不利于混凝土的凝固，影響骨料與凝膠體之間粘合。一旦水分大量蒸發(fā)后，會導致凝膠體收縮，裂縫便會在施工界面發(fā)生。因此，在建筑施工過程中，要選擇水的配比比較科學合理的水泥，以減少施工中及后期發(fā)生裂縫的概率。

3.5 重視工后養(yǎng)護

要想減少和盡量避免混凝土結(jié)構(gòu)裂縫，做好混凝土澆筑施工后的養(yǎng)護十分重要。混凝土在凝固階段，水分開始流失，這就需要養(yǎng)護時及時補水，保證其凝固質(zhì)量。因此，澆注施工完成后，應(yīng)安排專門人員定期適量進行補水，一方面防止混凝土因凝固收縮造成裂縫，另一方面避免因內(nèi)外溫差而產(chǎn)生裂縫。當然，在養(yǎng)護過程中，補水要根據(jù)季節(jié)、環(huán)境、界面的實際情況進行，既及時滿足，也“適可而止”，所補的水量控制在需求范圍。

總之，混凝土結(jié)構(gòu)裂縫是廠房、水利、橋梁、隧道等土木建筑工程中一種普遍現(xiàn)象，裂縫的存在和發(fā)展會使鋼筋等材料出現(xiàn)腐爛，降低承載力和耐久力，影響建筑安全、美觀和使用壽命。因此，針對裂縫出現(xiàn)的原因，制定科學的處理措施，并注重在施工和養(yǎng)護過程中，減少混凝土裂縫發(fā)生、發(fā)展，切實提高工業(yè)建筑物安全可靠性和使用年限。