浅谈锚喷混凝土裂缝的成因及控制措施和处理方法

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摘要：随着建筑行业景象的繁荣，作为一个建筑行业工作者来讲，时常反思。建筑业随着经济快速发展而在社会经济中占据越来越重要的地位，一片片高楼屹然拔起，道路及交通畅通发达，但今天与昨日相比，我们铸造精品工程的质量趋势又是如何？7月14日：福建武夷山公馆大桥发生坍塌事故；7月15日：杭州钱江三桥发生坍塌事故，这些触目惊心的事件，应让我们有所警醒，坚持贯彻工程质量在生产工作中的重要性。汶川地震后，实施校安工程这光荣的政治任务推动下，在此下文我浅谈喷射混凝土施工存在的通病――裂缝的防治与处理措施，希望与此施工领域的工作者、同事、朋友共同交流学习。通过预控避免出现质量问题，通过防治确保工程的质量标准有所提高，铸造真正的精品工程。

关键词：结构加固、喷射混凝土、混凝土裂缝、预控、防治

Abstract: with the construction industry is the prosperity of the scene, as a building industry workers will tell, often reflect on. Construction along with the rapid development of the economy and in the social and economic occupies more and more important position, pieces of tall buildings YiRan uprooted, roads and smooth traffic developed, but today compared with yesterday, we casting products engineering quality trend is how? July 14: fujian wuyi mountain residence bridge collapsed; July 15, : hangzhou QianJiangSan bridge collapsed, the shocking events, should let us something to watch, stick to the engineering quality in the production of the importance of work. Wenchuan after the earthquake, the implementation of this glorious, engineering political task driven, in this below I sprayed concrete construction on the common fault of the existence of cracks in the prevention and treatment-measures, hope and the construction field workers, colleagues, friends to communicate and study. Through the control counter to avoid the quality problem, through the prevention and control of the quality standards to ensure the project was improved, and the casting real excellent project.

Keywords: structure strengthening, sprayed concrete, concrete crack, precontrol, prevention and treatment

中图分类号：TU37文献标识码：A 文章编号：

术语：结构加固（Structure reinforcement）：是指对原有受力结构进行加固补强，从而满足新的使用要求及安全性，并节约成本，减少投资。

喷射混凝土（Sprayed concrete）：采用压缩空气将按一定配合比的混凝土干拌料，通过管道输送并以高速高压喷射到受喷表面的一种混凝土。

一、喷射混凝土工艺的重要性及优缺点

喷射混凝土是早先多数用于基坑土方开挖牢固护坡、隧道盾构时稳固护壁的一种工艺。自汶川地震后，年代久远的校舍在结构抗震方面的不足引起了国家重视，广泛开展了校舍抗震加固改造的项目，对校舍的结构进行抗震加固补强。喷射混凝土工艺以自身的优势作为楼体加固补强的重要方法。

喷射混凝土的优点：

效率高：与传统的混凝土相比，喷射混凝土利用空气压缩机，通过管道输送，节省了混凝土运输成本；喷射混凝土现场喷射施工，可连续作业，无需支护成型模板，节约了施工工期。

操作灵活：喷射混凝土现场连续作业，可操作性强，喷射混凝土与原砖结构结合良好，可根据结构计算灵活控制喷射混凝土厚度及配筋；对建筑空间损失影响较小。

牢固可靠：喷射混凝土利用高压气泵的压力将搅拌好的混凝土喷射至原结构件的立面、侧面、底面和顶面，大大增强了新旧界面附着力，确保钢筋混凝土的密实度及施工质量。

喷射混凝土的缺点：

影响因素多：喷射混凝土受气候及气温影响较大，冬季不宜施工。

裂缝通病：与传统浇筑混凝土相比，施工条件的不同致使喷射混凝土更加容易产生裂缝，由变形、沉降、外部荷载、养护不当等多方面原因，产生的裂缝也不相同。

二、喷射混凝土裂缝对整体工程质量的影响

众所周知，喷射混凝土后表面产生裂缝会对加固结构的耐久性与结构性能产生严重影响，如墙体立面混凝土喷射施工后产生裂缝，空气中湿度会对混凝土结构内部钢筋等构件氧化锈蚀，改变了原有结构受力性能；冬季寒冷天气会致使裂缝中水分冻融与结构内部碱骨料反应，膨胀应力使得混凝土从内部开始涨裂，表层也同样鼓包开裂，严重则会致使钢筋保护层大面积脱落，降低加固结构的使用年限。喷射混凝土裂缝成因的多元性、复杂性及动态变化性，使它成为我们很值得探究的对象。

三、施工中喷射混凝土裂缝的成因

上文提到了喷射混凝土裂缝的成因是错综复杂的，那我们根据现场施工案例分别按照施工五要素――人、机、料、法、环各环节来分别列举其主要成因。

1.人员因素：

（1）施工前，技术人员喷射混凝土配合比制作不准确，技术交底和岗前培训不到位；

（2）施工过程中，人工控制水灰比比例标准不稳定；

（3）施工过程中，施工人员技术水平、综合素质存在差异，如喷射混凝土的距离、角度不一致；

2.机械因素

（1）施工前，没有根据现场施工实际情况选择合适功率型号的施工机械；

（2）施工过程中，机械的损坏导致不能连续作业，留下冷缝隐患；

（3）施工过后，没有及时维护清理机械部件；

3.材料因素

（1）水泥的品种不一致，喷混的效果不一样；

（2）粗骨料（石子）的含泥量超标，粒径差异过大；

（3）细骨料（砂子）细度模数未严格控制；

（4）拌合料用水使用水的流量计量标准不稳定；

（5）速凝剂品种不当，掺量不当。

4.方法因素

（1）施工过程中，混凝土喷射冲击力较大，对墙体外加钢筋网片冲击位移，造成钢筋间距改变和保护层厚度不一致；

（2）施工过程中，墙与楼板节点钢筋过密，导致钢筋排布复杂，墙体厚度很难控制；

（3）施工过程中，混凝土喷射节点多，施工缝处理位置多；

（4）施工完毕后，出现混凝土流坠，混凝土厚度不均匀；

（5）施工完毕后，混凝土后期养护不及时，易引起混凝土脱水干缩；

5.环境因素

（1）建筑物所在地的温度及湿度对结构产生的影响；

（2）长期建筑物的基础不均匀沉降导致结构自身的内部应力影响；

（3）经历灾害后，长期静荷载与动荷载致使结构疲劳变型，空气中酸碱物质对结构的长期氧化。

综上所述，喷射混凝土裂缝的产生原因错综复杂，在施工中，很难避免裂缝出现，验收前发现裂缝我们可以及时修补。隐蔽后如果结构层出现裂缝，会破坏装修面层，而且在长期使用过程中，会埋下严重安全隐患，造成不可估量的经济损失。因此我们必须从过程开始控制，了解问题的成因，依据标准来严谨控制各个阶段的工程质量。

四、喷射混凝土裂缝控制的预防措施

1.人员管理控制

现场喷射混凝土施工前，需技术人员提供试验室给定的配合比数据并将技术交底内容填写充实，将技术内容落实至操作工人。喷射混凝土配合比参考规范：

胶骨比宜为：1:3.5~4.5

砂率宜为：0.45~0.55

水灰比宜为：0.4~0.5

施工过程中，现场设置磅秤，将使用的材料以每盘为单位精确计量，保证每盘混凝土的质量。喷射混凝土操作工艺特殊，对喷射距离与喷射角度有严格要求，施工过程中，施工人员的技术素质难以把握，喷射混凝土之前，先对工人上岗培训，将施工技术交底到位，高质量的完成样板试喷，再展开面积施工。技术人员加强巡检，现场指导工人施工。从人员上控制喷射混凝土过程中的施工质量

2.机械管理控制

施工前，考察现场，根据实际情况选用合适型号机械型号，每个施工作业面应进行连续作业，以保证喷射混凝土的完整性。期间如施工机械损坏、管道堵塞等原因会造成无法连续喷射，这样会使该部位混凝土强度存在偏差不易粘结，接茬处留下冷缝隐患。所以派专人负责，在施工前后，对机械进行常规维护管理。

喷射混凝土机具选择参考规范：

（1）混凝土喷射机

1）生产能力不应小于3.0m³/h；

2）允许输送骨料的最大粒径为25cm；

3）水平输料距离不宜小于100m，竖向输料距离不宜小于30m；

4）有良好的密封性和连续均匀输料能力。

（2）空气压缩机

1）单台供风量不宜小于9m³/min；

2）压缩空气进入喷射机前，必须进行油水分离；

3）应能供给稳定的风压，风压不宜小于0.6MPa；

4）当多台喷射机同时工作时，空气压缩机的供风量应为各台喷射机用风量之和的1.2~1.4倍。

（3）搅拌机应选用与混凝土喷射机生产能力相匹配、密封性能好、粉尘小的强制式混凝土搅拌机，且宜选用容量不小于400L，生产能力为3~5m³/h的强制式混凝土搅拌机。

（4）输料管的承压能力不宜小于0.8MPa，管径应满足输送设计最大粒径骨料的要求，并应具有良好的耐磨性能。

（5）供水设施应能保证连续供水，且喷头出的水压宜为0.15~0.2MPa。

3.材料管理控制

（1）水泥品种的选择：矿渣硅酸盐水泥收缩比普通硅酸盐水泥收缩大、粉煤灰及矾土水泥收缩值较小、快硬水泥收缩大，故应首选普通硅酸盐水泥或硅酸盐水泥也可选用矿渣硅酸盐水泥或火山灰质硅酸盐水泥。水泥等级及混凝土强度等级的影响：水泥强度等级应不低于32.5，但水泥等级越高、细度越细、早强越高对混凝土开裂影响很大。混凝土设计强度等级越高，混凝土脆性越大、越易开裂。

（2）粗骨料含泥量过大，造成混凝土收缩增大。集料颗粒级配不良或采取不恰当的间断级配，容易造成混凝土收缩的增大，诱导裂缝的产生、骨料粒径越细、针片含量越大，混凝土单方用灰量、用水量增多，收缩量增大。混凝土拌合后碱性骨料产生的一些碱性离子与某些活性骨料产生化学反应，俗称的碱骨料反应，造成混凝土膨胀开裂，因此要选用低碱水泥、碱活性小的骨料。粗骨料材质供参下表：

粗骨料通过各筛径的累计重量百分率（%）

筛网孔径 0.15 0.3 0.6 1.2 3.5 5.0 10.0 12.0

优 5~7 10~15 17~22 23~31 35~43 50~60 73~82 100

良 4~8 5~22 13~31 18~41 26~54 40~70 62~90 100

（3）细骨料应采用坚硬耐久性好的中粗砂，细度模数不宜小于2.5，使用时砂子含水率宜控制在5%~7%。

（4）拌合用水，不得采用污水、pH值小于4的酸性水、海水、硫酸盐含量大于水重1%的水。

（5）混凝土外加剂、掺和料要依据施工实际情况正确选择，建议适当掺加速凝剂与微膨胀剂，减少混凝土凝结时间增加混凝土内部密实度。掺量应参照生产厂家的使用说明书。

4.方法控制管理

（1）施工过程中，喷射混凝土厚度不均，相应会影响钢筋保护层厚度，，保护层厚度不足空气中的酸、碱、盐会锈蚀钢筋，使得体积增大，导致沿钢筋方向的混凝土开裂。因此需将使用钢筋做防锈蚀处理，并提高混凝土的密实度，控制混凝土的平整度，保证混凝土保护层厚度。

（2）喷射作业前，使墙体充分湿润，否则混凝土吸收墙体的水分造成开裂，当设计加固修复层厚度大于70mm时，可分层喷射。喷射时喷头与受喷面应基本垂直，喷射距离宜保持0.6~1.0m，喷射时控制好水灰比，保持喷射混凝土表面平整，湿润光泽，无干块滑移、流淌现象。必要时可掺入少量短纤维材料，纤维直径宜为0.25~0.4mm，长度宜为20~25mm，长径比宜控制在50~100。

（3）施工过程中，应连续喷射作业，避免出现接茬，如必须留茬，需在接茬处对原混凝土面进行均匀凿毛，保证其完整性，避免出现结构裂缝。当分层喷射时，前后两层喷射的时间间隔不应少于混凝土的终凝时间。当在混凝土终凝1h后再进行喷射时，应先喷水湿润前一层混凝土表面，如有浮灰污染，应用风、水清理干净。

（4）施工完毕后，在混凝土初凝后终凝前，用工具对喷射混凝土表面进行压光，增加混凝土密实度，控制混凝土表面平整度。

（5）施工完毕后，由于混凝土需要水化，内部变化较小产生较大的拉应力，故会产生干缩裂缝。因此需要每日及时进行常规养护，喷射混凝土终凝2h后，应进行淋水养护。养护时间不少于14d。当温度低于+5℃时，不宜喷水养护，应采取保水养护措施。

5.环境影响控制管理

（1）在干热的环境、风沙天气的影响下，加剧了混凝土表面水分的蒸发，致使混凝土塑性收缩变形，产生裂缝。为避免开裂，确保在混凝土施工前对基层进行充分湿润。混凝土施工完毕后，进行常规养护。装饰层施工前，将面砖等材料饮水湿润饱和。

（2）构筑物的不均匀沉降会在结构本体上产生剪力，剪力会致使混凝土结构出现严重裂缝。在勘察阶段时，应尽量避免地质断面突变带来的集中应力。基础施工时，基础要分层夯实，必要时采取措施将基层土加固。施工过程中，有效的设置变形缝，将集中应力缓冲。

（3）构筑物在长年使用过程中，发生自然、人为灾害，对构筑物造成“内伤”；长期荷载作用下结构容易出现微观疲劳变形；空气中酸、碱、盐物质，对混凝土表面不断的侵蚀，导致混凝土表面出现裂缝，这种非控制因素，下文会提到各种裂缝的修复方法。

五、喷射混凝土裂缝的处理方法

1.表面处理法

表面涂抹和表面贴补法表面涂抹适用范围是浆材难以灌入的细而浅的裂缝，深度未达到钢筋表面的发丝裂缝，不漏水的缝，不伸缩的裂缝以及不再活动的裂缝。表面贴补（土工膜或其它防水片）法适用于大面积漏水（蜂窝麻面等或不易确定具体漏水位置、变形缝）的防渗堵漏

2.填充法

用修补材料直接填充裂缝，一般用来修补较宽的裂缝，作业简单，费用低。宽度小于0.3mm，深度较浅的裂缝、或是裂缝中有充填物，用灌浆法很难达到效果的裂缝、以及小规模裂缝的简易处理可采取开Ｖ型槽，然后作填充处理。

3.灌浆法

此法应用范围广，从细微裂缝到大裂缝均可适用，处理效果好。利用压送设备（压力0.2~0.4Mpa）将补缝浆液注入砼裂隙，达到闭塞的目的，该方法属传统方法，效果很好。也可利用弹性补缝器将注缝胶注入裂缝，不用电力，十分方便效果也很理想。

4.结构补强法

因超荷载产生的裂缝、裂缝长时 间不处理导致的混凝土耐久性降低、火灾造成的裂缝等影响结构强度可采取结构补强法。包括断面补强法、锚固补强法、预应力法等混凝土裂缝处理效果的检查包括修补材料试验；钻心取样试验；压水试验；压气试验等。

5.混凝土置换法

混凝土置换法是处理严重损坏混凝土的一种有效方法，此方法是先将损坏的混凝土剔除，然后再置换入新的混凝土或其他材料。常用的置换材料有：高强混凝土或高强水泥砂浆、聚合物或改性聚合物混凝土或砂浆。

6.电化学防护法

电化学防腐是利用施加电场在介质中的电化学作用，改变混凝土或钢筋混凝土所处的环境状态，钝化钢筋，以达到防腐的目的。阴极防护法、氯盐提取法、碱性复原法是化学防护法中常用而有效的三种方法。这种方法的优点是防护方法受环境因素的影响较小，适用钢筋、混凝土的长期防腐，既可用于已裂结构也可用于新建结构。

7.仿生自愈合法

仿生自愈合法是一种新的裂缝处理方法，它模仿生物组织对受创伤部位自动分泌某种物质，而使创伤部位得到愈合的机能，在混凝土的传统组分中加入某些特殊组分(如含粘结剂的液芯纤维或胶囊)，在混凝土内部形成智能型仿生自愈合神经网络系统，当混凝土出现裂缝时分泌出部分液芯纤维可使裂缝重新愈合。

六、喷射混凝土的发展趋势

公共建筑加固改造工程，这项政治工程，以它节约成本，经济实用，牢固可靠的优点，在建筑行业中越发重要。逝者已矣，生者不息，汶川地震的确为我们公共建筑的安全耐用敲响了警钟，牢固可靠纵然是优点，也是保障人民生命财产安全的最有力屏障。喷射混凝土加固工艺是提高建筑物耐久性、可靠性的基石，被业内人士广泛认同，在建筑行业迅速推广。我们需要用心的钻研，实战中严谨的控制，将这项技术逐渐完善，这项技术会运用到更多的工程技术领域。

七、结束语

我们每一个建筑行业者肩负的荣誉感、责任心推动着我们确保工程质量，完成政治使命，创造精品工程，铸就行业辉煌，谱写历史篇章。

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