浅析混凝土结构中几种常见裂缝的预防及处理

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[摘 要]建设工程中混凝土常见的裂缝及其形成的原因、危害和预防；裂缝产生后的处理方法；

[关键词]混凝土裂缝 成因

中图分类号：TU52 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）31-0297-02

从学校毕业参加工作十多年了，参与主持了很多水利及市政工程项目的建设，我深深地感到混凝土的裂缝问题一直是工程建设中碰到的普遍存在的难以解决的问题。从1996年至今我参加了多个工程的施工，历任施工员、技术负责人、项目经理，期间我请教了多名专家、老师，结合本人工程实践，对混凝土的裂缝问题进行了一些探索分析，并针对具体情况提出了一些预防、处理措施。

一、 建设工程中混凝土常见的裂缝及其形成的原因、危害和预防

1、 干缩裂缝

干缩裂缝多为表面性的平行线状或网状浅细裂缝，大体积混凝土中平面部位多见，较薄的梁板中多沿其短向分布。出现此种裂缝的主要原因是由于混凝土浇筑时内外水分蒸发程度不同导致变形不同即混凝土浇筑时表层水分蒸发比混凝土内部快，变形亦较大，由此产生较大拉应力而产生裂缝。相对湿度越低，水泥浆体干缩越大，干缩裂缝越易产生。其次，混凝土裂缝的产生也与不合理的混凝土配合比、水泥品种，骨料级配的选择错误及外加剂的质量和选用有关。

干缩裂缝会影响混凝土的抗渗性，引起钢筋的锈蚀从而影响混凝土的耐久性，在水压力的作用下会产生水力劈裂影响混凝土的承载力等等。

对于干缩裂缝，主要有以下几种预防措施：

（1）选用收缩量较小的水泥，一般采用中低热水泥和粉煤灰水泥。

（2）降低水泥的用量，以减低水化热。最有效的方法是掺加粉煤灰及高效减水剂。

（3）严格控制水灰比，水灰比越大，干缩越大，因此在混凝土配合比设计中应尽量控制好水灰比的选用，同时掺加合适的减水剂。

（4）混凝土浇筑结束应及时进行覆盖养护，及时洒水养生，并适当延长混凝土的养护时间。冬季施工时要适当延长混凝土保温覆盖时间，并涂刷养护剂养护。

（5）有条件时可在混凝土结构的合适设置收缩缝。

2、塑性收缩裂缝

塑性收缩裂缝一般在干热或大风天气出现，裂缝多呈中间宽、两端细且长短不一，互不连贯状。较长的裂缝可达2～3m，宽1～5mm。

塑性收缩裂缝产生的主要原因是混凝土凝结之前，表面因失水较快产生收缩而形成的。混凝土在其终凝前后强度很小或者几乎没有强度，此时受高温或较大风力的影响，导致混凝土表面失水过快，造成混凝土结构中毛细管中产生较大的负压而使混凝土体积急剧收缩，而此时混凝土的强度又无法抵抗其本身收缩，因此产生龟裂。

混凝土塑性收缩裂缝的产生与其混凝土的配合比、水灰比、骨料级配及混凝土的凝结时间等因素也有一定关系。

对于混凝土塑性收缩裂缝主要有以下几种预防措施：

（1） 选用合适类型的水泥。如：硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥等。

（2） 在混凝土中拌和过程中掺加高效减水剂以减少水泥用量，增加混凝土的和易性。

（3） 混凝土浇筑时，应严格按照试验室所提供的配合比配料，尤其是要严格控制拌和用水量。

（4） 浇筑混凝土之前，须将基底层均匀浇水湿透。

（5） 混凝土浇筑结束后，须及时覆盖草包并浇水始终保持混凝土表面湿润。

（6） 在浇筑混凝土时，如遇高温或大风天气要设置遮阳和挡风设施，并及时养护。

3、温度裂缝

混凝土浇筑后，在硬化过程中，水泥水化产生大量的水化热，当水泥用量在350～550 kg/m3，每立方米混凝土将释放出17500～27500kJ 的热量，从而使混凝土内部温度升达70℃左右甚至更高。温度裂缝多发生在大体积混凝土表面或温差变化较大地区的混凝土结构中。大体积混凝土浇筑后水化热量大，由于体积大，水化热聚积在混凝土内部而不易散发，混凝土内部温度显著升高，而混凝土表面散热较快，形成内外温差较大，在混凝土体内产生压应力，而表面产生拉应力，如温差过大，混凝土表面就会产生裂纹。而当混凝土内部逐渐散热冷却而收缩时，由于受到基底或已浇筑的混凝土的约束，接触处会产生很大的拉应力，当拉应力超过混凝土极限抗拉强度时，便产生裂缝，严重者会贯通整个混凝土块体。

温度裂缝的走向通常无一定规律。大面积结构裂缝常纵横交错；梁板类长度尺寸较大的结构，裂缝多平行于短边；深入和贯穿性的温度裂缝一般与短边方向平行或接行，裂缝沿着长边分段出现，中间较密。裂缝宽度大小不一，受温度变化影响较为明显，冬季较宽，夏季较窄。高温膨胀引起的混凝土温度裂缝是通常中间粗两端细，而冷缩裂缝的粗细变化不太明显。此种裂缝的出现会引起钢筋的锈蚀，混凝土的碳化，降低混凝土的抗冻融、抗疲劳及抗渗能力等。

混凝土温度裂缝的主要预防措施：

（1） 可选用低水化热的矿渣水泥或火山灰水泥等。

（2） 降低混凝土水灰比，掺加粉煤灰或高效减水剂等来减少水泥用量，降低水化热。

（3） 适当掺入一定比例的块石，改善骨料级配，以减缓水化热的发生速度。

（4） 改善混凝土的搅拌加工工艺，降低混凝土的浇筑温度。具体的措施有：加冰水拌和、骨料预先浇水降温等。

（5） 降低混凝土的浇筑速度和减少浇筑层厚度。要合理安排施工工序，分层、分块浇筑，以利于散热，减小约束。

（6） 尽量避开炎热季节施工，如无法避免则在浇筑时应当采用搭设遮阳板等辅助措施控制混凝土的温升，降低浇筑混凝土的温度。

（7） 在混凝土中掺加一定量的具有减水、增塑、缓凝等作用的外加剂，改善混凝土拌合物的流动性、保水性，降低水化热，推迟热峰的出现时间。

（8） 在大体积混凝土内部设置冷却管道，通冷水或者冷气冷却，减小混凝土的内外温差。

（9） 加强混凝土温度的监控，及时采取冷却、保护措施。

（10） 设置测温孔，加强内外温度的监控（内外温差不大于20℃）。

（11） 延长混凝土养护时间（30～40天），混凝土浇筑后，及时用湿润的草帘、麻片等覆盖，并注意洒水养护，保证混凝土表面缓慢冷却。在寒冷季节，混凝土表面应设置保温措施，以防止寒潮袭击。

（12） 混凝土中配置少量的钢筋或者掺入纤维材料将混凝土的温度裂缝控制在一定的范围之内。

4、化学反应引起的裂缝

混凝土拌和后会产生一些碱性离子，这些碱性离子与某些活性骨料产生化学反应并吸收周围环境中的水而体积增大，造成混凝土酥松、膨胀开裂。碱骨料反应裂缝和钢筋锈蚀引起的裂缝是钢筋混凝土结构中最常见的由于化学反应而引起的裂缝。这种裂缝一旦出现很难补救，因此应当在施工中采取有效措施进行预防。

化学反应引起的裂缝的主要预防措施：

（1） 选用合适的水泥及外加剂。应当在混凝土中选用低碱水泥和外加剂。

（2） 合理选择混凝土用骨料。应当选用碱活性小的粗细骨料。

（3） 应当选用合适的掺合料抑制碱性骨料的反应。

（4） 对于钢筋锈蚀引起的裂缝，应当在浇筑时加强震捣，并适当加厚混凝土的钢筋保护层，以防止有害物质进入混凝土从而引起钢筋锈蚀，产生膨胀，导致混凝土胀裂引起裂缝。

二、 裂缝产生后的处理方法

混凝土结构出现裂缝很大程度上是不可避免的，其出现会影响混凝土的抗渗性、引起钢筋的锈蚀，从而影响整个混凝土结构的耐久性和刚度。对于各种混凝土裂缝，我们要根据其性质区别对待、及时处理，把裂缝对混凝土结构的影响降低到最底程度。对混凝土裂缝的修补主要有以下几种：

（1）灌浆修补法

灌浆修补法是利用压力设备将胶结材料压入混凝土的裂缝中，胶结材料硬化后与混凝土形成一个整体，从而起到封堵加固的目的。主要适用于对结构整体性有影响或有防渗要求的混凝土裂缝的修补。常用的胶结材料有水泥浆、环氧树脂、聚氨酯等化学材料。

（2）混凝土置换法

该方法系对于严重损坏的混凝土进行修补的一种有效方法。具体的实施方法是先将损坏的混凝土凿除，然后再浇筑换入新的混凝土。换入的新混凝土一般有：普通混凝土、水泥砂浆、聚合物或改性聚合物混凝土或砂浆。

（3）嵌缝封堵法

嵌缝封堵法一般是沿裂缝凿槽，在槽中嵌填塑性或刚性止水材料，以达到封闭裂缝的目的。常用的塑性材料有聚氯乙烯胶泥、塑料油膏、丁基橡胶等；常用的刚性止水材料为聚合物水泥砂浆。

（4）平面修补法

表面修补法的处理措施是在裂缝的表面涂抹水泥浆、环氧胶泥或在混凝土表面涂刷油漆、沥青等防腐材料，在防护的同时为了防止混凝土受各种作用的影响继续开裂，通常可以采用在裂缝的表面粘贴玻璃纤维布等措施。表面修补法是一种简单、常见的修补方法，它主 要适用于稳定和对结构承载能力没有影响的表面裂缝的处理。

（5）结构加固法

当混凝土结构裂缝影响到混凝土结构的性能时，就要考虑采取加固法对混凝土结构进行处理。结构加固中常用的主要有以下几种方法：加大混凝土结构的截面面积，在构件的角部外包型钢、采用预应力法加固、粘贴钢板加固、增设支点加固以及喷射混凝土补强加固。

混凝土裂缝会降低混凝土结构的耐久性、抗渗性，从而影响混凝土结构的承载力。因此，对于混凝土裂缝我们应进行认真研究，采用合理的方法进行处理，并在混凝土浇筑过程中采用各种合理有效的措施来预防裂缝的出现和发展，从而保证混凝土构筑物的安全。