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浅析混凝土裂缝的成因预防及处理方法 薛爱萍 （江苏金堰交通工程有限公司，江苏泰州225500） 【摘要】混凝土的裂缝是个普遍存在而又难予解决的工程实际问题，其产生的原因很多。本文结合项目施工管理经历，对混凝土裂缝产生的主要原因、预防措施及修补方案等进行探讨，供工程界参考。 关键词混凝土；裂缝；成因；预防；处理 0概述 混凝土建筑和构件通常都是带缝工作的，由于裂缝的存在和发展通常会使内部的钢筋等材料产生腐蚀，降低钢筋混凝土材料的承载能力、耐久性及抗渗能力，影响建筑物的外观及使用寿命，严重者将会威胁到人们的生命和财产安全。大量的工程实践证明，在混凝土工程中裂缝问题是不可避免的，在一定的范围内也是可以接受的，只是要采取有效的措施将其危害程度控制在一定的范围之内。在施工中应尽量采取有效措施控制裂缝产生，使结构尽可能不出现裂缝或尽量减少及减小裂缝的数量和宽度，尤其要尽量避免有害裂缝的出现，从而确保工程质量。 当然，在工程建设阶段就应贯彻“预防为主”的方针，力争减少和避免各类裂缝的发生。一旦出现了裂缝则应认真修补。工程实践证明，裂缝造成的各类缺陷都是可以修补的，而且通过修补（补强加固）一般可以满足设计要求和恢复结构的正常工作性能。 混凝土裂缝的成因 混凝土裂缝产生的原因很多，有变形引起的裂缝：如温度变化、收缩、膨胀、不均匀沉陷等原因引起的裂缝；有外载作用引起的裂缝；有养护环境不当和化学作用引起的裂缝等等。本文就其几种主要的成因简述如下： .1温度裂缝 混凝土内部水化热温升引起内外温差过大或寒潮突袭等外部降温引起温度梯度过大(保温不善)，从而导致混凝土温度应力过大而引起温度裂缝。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。温度裂缝的走向通常无一定规律，大面积结构裂缝纵横交错；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近平行，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。 .2物理干缩裂缝 由于混凝土表面水分蒸发，干缩拉应力超过混凝土的抗拉强度而形成干缩裂缝，多出现在混凝土养护结束后的一段时间或是混凝土浇筑完毕后的一周左右。水泥砂浆中水分的蒸发会产生干缩，且这种收缩是不可逆的。干缩裂缝的产生主要是由于混凝土内外水分蒸分程度不同而导致变形不同的结果。干缩裂缝多为表面性的平行线状或网状浅细裂缝，宽度多在0.050.2mm之间,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。混凝土干缩主要和混凝土的水灰比、水泥的成分、水泥的用量、集料的性质和用量、外加剂的用量等有关。 .3塑性收缩裂缝 塑性收缩是指混凝土在凝结之前，表面因失水较快而产生的收缩。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、互不连贯状态。其产生的主要原因为：混凝土在终凝前几乎没有强度或强度很小，或者混凝土刚刚终凝而强度很小时，受高温或较大风力的影响，混凝土表面失水过快，造成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。影响混凝土塑性收缩开裂的主要因素有水灰比、混凝土的凝结时间、环境温度、风速、相对湿度等。 .4非均匀沉陷裂缝 沉陷裂缝的产生是由于结构地基土质不匀，松软，回填土不实或浸水而造成不均匀沉降所致；或者因为模板刚度不足，模板支撑间距过大或支撑底部松动等所致。特别是在冬季，模板支撑在冻土上，冻土化冻后产生不均匀沉降，致使混凝土结构产生裂缝。此类裂缝多为深进或贯穿性裂缝，其走向与沉陷情况有关，一般沿与地面垂直成3040角方向发展，较大的沉陷裂缝，常有一定的错位，裂缝宽度往往与沉降量成正比关系。裂缝宽度受温度变化影响较小。地基变形稳定之后，沉隐裂缝也基本趋于稳定。 .5结构型式因素引起的裂缝 建筑物结构型式设计不合理也会引起混凝土开裂。如混凝土分缝分块不合理，将在混凝土结构的长边方向引起裂缝，突变部位将产生应力集中，从而导致在断面变化处出现裂缝。 混凝土裂缝的预防措施 基于以上对目前我国建筑工程施工辻存在的一些混凝土施工裂缝问题及其成因分析，笔者认为，要进一步加强混凝土施工裂缝治理，可以从以下几个方面入手。 .1改善结构设计 在建筑工程结构设计过程中，可选用中低强度混凝土材料，也可在承台的表面增加钢筋的用量。实践中为避免因温度的变化而引起的混凝土施工裂缝，可采取永久的伸缩方式进行设计；建筑工程结构裂缝产生的原因很多，结构长度问题是产生收缩应力主要影响因素之一。根据建筑工程项目建设的实践情况，施工单位一定要采取有效的设计方案，尤其要考虑混凝土施工中可能产生裂缝这一问题。 .2原材料选择及优化配合比设计 1）尽量选用低热或中热水泥，如矿渣水泥、粉煤灰水泥等。 2）骨料的选用：连续级配粗骨料配制的混凝土具有较好的和易性，较少的用水量和水泥用量以及较高的抗压强度。另外砂、石含泥量要严格控制。砂的含泥量小于2%，碎石的含泥量小于1%。 3）配合比优化设计：减少水泥用量，将水泥用量尽量控制在450kg/m3以下；降低水灰比，一般混凝土的水灰比控制在0.6以下；改善骨料级配，掺加粉煤灰或高效减水剂等来减少水泥用量，降低水化热；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。 .3混凝土配置过程控制 混凝土材料配制过程中，如果有吸收率比较大的施工骨料，而且骨料中的含泥量、干缩量也比较大，那么混凝土干缩性会增加。为增加混凝土材料的和易性、抗渗性，可泵性以及抗离析能力，可在混凝土材料中掺一些粉煤灰或高效的减水剂，以减少渗水现象，进而减少混凝土裂缝问题的出现。同时，混凝土材料配比设计时，检测人员和管理人员一定要到施工现场进行实地考察，综合分析施工现场混凝土浇捣工艺和构件截面等因素，并及时的调整砂石等施工原料的配比。 .4控制混凝土温升 选用水化热低的水泥。水化热是水泥熟料水化所放出的热量。为使混凝土减少升温，可以在满足设计强度要求的前提下，减少水泥用量，尽量选用中低热水泥。一般工程可选用矿渣水泥或粉煤灰水泥。据试验数据表明，每立方米的混凝土水泥用量，每增减10kg，混凝土温度受水化热影响相应升降1。因此根据结构实际情况，对结构的刚度和强度进行复算并取得设计和质检部门的认可后，可用f45、f60或f90代替f28作为混凝土设计强度，这样每立方米混凝土的水泥用量会减少4070kg/m3。相应的水化热温升也减少47。利用混凝土后期强度主要是从配合比设计入手，并通过试验证明28d之后混凝土强度能继续增长。到预计的时间能达到或超过设计强度。 掺加一定数量的减水剂或缓凝剂，可以减少水泥用量，改善和易性，推迟水化热的峰值期。而掺入适量的微膨胀剂或膨胀水泥，也可以减少混凝土的温度应力。在混凝土中加入少量的磨细粉煤灰取代部分水泥，不仅可降低水化热，还改善混凝土的塑性。 降低混凝土的出机温度和浇筑温度，首先要降低混凝土拌合温度。降低混凝土出机温度的最有效的办法是降低石子的温度，在气温较高时，要避免太阳直接照射骨料，必要时向骨料喷射水雾或使用前用冷水冲洗骨料。另外混凝土在装卸、运输、浇筑等工序都对温度有影响。为此，在炎热的夏季应尽量减少从搅拌站到入模的时间。 .5延缓混凝土降温速度 为减少混凝土浇筑后所产生的内外温差，夏季应采用保湿养护，冬季应保温养护。大体积混凝土结构终凝后，其表面蓄存一定深度的水，具有一定的隔热保温效果，缩小了混凝土内外温差，从而控制裂缝的开展。而基础工程大体积混凝土结构拆模后，宜尽快回填土，避免气温骤变，亦可延缓降温速率，避免产生裂缝。 .6改进施工工艺 改进混凝土的搅拌加工工艺：在传统的“三冷技术”的基础上采用“二次风冷”新工艺，降低混凝土的浇筑温度；高温季节浇筑时可以采用搭设遮阳板等辅助措施控制混凝土的温升，降低混凝土的浇筑温度；对大体积混凝土要合理安排施工工序，分层、分块浇筑，以利于散热和减少约束；在大体积混凝土内部设置冷却管道，通冷水或者冷氯冷却，减小混凝土的内外温差。 .7提高混凝土抗裂能力 采用分层分段浇筑混凝土，有利于混凝土水化热的散失，减小内外温差。改善配筋，避免应力集中，增强抵抗温度应力的能力。孔洞周围、变断面转角部位、转角处都会产生应力集中。为此，在孔洞四周增配斜向钢筋、钢筋网片，在变截面作局部处理使截面逐渐过渡，同时增配抗裂筋都能防止裂缝的产生。值得注意的是，配筋要尽可能应用小直径和小间距，按全截面对称配置。设置后浇带：对于平面尺寸过大的大体积混凝土应设置后浇带，以减少外约束力和温度应力，同时也有利于散热，降低混凝土的内部温度。做好温度监测工作，及时反映温差，随时指导养护，控制混凝土内外温差不超过25。 .8加强对成型混凝土的养护 混凝土施工过程重要注意加强养护，这是混凝土施工过程中非常关键的一个环节，可有效的降低混凝土浇筑块体内外的温差值，同时还能降低混凝土块体自身的约束应力。对成型的混凝土采取合理的养护工艺，可有效的减少内外的温差，缓和降温的速度，减小温度应力，同时对混凝土的强度增长和应力松驰作用的发挥也非常有利，可缓冲混凝土材料因表面的干裂而造成的大面积塑性收缩。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，适当延长养护时间，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。因此，笔者建议应当加强混凝土材料的养护，尤其是在遇到雨雪天气时，可组织施工人员搭设一些防雨设备遮盖其表面；同时还要注意排水，防止雨水流入到基坑之中，影响混凝土的浇灌连续性、最终影响建设工程的施工质量。 混凝土裂缝的处理方法 加强混凝土工程裂缝治理，不仅要预防，而且还要对现有的裂缝进行有效修补，以免病害蔓延。对于当前我国建筑及桥梁工程施工过程中存在的混凝土裂缝问题，应当及时的组织相关人员进行修补，以免病害进一步扩大，进而影响到整个工程的结构安全性及其使用耐久性。对于已有的裂缝，可从以下几个方面处理： 1）经过调查分析，确认在裂缝不降低承载力的情况下，采取表面修补法、充填法、注入法等处理方法： 表面修补法：该法适用于缝较窄，用以恢复构件表面美观和提高耐久性时所采用，常用的是沿混凝土裂缝表面铺设薄膜材料，一般可用环氧树脂或树脂浸渍玻璃布。 充填法：当裂缝较宽时，可沿裂缝混凝土表面凿成V形或U形槽，使用树脂砂浆材料进行填充，也可使用水泥砂浆或沥青等材料。 注入法：当裂缝宽度较小且较深时，可采用将修补材料注入混凝土内部的修补方法，首先在裂缝处设置注入用管，其他部位用表面处理法封住，使用低粘度环氧树脂注入材料，用电动泵或手动泵注入修补。 2）如果裂缝影响到结构安全，可采取围套加固法、钢箍加固法、粘贴加固法等结构加固法。此方法属结构加固，须经设计验算同意后方可进行。 围套加固法：在周围尺寸允许的情况下，在结构外部一侧或数侧外包围钢筋混凝土围套，以增加钢筋和截面，提高其承载力；对构件裂缝严重，尚未破碎裂透或一侧破裂的，将裂缝部位钢筋保护层凿去，外包钢丝网一层；大型设备基础一般采取增设钢板箍带，增加环向抗拉强度的方法处理。 钢箍加固法：在结构裂缝部位四周加U型螺栓或型钢套箍将构件箍紧，以防止裂缝扩大和提高结构的刚度及承载力。加固时，应使钢套箍与混凝土表面紧密接触，以保证共同工作。 粘贴加固法。将钢板或型钢用改性环氧树脂和粘结剂，粘结到构件混凝土裂缝部位表面，使钢板或型钢与混凝土连成整体共同工作。粘结前，钢材表面进行喷砂除锈，混凝土刷净干燥，粘结层厚度为14mm。 结束语 裂缝是混凝土结构中普遍存在的一种现象，它的出现不仅会降低建筑物的抗渗能力，影响建筑物的使用功能，而且会引起钢筋的锈蚀、混凝土的碳化，降低材料