浅谈混凝土裂缝

　　摘要：大量的理论分析和工程实践表明，几乎所有的钢筋混凝土构件均是带裂缝工作的。对于所处条件不同的裂缝有不同的允许宽度限制，不超过此限制值的裂缝我们认为对结构的使用无大的危害，可以允许其存在；而对于超过限制值的裂缝，不仅会影响建筑物的外观，更危及结构的安全性和耐久性。混凝土的裂缝问题是一个普遍存在而又难于解决的工程实际问题。该文分析了常见混凝土裂缝产生的原因，并提出了一些预防措施和处理方法。

　　关键词：混凝土；裂缝；成因；预防；处理

　　中图分类号：TU7文献标识码：A文章编号：1007-3973(2010)010-006-02

　　作者：陈潮雨，赵婷婷

　　1、引言

　　混凝土是一种由水泥、砂石骨料、水及其他外加材料混合而成的非均质脆性材料。混凝土价格低廉、抗压强度高、养护费用低、取材广泛、可浇筑成各种形状，且耐火性好、不易风化，已经成为当今世界建筑结构中使用最广泛的建筑材料。但是混凝土有一个很大的缺点――抗拉性能差，所以构件通常都是带裂缝工作的。裂缝的出现会破坏结构的整体性，降低构件的强度，影响结构的承载力；有的虽对承载力无多大影响，但会引起钢筋锈蚀，降低耐久性，发生渗漏，影响使用。同时由于混凝土的非均质性及其抗拉强度的离散性，裂缝的出现和开展均带有随机性，这给裂缝的预防和处理带来了困难。

　　2、混凝土裂缝的成因

　　2.1荷载引起的裂缝

　　构件承受荷载所产生的裂缝，可分为直接应力裂缝和次应力裂缝。直接应力裂缝是指外荷载引起的直接应力产生的裂缝；当计算模型与实际工作状态有较大差异时，在外荷载作用下结构必然产生次应力，次应力产生的裂缝称为次应力裂缝。

　　2.2干缩裂缝

　　当混凝土硬化后，外部混凝土可以向大气蒸发水分，内部混凝土只能向周围泌水，而泌水速率小于蒸发速率，所以就造成了表面收缩快，内部收缩慢的现象，表面干缩就受到内部混凝土的约束，产生较大的拉应力，是表面混凝土开裂，产生干缩裂缝。

　　2.3塑性收缩裂缝

　　塑性收缩和温度、湿度、风速有关系，在混凝土未凝结硬化前，表面会因失水较快而产生收缩，而此时混凝土强度很小，不足以抵抗本身收缩，因此产生龟裂。

　　2.4地基基础变形引起的裂缝

　　由于地基基础松软、土质不均匀，回填土未压实或有水侵入而造成不均匀沉降所致：或者模板刚度不足，模板支撑间距过大或支撑底部松动等原因，基础会产生水平位移或者竖向不均匀沉降，使结构中产生超过混凝土抗拉能力的附加应力，造成混凝土开裂。随着不均匀沉陷的发展，裂缝还会继续扩展。

　　2.5温度裂缝

　　温度裂缝一般发生在大体积混凝土表面。混凝土在硬化过程中，水泥水化会产生大量的水化热，这些热量在混凝土内部不易散发，导致内部温度急剧上升，而混凝土表面温度低，这样就形成内外的较大温差，体积越大，这种现象越明显，造成内外膨胀的程度不同，使混凝土表面产生拉应力，随着拉应力的增加混凝土表面就会产生裂缝。另外一种情况，在混凝土浇筑的时候，温度较高，同时水泥水化还会放热，使温度更高。当混凝土冷却收缩时，由于约束过多或者约束不合理，在混凝土内部出现很大拉应力，从而造成温度裂缝。

　　3、混凝土裂缝的预防措施

　　3.1荷栽裂缝的预防措施

　　可以采取合理的计算模型，计算出与实际情况比较符合的结果{合理选择材料和混凝土的配合比；分层分段浇筑混凝土：提高施工质量等措施来预防荷载裂缝。

　　3.2干缩裂缝的预防措施

　　预防干缩裂缝的重点在于降低温差，主要措施有：在结构中合理的设置伸缩缝，满足变形的需要；加强对混凝土的养护，夏季施工时注意洒水降温，冬季施工时注意覆盖保温，还可以适当的增加养护时间；采用合理的配合比，提高施工质量：通过计算合理地选用水灰比，一般情况下，水灰比越大，干缩越大，还可以通过添加减水剂来减小水灰比；选用收缩量较小的水泥，比如粉煤灰水泥。

　　3.3塑性收缩裂缝的预防措施

　　塑性收缩主要是表面失水较快造成的，所以预防塑性收缩裂缝的重点在于控制表面失水。主要措施有：注意遮阳和挡风，用潮湿的覆盖物覆盖裸露表面，及时养护；选用早期强度高的水泥，较好的抵抗塑性收缩产生的拉应力；较少水的用量，严格控制水灰比，掺加减水剂。

　　3.4地基基础变形裂缝的预防措施

　　预防此类裂缝的重点在于控制地基的不均匀沉降，施工前应该仔细勘测地基基础，科学设计支架搭设，主要措施有：做好排水工作，防止地基基础被水浸泡；对于松软土和填土，采取分层夯实和加固的方法；保证模板有足够的刚度和强度，是地基基础受力均匀；拆卸模板时应注意先后顺序，且不能过早拆卸。

　　3.5温度裂缝的预防措施

　　预防温度裂缝的重点在于减小混凝土内部和外部的温差，从而减小温度应力，主要措施有：选用中低热水泥，减小水泥用量，降低水灰比：改善骨料级配和搅拌加工工艺，降低水化热：预留温度伸缩缝；注意遮阳，及早养护，延长养护时间：对于大体积混凝土，应该分层、分块浇筑，以利于散热和减小约束，在内部设计冷却管道，通入冷水，减小内外温差。

　　4、混凝土裂缝的处理

　　混凝土裂缝的预防措施是不能杜绝裂缝出现的。只能减小裂缝出现的概率，所以我们就要结合具体情况考虑裂缝出现过后的处理办法。现在混凝土裂缝修补的方法很多，有：表面修补法、结构加固法、灌浆法、混凝土置换法、电化学防护法、仿生自愈合法等等。

　　4.1表面修补法

　　这是一种简单的修补方法，针对混凝土表面开裂不影响结构稳定及承载力的情况。通常处理只在表面涂抹水泥浆、细石混凝土、环氧胶泥、沥青和油漆等，同时为了防止进一步开裂可在裂缝表面粘贴玻纤网布等，防止水汽，二氧化碳和化学物质的进入。修补前应该预先将混凝土表面清洗干净并干燥，使其能与涂抹物更好的粘接，还应注意涂覆均匀，不得产生气泡。

　　4.2结构加固法

　　当裂缝影响到结构的安全性能时，通常需要采取结构加固法对裂缝进行处理，以免裂缝继续扩展。常用的方法有，力口大混凝土结构的截面面积；粘贴钢板或者增强纤维网布；在构件的角部外包型钢；采用预应力法加固；增设支点加固以及喷射混凝土不强。

　　4.3灌浆法

　　灌浆法主要适用于对结构整体性有影响，或有防水、防渗要求的裂缝修补。它是利用压力设备将胶结材料注入混凝土裂缝当中，提高灌浆的饱满度，使其硬化后与原来的混凝土粘接形成一个整体，从而达到封堵加固的目的，可以同时修补混凝土的表面和内部。按灌浆材料可分为水泥灌浆和化学灌浆。

　　水泥灌浆一般用于大体积混凝土结构的修补，主要施工程序是钻孔冲洗、止浆、堵漏、埋管、试水、灌浆。化学灌浆与水泥灌浆相比，其材料性能较好，能控制凝结时间，有一定得弹性恢复力和较高的粘接强度，常用的材料有环氧树脂浆液、甲凝和丙凝。实际工程中，灌浆材料应根据裂缝性质、裂缝宽度和干燥情况等选用，具有很好的针对性，从而提高修补效果。应该注意的是灌浆时操作人员要戴上防毒口罩，以防中毒。

　　4.4混凝土置换法

　　对于损坏严重的混凝土，不能继续使用，必须先将其剔除。然后再置换入新的混凝土或者其他适合的材料，比如水泥砂浆、聚合物、改性聚合物混凝土等。用置换法可以达到局部直接补强的效果。

　　4.5电化学防护法

　　电化学防护法事通过化学反应，改变钢筋或者钢筋混凝土的环境状态，使钢筋钝化，达到防腐的目的。常用的有阴极防护法、氯盐提取法、碱性复原法三种方法。这种方法的优点是受周围环境的影响较小，可用于长期防护，可用于已裂结构和新建结构。

　　4.6仿生自愈合法

　　仿生自愈合法是目前新兴的一种裂缝处理方法，它模仿了生物受到创伤后可以自动分泌某种物质来使伤口愈合，恢复到正常状态的机能。在混凝土中掺入某些特殊成分，如含粘结剂的液芯纤维或胶囊，在混凝土内部形成仿生自愈的效果，当产生裂缝时分泌出液芯纤维使裂缝自身重新愈合。

　　5、结束语

　　裂缝是混凝土结构中普遍存在的一种现象，也是一个不可避免的问题。随着目前大体积混凝土的涌现，这一问题更加突出。裂缝的出现不仅影响结构的外观，还影响结构的使用功能和耐久性。工程中应该认真分析裂缝的机理，针对具体情况，在设计、施工和使用阶段做好裂缝的预防和监测工作。虽然影响混凝土裂缝的因素多种多样，裂缝发展的机理也很复杂，但是只要我们提高控制技术和技术管理水平，系统地运用各种措施，就能保证结构和建筑物的安全。