混凝土裂縫的成因與防治措施

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1 混凝土產(chǎn)生裂縫的原因和裂縫的分類

　　1.1 混凝土是由水泥、摻合料、外加劑與水按一定比例配制而成的膠結(jié)漿體將分散的砂、石子經(jīng)攪拌而粘結(jié)在一起的氣硬性膠凝材料。它具有較高的抗壓強(qiáng)度和良好的耐久性，但其最顯著的特點就是抗拉強(qiáng)度低、抵抗變形的能力差并容易開裂產(chǎn)生裂縫，給人民的生產(chǎn)生活帶來了不便。為什么混凝土容易產(chǎn)生裂縫呢?

　　混凝土出現(xiàn)裂縫的原因很復(fù)雜，不能一概而論，要研究裂縫，我們首先要搞清楚什么是裂縫，有哪幾種裂縫。

　　裂縫是建筑施工中材料由于某種原因或幾種原因共同引起的結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生不連續(xù)的現(xiàn)象。而混凝土裂縫是指混凝土在溫度和濕度變化的條件下，硬化并產(chǎn)生體積變形，由于各種材料變形不一致，互相約束而產(chǎn)生初始應(yīng)力，造成在骨料與水泥石粘結(jié)面或水泥石本身之間出現(xiàn)肉眼看不見的微觀裂縫。其分布是不規(guī)則、不連貫的，但是在荷載作用下或進(jìn)一步產(chǎn)生溫差、于縮的情況下，裂縫開始發(fā)展，并逐漸互相串通，從而出現(xiàn)較大的連貫的肉眼可以看見的裂縫，稱為宏觀裂縫。

　　混凝土攪拌后是一種不定型的可塑性材料，其中水泥是混凝土增強(qiáng)的主要膠結(jié)材料。水泥的化學(xué)收縮與水泥的品種、標(biāo)號、細(xì)度、用量及施工工藝有關(guān)。一般來說，水泥的標(biāo)號越高、細(xì)度愈大、用量愈多，混凝土的收縮率也就隨之增加?；炷猎诮?jīng)過收縮階段后，總的收縮率應(yīng)控制在0.05％左右?；炷潦湛s是其固有的物理特性，也是混凝土出現(xiàn)裂縫的根本原因。一般地在工程中出現(xiàn)裂縫的部位不同，產(chǎn)生裂縫的原因也不同。特別是泵送混凝土出現(xiàn)裂縫一般是難以避免的。關(guān)鍵在于正確認(rèn)識、及時處理，將工程質(zhì)量控制在允許的范圍內(nèi)。

　　1.2 混凝土裂縫一般可以分為荷載裂縫和變形裂縫。荷載裂縫又可以分為外荷載裂縫和荷載次應(yīng)力裂縫；變形裂縫也可以分為材料自身變形裂縫和結(jié)構(gòu)變形裂縫。

　?。?）在荷載作用下，結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度或穩(wěn)定性不夠而出現(xiàn)的裂縫稱為荷載裂縫。這類裂縫主要是由于混凝土早期抗拉強(qiáng)度和彈性模量低，在外部荷載的作用下導(dǎo)致結(jié)構(gòu)變形，從而出現(xiàn)裂縫。

　　（2）由于溫度、收縮、不均勻沉降等所引起的裂縫稱為變形裂縫。這類裂縫是混凝土開裂的主要原因，具體原因如下：

　?、倩炷恋氖湛s：收縮是混凝土的一個主要特征，對混凝土的性能有很大影響。由于收縮而產(chǎn)生的微觀裂縫一旦發(fā)展，則有可能引起結(jié)構(gòu)的開裂、變形甚至破壞。

　?、跍囟葢?yīng)力：混凝土內(nèi)的水泥在水化反應(yīng)過程中散發(fā)出大量熱量，是混凝土升溫，并與外部氣溫形成一定的溫差，從而產(chǎn)生溫度應(yīng)力，其大小與溫差有關(guān)，并直接影響到混凝土的開裂及裂縫的寬度。

　?、叟浣畈蛔悖号浣铋g距大，配筋率小的砼結(jié)構(gòu)開裂多。無筋混凝土比有筋混凝土開裂多。鋼筋的位置也要正確，保護(hù)層過大或過小都有可能導(dǎo)致混凝土開裂。

　?、芑炷敛牧霞芭浜媳龋号浜媳仍O(shè)計不當(dāng)，直接影響混凝土的抗拉強(qiáng)度，是造成混凝土開裂不可忽視的原因。配合比不當(dāng)指水泥用量過大，水灰比大，含砂率不當(dāng)，骨料種類不佳，選用外加劑不當(dāng)?shù)龋@幾個因素也是互相影響的。

　?、蒺B(yǎng)護(hù)條件：養(yǎng)護(hù)是使混凝土正常硬化的重要手段。養(yǎng)護(hù)條件對裂縫的出現(xiàn)有著關(guān)鍵的影響。在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下，混凝土硬化正常，不會開裂，但是只適應(yīng)與試塊或是工廠的預(yù)制件生產(chǎn)，現(xiàn)場施工中不可能擁有這種條件?，F(xiàn)場混凝土養(yǎng)護(hù)越接近標(biāo)準(zhǔn)條件，混凝土開裂的可能性就越小。

　?、奘┕べ|(zhì)量：混凝土澆筑施工中，振搗不均勻或是漏振等情況，會造成混凝土離析、密實度差，降低結(jié)構(gòu)的整體強(qiáng)度?；炷羶?nèi)部氣泡不能完全排除時，鋼筋表面的氣泡則會降低混凝土與鋼筋的粘結(jié)力。鋼筋若受到過多振動，則水泥漿在鋼筋周圍密集，也會大大降低粘結(jié)力。

　　2 工程實例

　　針對以上分析，變形裂縫是混凝土裂縫的主要原因，要預(yù)防混凝土出現(xiàn)裂縫就要從防止變形來人手。在實際工程中要區(qū)別對待各種裂縫，根據(jù)實際情況解決問題?，F(xiàn)結(jié)合工程實例，討論一下工程中遇到的裂縫形式、成因、處理方法及效果。

　　2.1 工程概況

　　A金融廣場，位于溫州市龍灣區(qū)行政中心區(qū)。建筑面積92711m2，其中地下室13684m2。地下室采用獨立樁承臺基礎(chǔ)、基礎(chǔ)梁和大面積筏板基礎(chǔ)相結(jié)合。獨立樁承臺基礎(chǔ)分為一樁、兩樁和三樁分別編號為：CT1、CT2、CT3。本文對施工完畢的一樁承臺CT1為例，介紹施工工程中的裂縫情況。A金融廣場CT1 施工時間為2008年10月15日，CTl為一樁獨立承臺，尺寸為：2000mm（長）×2000mm（寬）×1800mm（厚），承臺混凝土設(shè)計強(qiáng)度為C35，采用商品泵送混凝土，其配合比為：水泥（353）、砂子（768）、石子（1106）、水（153）、減水劑（1.756）施工結(jié)束后專人24小時養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)期限為14天，養(yǎng)護(hù)期間逐漸發(fā)現(xiàn)臺面、臺側(cè)均出現(xiàn)不同程度的豎向裂縫，裂縫形狀大部分是豎直方向，處于臺身中下部，且基本是等臺身分部，臺前裂縫與臺背裂縫位置大致相同，屬于沿臺身前后貫通情況，實測裂縫寬度大致在0.3～2.0mm，長度在1.0～1.5m左右。

　　2.2 裂縫原因分析

　　該承臺未承受施工荷載及使用荷載，可以排除外力產(chǎn)生裂縫，承臺下接2200mm×2200mm×150mm C15混凝土墊層基礎(chǔ)，經(jīng)檢驗未發(fā)現(xiàn)有裂縫，認(rèn)為基礎(chǔ)絕對剛性，因此可以排除基礎(chǔ)不均勻沉降導(dǎo)致的裂縫；從裂縫的規(guī)則性、均勻分布、走向一致，可以排除混凝土拌合不均勻造成的裂縫，考慮結(jié)構(gòu)物的尺寸特征及裂縫形態(tài)，可以初步判斷可能有以下幾方面引起的：

　?。?）采用輸送泵澆筑，調(diào)整了水灰比及坍落度，水灰比增加，混凝土內(nèi)部水化后殘留多余水分，降低強(qiáng)度的同時增加了混凝土收縮量。

　　（2）該承臺采用一次澆注成型，相比多次澆筑成型，混凝土體積和表面積增大，相應(yīng)增加了混凝土結(jié)構(gòu)溫度應(yīng)變和收縮變形。

　?。?）承臺施工正值10月份，因環(huán)境溫度而養(yǎng)護(hù)不到位，特別是在氣溫變化較大的晝夜交替時間里，由于外界氣溫驟降，增加了混凝土內(nèi)外溫度梯度，又無法得到很好的散熱，由此產(chǎn)生的溫度應(yīng)力同樣是造成開裂的不利因素。

　　2.3 混凝土裂縫的處理方法

　　混凝土結(jié)構(gòu)裂縫出現(xiàn)后，應(yīng)根據(jù)裂縫的部位和性質(zhì)，分別采取措施及時處理，確保建筑物的質(zhì)量和安全。

　　2.3.1 經(jīng)調(diào)查計算分析，確認(rèn)裂縫不會降低承載能力的情況下，可采用一下措施：

　?。?）表面覆蓋修補(bǔ)法：表面修補(bǔ)法是一種簡單、常見的修補(bǔ)方法，它主要適用于穩(wěn)定和對結(jié)構(gòu)承載能力沒有影響的表面裂縫以及深進(jìn)裂縫的處理。該法適用于裂縫較窄，用以恢復(fù)構(gòu)件表面美觀和提高耐久性時所用，常用的處理措施是在裂縫表面拌水泥漿、環(huán)氧膠泥或在混凝土表面涂刷油漆、瀝青等防腐材料，在防護(hù)的同時為了防止混凝土受各種作用的影響而繼續(xù)開裂，通?？梢圆捎迷诹芽p的表面貼玻璃纖維布等措施，以防止裂縫繼續(xù)開裂。

　?。?）低壓化學(xué)灌漿、嵌縫封堵法：灌漿法主要適用與對結(jié)構(gòu)整體性有影響或有防滲要求的混凝土裂縫的修補(bǔ)，它是利用壓力設(shè)備將水泥漿、環(huán)氧樹脂、甲基苯烯酸酯、聚氨酯等膠凝材料壓人混凝土的裂縫中，膠凝材料硬化后與混凝土形成一個整體，從而起到封堵加固的目的。

　　嵌縫法是裂縫封堵中最常用的一種方法，它通常是沿裂縫表面鑿成v型或u型槽，在槽中嵌填塑性或剛性止水材料，以達(dá)到封閉裂縫的目的。常用的塑性材料有聚氯乙烯膠泥、塑料油膏、丁基橡膠等；常用的剛性止水材料為聚合物水泥砂漿。

　　2.3.2 當(dāng)裂縫影響到整個混凝土結(jié)構(gòu)的安全性能時，就要考慮采取結(jié)構(gòu)加固法對混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行處理。可采取以下方法進(jìn)行加固，此方法屬于結(jié)構(gòu)加固，必須要經(jīng)過專業(yè)人員的計算同意后方可進(jìn)行加固。

　?。?）圍套加固法：在周圍尺寸允許的情況下，在結(jié)構(gòu)外部一側(cè)或數(shù)側(cè)外包鋼筋混凝土圍套，以增加鋼筋和截面，提高其承載力；對構(gòu)件裂縫嚴(yán)重，尚未破碎裂透或一側(cè)破碎的，將裂縫部位的鋼筋保護(hù)層鑿去，外包鋼絲網(wǎng)一層；大型設(shè)備基礎(chǔ)一般采取增設(shè)鋼板箍帶，增加環(huán)向抗拉強(qiáng)度的方法來處理。

　　（2）鋼箍加固法：在結(jié)構(gòu)裂縫部位四周加u型螺栓或型鋼套箍，以防止裂縫擴(kuò)大和提高結(jié)構(gòu)的剛度及承載能力。

　?。?）粘貼加固法：將鋼板或型鋼用改性環(huán)氧樹脂和粘結(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共同工作。

　　裂縫在混凝土結(jié)構(gòu)中是一種普遍的現(xiàn)象，在一定程度上不能完全避免。但是裂縫的出現(xiàn)不僅會影響到建筑物的美觀、結(jié)構(gòu)的整體性和剛度，還會引起鋼筋的銹蝕，加速混凝土的碳化，降低混凝土的使用耐久性和抗疲勞、抗?jié)B能力，給人們的使用帶了極大的不便。因此我們要通過上述方法盡量避免裂縫的出現(xiàn)，當(dāng)混凝土裂縫出現(xiàn)時，一定要采取相應(yīng)的處理措施將其控制在質(zhì)量允許的范圍內(nèi)，消除安全隱患，給人們的生產(chǎn)生活帶來方便。