淺談混凝土裂縫的成因、預(yù)防及處理

徐亞萍

甘肅省景泰川電力提灌工程管理局（730400）

混凝土在現(xiàn)代工程建設(shè)中占有重要地位。而混凝土的裂縫較為普遍,裂縫是影響混凝土耐久性及水工建筑物安全的突出問(wèn)題,盡管我們?cè)谑┕ぶ胁扇「鞣N措施，從設(shè)計(jì)分析,材料選用,溫控等各個(gè)方面進(jìn)行控制,但裂縫仍然時(shí)有出現(xiàn)。因此本文將對(duì)施工中混凝土裂縫的成因,預(yù)防裂縫的產(chǎn)生及裂縫處理措施做一探討。

1 混凝土裂縫產(chǎn)生的原因

混凝土裂縫產(chǎn)生有多種原因,主要是溫度和濕度的變化，混凝土的脆性和不均勻性，結(jié)構(gòu)不合理，原材料不合格（如堿骨料反應(yīng)），模板變形，基礎(chǔ)不均勻沉降等。

混凝土硬化期間放出大量水化熱，內(nèi)部溫度不斷上升，在表面引起拉應(yīng)力。后期在降溫過(guò)程中，由于受到基礎(chǔ)或老混凝土的約束，又會(huì)在混凝土內(nèi)部出現(xiàn)拉應(yīng)力。氣溫的降低也會(huì)在混凝土表面引起很大的拉應(yīng)力。當(dāng)這些拉應(yīng)力超出混凝土的抗裂能力時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)裂縫。許多混凝土的內(nèi)部濕度變化很小或變化較慢,但表面濕度可能變化較大或發(fā)生劇烈變化。如養(yǎng)護(hù)不周、時(shí)干時(shí)濕，表面干縮形變受到內(nèi)部混凝土的約束，也往往導(dǎo)致裂縫?；炷潦且环N脆性材料，抗拉強(qiáng)度是抗壓強(qiáng)度的1／10左右，由于原材料不均勻，水灰比不穩(wěn)定，及運(yùn)輸和澆筑過(guò)程中的離析現(xiàn)象，在同一塊混凝土中其抗拉強(qiáng)度又是不均勻的，存在著許多抗拉能力很低，易于出現(xiàn)裂縫的薄弱部位。在鋼筋混凝土中，拉應(yīng)力主要是由鋼筋承擔(dān)，混凝土只是承受壓應(yīng)力。一般設(shè)計(jì)中均要求不出現(xiàn)拉應(yīng)力或者只出現(xiàn)很小的拉應(yīng)力。但是在施工中混凝土由最高溫度冷卻到運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)期的穩(wěn)定溫度,往往在混凝土內(nèi)部引起相當(dāng)大的拉應(yīng)力。有時(shí)溫度應(yīng)力可超過(guò)其它外荷載所引起的應(yīng)力,因此掌握溫度應(yīng)力的變化規(guī)律對(duì)于進(jìn)行合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工極為重要。

根據(jù)溫度應(yīng)力的形成過(guò)程可分為以下三個(gè)階段:早期自澆筑混凝土開(kāi)始至水泥放熱基本結(jié)束,一般約30天。這個(gè)階段的兩個(gè)特征:1)水泥放出大量的水化熱，2)混凝土彈性模量的急劇變化。由于彈性模量的變化，這一時(shí)期在混凝土內(nèi)形成殘余應(yīng)力。中期自水泥放熱作用基本結(jié)束時(shí)起至混凝土冷卻到穩(wěn)定溫度時(shí)止，這個(gè)時(shí)期中,溫度應(yīng)力主要是由于混凝土的冷卻及外界氣溫變化所引起,這些應(yīng)力與早期形成的殘余應(yīng)力相疊加,在此期間混凝土的彈性模量變化不大。晚期混凝土完全冷卻以后的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)期。溫度應(yīng)力主要是外界氣溫變化所引起,這些應(yīng)力與前兩種的殘余應(yīng)力相疊加。

根據(jù)溫度應(yīng)力引起的原因可分為兩類:1)自生應(yīng)力:邊界上沒(méi)有任何約束或完全靜止的結(jié)構(gòu)，如果內(nèi)部溫度是非線性分布的，由于結(jié)構(gòu)本身互相約束而出現(xiàn)的溫度應(yīng)力；2)約束應(yīng)力:結(jié)構(gòu)的全部或部分邊界受到外界的約束，不能自由變形而引起的應(yīng)力，如箱梁頂板混凝土和護(hù)欄混凝土。這兩種溫度應(yīng)力往往和混凝土的干縮所引起的應(yīng)力共同作用。

2 防止裂縫的措施

為了防止裂縫，減輕溫度應(yīng)力可以從控制溫度著手。

控制溫度的措施如下:1)采用改善骨料級(jí)配，用干硬性混凝土，摻混合料，加引氣劑或塑化劑等措施以減少混凝土中的水泥用量；2)拌合混凝土?xí)r加水或用水將碎石冷卻以降低混凝土的澆筑溫度；3)熱天澆筑混凝土?xí)r減少澆筑厚度,利用澆筑層面散熱;4)在混凝土中埋設(shè)水管，通入冷水降溫；5)規(guī)定合理的拆模時(shí)間，氣溫驟降時(shí)進(jìn)行表面保溫，以免混凝土表面發(fā)生急劇的溫度梯度；6)施工中長(zhǎng)期暴露的混凝土澆筑塊表面或薄壁結(jié)構(gòu)，在寒冷季節(jié)采取保溫措施。

3 混凝土裂縫的處理

混凝土裂縫的處理，可以歸納如下三個(gè)方面:1)表面修補(bǔ)處理；2)內(nèi)部灌漿處理；3)結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)加固。

3.1 表面修補(bǔ)處理

表面處理可以采用噴涂法，此法適用于灌漿難以灌入的細(xì)而淺的裂縫，深度未達(dá)到鋼筋表面的發(fā)絲裂縫，不漏水又不伸縮變化的死縫。噴涂前要清理表面，使用非潮濕固化涂料時(shí)要求表面干燥。噴涂材料可以用水泥砂漿，也可以用高科技的高分子材料。

3.2 內(nèi)部灌漿處理

對(duì)于某些貫穿性的裂縫，為了防滲或加固的目的可以進(jìn)行灌漿處理。對(duì)于某些地下的工程的防滲處理，不可能或很難在迎水面處理時(shí)，灌漿是一直最有效的處理方法，只是對(duì)不同類型的裂縫要采用不同的材料處理方能收到好的效果，表面處理也是如此。對(duì)于死縫的處理可以灌注水泥漿和環(huán)氧砂漿剛性材料,對(duì)于活縫及有伸縮變化的裂縫要灌注柔性材料，低彈模的環(huán)氧樹(shù)脂。

3.3 結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)加固

這種方法采用錨桿鋼板進(jìn)行加固，有限制活縫伸縮變形的作用,對(duì)于擴(kuò)張縫和死縫也可起到恢復(fù)結(jié)構(gòu)整體性的作用。錨桿常用樹(shù)脂灌注，也可采用水泥砂漿錨桿。有一種鋼板補(bǔ)強(qiáng)法，先將粘合劑涂在鋼板上，然后以灌漿方式充填混凝土與鋼板之間的間隙,這樣作可以使裂縫的表面部分與內(nèi)部連接成一個(gè)整體，是一種好的結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)法。結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)處理時(shí)要注意增加了局部的整體之后是否引起別的部位發(fā)生破壞，否則,不能采用這種方法處理活縫，而要將活縫當(dāng)成伸縮縫。

4 結(jié)束語(yǔ)

以上對(duì)混凝土的裂縫的成因、預(yù)防及處理措施進(jìn)行了理論和實(shí)踐上的初步探討,所述預(yù)防和處理措施在實(shí)踐中的應(yīng)用效果也是比較好的,具體施工中要靠我們多觀察、多比較,出現(xiàn)問(wèn)題后多分析、多總結(jié)，結(jié)合多種預(yù)防處理措施，混凝土的裂縫是完全可以避免的。

[1]混凝土的澆注與養(yǎng)護(hù)[M].北京:中國(guó)社會(huì)科學(xué)出版社.