混凝土常見(jiàn)裂縫原因分析及控制方法

梁文豪

（珠海市恒源電力建設(shè)有限公司，廣東 珠海 519100）

在實(shí)際工程中,混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫經(jīng)常可見(jiàn),裂縫的存在影響了結(jié)構(gòu)的美觀和正常使用;削弱了結(jié)構(gòu)的剛度和整體性,導(dǎo)致工程事故的發(fā)生。在此，著重對(duì)引發(fā)混凝土裂縫的原因進(jìn)行歸納,并提出相應(yīng)的預(yù)防和處理措施。

1 引起裂縫的原因分析

1.1 由第一類外荷載（靜荷載、動(dòng)荷載、其他荷載）引起的裂縫

該類裂縫由兩種情況形成：一是混凝結(jié)構(gòu)未達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度而承受荷載引起裂縫；二是混凝土結(jié)構(gòu)已達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度而承受沖擊，地震或超設(shè)計(jì)荷載引起裂縫。它是按常規(guī)計(jì)算的主要應(yīng)力引起的荷載裂縫,以及由結(jié)構(gòu)次應(yīng)力引起的荷載次應(yīng)力裂縫，二者通稱為結(jié)構(gòu)性裂縫。受力裂縫從外荷載的作用、結(jié)構(gòu)內(nèi)力的形成,直至裂縫的出現(xiàn)與擴(kuò)展似乎都在同一時(shí)間瞬時(shí)發(fā)生,并一次完成。

1.2 由第二類荷載（變形荷載）引起的裂縫,包括溫度、濕度、收縮和膨脹、不均勻沉降等因素引起的裂縫,也稱非結(jié)構(gòu)性裂縫。從環(huán)境的變化,變形的產(chǎn)生到約束應(yīng)力的形成,裂縫的出現(xiàn)與擴(kuò)展等都不是在同時(shí)間瞬時(shí)完成。它有個(gè)應(yīng)力積累和傳遞的過(guò)程。近年來(lái)混凝上程大量裂縫的出現(xiàn)，并非與荷載作用有直接關(guān)系。據(jù)國(guó)內(nèi)外調(diào)查資料表明,混凝土工程結(jié)構(gòu)產(chǎn)生屬于變形變化（溫濕度、收縮與膨脹、不均勻沉降）引起的裂縫約占80%；屬于外荷載引起的裂縫僅占20%；由此可見(jiàn),第一大類原因引起的裂縫除不可抗拒因素外，我們通過(guò)設(shè)計(jì)計(jì)算以及注意正常使用能夠控制裂縫的產(chǎn)生；而第二大類原因引起的裂縫十分復(fù)雜,我們必須加以重視。

2 混凝土變形裂縫的原因分析

2.1 選用材料

礦渣水泥比普通水泥收縮大,粉煤灰水泥、礬土水泥及快硬水泥收縮較大，礦渣水泥比普通水泥水化熱低，水泥活性越高、顆粒越細(xì)、表面積越大收縮越大，砂巖做骨料收縮幅度增加，粗骨料含泥量越大收縮越大，骨料粒徑越細(xì)、砂率越高收縮越大，水灰比越大收縮越大，配筋率越大收縮越小。但配筋過(guò)大則會(huì)增加混凝土拉應(yīng)力，外加劑及摻合料種類繁多，只有強(qiáng)度指標(biāo),缺乏對(duì)水化熱及收縮變形影響的長(zhǎng)期實(shí)驗(yàn)資料,有些試驗(yàn)資料并不嚴(yán)格,有許多外加劑嚴(yán)重地增加收縮變形,有的甚至降低耐久性。因此選用材料下當(dāng)易出現(xiàn)收縮裂縫。

2.2 混凝土強(qiáng)度等級(jí)

建筑結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度等級(jí)越高,導(dǎo)致水泥標(biāo)號(hào)增高,水泥用量增加,細(xì)骨料及粗骨料徑偏小,砂率偏大等使水化熱及收縮增加,引起收縮裂縫。

2.3 結(jié)構(gòu)形式

結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜,超長(zhǎng)、超厚及超靜定結(jié)構(gòu)成為混凝土工程經(jīng)常采用的結(jié)構(gòu)形式,這種結(jié)構(gòu)形式有顯著的約束作用,必然引起較大約束應(yīng)力,出現(xiàn)約束應(yīng)力裂縫的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)經(jīng)常忽略結(jié)構(gòu)約束性質(zhì)，不善利用“抗與放”的設(shè)計(jì)原則，出現(xiàn)約束應(yīng)力裂縫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中忽略構(gòu)造鋼筋的重要性,因而經(jīng)常出現(xiàn)構(gòu)造性裂縫。

2.4 基礎(chǔ)沉降

基礎(chǔ)土質(zhì)不均勻,建筑平面不規(guī)則,未設(shè)變形縫或未計(jì)算基礎(chǔ)沉降造成沉降量不同,導(dǎo)致沉降裂縫

2.5 施工工藝

泵送商品混凝土工藝從過(guò)去的干硬性、低動(dòng)性，現(xiàn)場(chǎng)攪拌混凝上轉(zhuǎn)向集中攪拌，轉(zhuǎn)向大流動(dòng)性泵送澆注，水泥用量增加、水灰比增加，砂率增加，骨料粒徑減小，用水量增加等導(dǎo)致收縮及水化熱增加，出現(xiàn)收縮裂縫，施工中停工，混凝土暴露時(shí)間長(zhǎng)，收縮加大，出現(xiàn)收縮裂縫；過(guò)早拆模會(huì)破壞混凝土結(jié)構(gòu)，降低承載力，導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生。

2.6 環(huán)境因素

混凝土在水中永遠(yuǎn)呈微膨脹變形,在空氣中永遠(yuǎn)呈收縮變形，濕度越大收縮越小,越干燥收縮越大。施工時(shí)風(fēng)速越大收縮越大。

2.7 養(yǎng)護(hù)方法

日前在混凝土施中采用的養(yǎng)護(hù)方法基本沿用過(guò)去簡(jiǎn)易的方法,這種方法已遠(yuǎn)不適應(yīng)新的施工工藝要求,如泵送混凝土的較大溫度收縮變形。

3 混凝土裂縫的控制方法

目前對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)裂縫問(wèn)題,在工程建設(shè)的技術(shù)問(wèn)題中具有普遍性。而混凝土結(jié)構(gòu)的破壞和建筑物的倒塌,是從結(jié)構(gòu)裂縫的擴(kuò)展而引起。如地下混凝土工程若出現(xiàn)裂縫,將會(huì)產(chǎn)生滲水,導(dǎo)致使用性能降低或不能使用；墻、板、柱、梁出現(xiàn)裂縫后,將影響美觀和使用壽命,有嚴(yán)重裂縫的建筑物將會(huì)威脅到人們的生命和財(cái)產(chǎn)的安全。故某些工程不允許混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)有明顯的裂縫。

3.1 裂縫控制標(biāo)準(zhǔn)

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫是不可避免的,但其有害程度是可以控制的,有害與無(wú)害的界限由結(jié)構(gòu)使用功能決定。我國(guó)規(guī)范規(guī)定鋼筋混凝土構(gòu)件的最大裂縫寬度為0.2～0.3mm。

3.2 裂縫控制措施

3.2.1 設(shè)計(jì)方面

除對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行常規(guī)計(jì)算以外,還要考慮混凝土結(jié)構(gòu)所處的位置、施工期的溫度,必要時(shí)進(jìn)行溫度裂縫計(jì)算,采取隔熱設(shè)計(jì)和良好的構(gòu)造措施；進(jìn)行沉降驗(yàn)算,控制沉降量,選擇合理的混凝土強(qiáng)度等級(jí)、鋼筋截面和配筋率選擇合理的結(jié)構(gòu)形式和計(jì)算模式,從結(jié)構(gòu)形式的選擇方面（微動(dòng)、滑動(dòng)及設(shè)縫措施,提供“放”的條件）及材料性能方面（提高抗拉強(qiáng)度、抗拉變形能力及韌性等提供“抗”的條件）采取綜合措施,如抗放相結(jié)構(gòu),以抗為主或以放為主的措施。

3.3.2 施工方面

選擇合理的施工工藝,嚴(yán)格按設(shè)計(jì)混凝土強(qiáng)度等級(jí)及設(shè)計(jì)合造要求施工,正確選擇施工用水泥、粗細(xì)骨料粒徑及含泥量,控制水泥用量及水灰比。重視混凝土振搗,掌握好拆模時(shí)間。選用影響收縮和水化熱較小的外加劑和摻合料。選擇溫度較低時(shí)間澆灌混凝土,無(wú)法避開(kāi)高溫時(shí)采用井水拌制混凝上,降低混凝土攪拌和澆灌溫度。

3.3.3 養(yǎng)護(hù)使用方面

根據(jù)不同的施工工藝和澆灌混凝土?xí)r的溫度,采用不同的養(yǎng)護(hù)方法。采取保溫保濕的養(yǎng)護(hù)技術(shù),盡量利用混凝土后期強(qiáng)度。使用時(shí)對(duì)重要的混凝土結(jié)構(gòu)作好保溫隔熱工作；在混凝土未達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度前不準(zhǔn)其承受荷載,在混凝土達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度后避免其承受沖擊荷載或超載使用。

4 混凝土工程裂縫的治理

正常配筋受彎構(gòu)件的破壞狀態(tài)為承載力極限狀態(tài)。這一狀態(tài)全過(guò)程是伴隨著荷載的不斷增加、裂縫出現(xiàn)（鋼筋應(yīng)力只有50～60MPa)、裂縫擴(kuò)展、受壓區(qū)塑性不斷發(fā)展,最后達(dá)到完全破壞。此時(shí)破壞荷載往往是裂縫出現(xiàn)荷載時(shí)的一倍,因此,很多大型鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),僅僅自重就超過(guò)了極限荷載的30%,在此條件下,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)帶有輕微裂縫是完全正常的,但結(jié)構(gòu)是安全的,它還可承受70%～80%的極限荷載,因此恐俱是不必要的。裂縫的形式按其形狀分為表面裂縫、淺層裂縫、縱深裂縫、貫穿裂縫、橫向裂縫、斜向裂縫等。裂縫按時(shí)間又分為穩(wěn)定裂縫和活裂縫。根據(jù)我國(guó)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn),穩(wěn)定裂縫寬度小于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值者屬于無(wú)害、可修復(fù)的裂縫寬度超過(guò)規(guī)定值者,一般需要由設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理、業(yè)主等有關(guān)方面共同商定最后由設(shè)計(jì)出處理方案,施工單位按設(shè)計(jì)進(jìn)行治理?；盍芽p應(yīng)進(jìn)一步觀察,待其基本穩(wěn)定后,按穩(wěn)定裂縫進(jìn)行處理裂縫的治理。

4.1 裂縫的治理方法

4.1.1 灌漿法

采用一種化學(xué)灌漿料來(lái)解決混凝土形成的線型裂縫,堵漏時(shí)要采取化學(xué)灌漿料與快速凝結(jié)水泥和無(wú)收縮水泥砂漿配合使用,才能真正達(dá)到堵漏效果。處理方法如下：

①在漏水處齡出一道V型槽,用摻入速凝劑的水泥凈漿埋設(shè)灌漿嘴,用聚合物水泥砂漿PCCM封縫；②對(duì)混凝土基層面用鋼絲刷清理浮灰,并用清水沖洗干凈；③在混凝上基層表面無(wú)浮水時(shí),噴涂5mm厚的PCCM-聚合物水泥砂漿；④對(duì)噴涂的聚合物養(yǎng)護(hù)5d后,用LW水溶性聚氨脂漿液進(jìn)行化學(xué)灌漿,灌漿的壓力一般為0.3MPa,防止在灌漿時(shí)的壓力過(guò)大,造成進(jìn)塑料管的爆裂。

4.1.2 表面治理法

首先將混凝土表面用鋼絲刷打毛,水清洗后待其干燥,再將用環(huán)氧樹(shù)脂浸漬的玻璃布鋪貼在裂縫上表面。

4.1.3 嵌縫治理法

用修補(bǔ)材料嵌縫,一般用來(lái)修補(bǔ)較寬的裂縫,如裂縫小可采取開(kāi)V型槽,然后作嵌縫治理。

4.1.4 補(bǔ)強(qiáng)治理法

因沖擊、地震荷載或超荷載引起的裂縫以及火災(zāi)造成的裂縫,采用此法。如斷面加固補(bǔ)強(qiáng)、錨固補(bǔ)強(qiáng)等。

5 結(jié)束語(yǔ)

混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的控制涉及設(shè)計(jì)、施工、原材料質(zhì)量、混凝土配合比等諸多因素,需要綜合考慮。只要設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理三方共同努力,裂縫完全可以控制在規(guī)范規(guī)定的范圍內(nèi)?；炷两Y(jié)構(gòu)中裂縫的出現(xiàn)是不可避免的,我們應(yīng)根據(jù)裂縫的形成原因和裂縫的現(xiàn)狀,采用相應(yīng)的治理方法,確保工程竣工后的安全使用和美觀。