浅谈混凝土裂缝的成因、预防及处理

2010-04-08徐亚萍

河南建材 2010年1期

徐亚萍

甘肃省景泰川电力提灌工程管理局（730400）

混凝土在现代工程建设中占有重要地位。而混凝土的裂缝较为普遍,裂缝是影响混凝土耐久性及水工建筑物安全的突出问题,尽管我们在施工中采取各种措施，从设计分析,材料选用,温控等各个方面进行控制,但裂缝仍然时有出现。因此本文将对施工中混凝土裂缝的成因,预防裂缝的产生及裂缝处理措施做一探讨。

1 混凝土裂缝产生的原因

混凝土裂缝产生有多种原因,主要是温度和湿度的变化，混凝土的脆性和不均匀性，结构不合理，原材料不合格（如碱骨料反应），模板变形，基础不均匀沉降等。

混凝土硬化期间放出大量水化热，内部温度不断上升，在表面引起拉应力。后期在降温过程中，由于受到基础或老混凝土的约束，又会在混凝土内部出现拉应力。气温的降低也会在混凝土表面引起很大的拉应力。当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时，就会出现裂缝。许多混凝土的内部湿度变化很小或变化较慢,但表面湿度可能变化较大或发生剧烈变化。如养护不周、时干时湿，表面干缩形变受到内部混凝土的约束，也往往导致裂缝。混凝土是一种脆性材料，抗拉强度是抗压强度的1／10左右，由于原材料不均匀，水灰比不稳定，及运输和浇筑过程中的离析现象，在同一块混凝土中其抗拉强度又是不均匀的，存在着许多抗拉能力很低，易于出现裂缝的薄弱部位。在钢筋混凝土中，拉应力主要是由钢筋承担，混凝土只是承受压应力。一般设计中均要求不出现拉应力或者只出现很小的拉应力。但是在施工中混凝土由最高温度冷却到运转时期的稳定温度,往往在混凝土内部引起相当大的拉应力。有时温度应力可超过其它外荷载所引起的应力,因此掌握温度应力的变化规律对于进行合理的结构设计和施工极为重要。

根据温度应力的形成过程可分为以下三个阶段:早期自浇筑混凝土开始至水泥放热基本结束,一般约30天。这个阶段的两个特征:1)水泥放出大量的水化热，2)混凝土弹性模量的急剧变化。由于弹性模量的变化，这一时期在混凝土内形成残余应力。中期自水泥放热作用基本结束时起至混凝土冷却到稳定温度时止，这个时期中,温度应力主要是由于混凝土的冷却及外界气温变化所引起,这些应力与早期形成的残余应力相叠加,在此期间混凝土的弹性模量变化不大。晚期混凝土完全冷却以后的运转时期。温度应力主要是外界气温变化所引起,这些应力与前两种的残余应力相叠加。

根据温度应力引起的原因可分为两类:1)自生应力:边界上没有任何约束或完全静止的结构，如果内部温度是非线性分布的，由于结构本身互相约束而出现的温度应力；2)约束应力:结构的全部或部分边界受到外界的约束，不能自由变形而引起的应力，如箱梁顶板混凝土和护栏混凝土。这两种温度应力往往和混凝土的干缩所引起的应力共同作用。

2 防止裂缝的措施

为了防止裂缝，减轻温度应力可以从控制温度着手。

控制温度的措施如下:1)采用改善骨料级配，用干硬性混凝土，掺混合料，加引气剂或塑化剂等措施以减少混凝土中的水泥用量；2)拌合混凝土时加水或用水将碎石冷却以降低混凝土的浇筑温度；3)热天浇筑混凝土时减少浇筑厚度,利用浇筑层面散热;4)在混凝土中埋设水管，通入冷水降温；5)规定合理的拆模时间，气温骤降时进行表面保温，以免混凝土表面发生急剧的温度梯度；6)施工中长期暴露的混凝土浇筑块表面或薄壁结构，在寒冷季节采取保温措施。

3 混凝土裂缝的处理

混凝土裂缝的处理，可以归纳如下三个方面:1)表面修补处理；2)内部灌浆处理；3)结构补强加固。

3.1 表面修补处理

表面处理可以采用喷涂法，此法适用于灌浆难以灌入的细而浅的裂缝，深度未达到钢筋表面的发丝裂缝，不漏水又不伸缩变化的死缝。喷涂前要清理表面，使用非潮湿固化涂料时要求表面干燥。喷涂材料可以用水泥砂浆，也可以用高科技的高分子材料。

3.2 内部灌浆处理

对于某些贯穿性的裂缝，为了防渗或加固的目的可以进行灌浆处理。对于某些地下的工程的防渗处理，不可能或很难在迎水面处理时，灌浆是一直最有效的处理方法，只是对不同类型的裂缝要采用不同的材料处理方能收到好的效果，表面处理也是如此。对于死缝的处理可以灌注水泥浆和环氧砂浆刚性材料,对于活缝及有伸缩变化的裂缝要灌注柔性材料，低弹模的环氧树脂。

3.3 结构补强加固

这种方法采用锚杆钢板进行加固，有限制活缝伸缩变形的作用,对于扩张缝和死缝也可起到恢复结构整体性的作用。锚杆常用树脂灌注，也可采用水泥砂浆锚杆。有一种钢板补强法，先将粘合剂涂在钢板上，然后以灌浆方式充填混凝土与钢板之间的间隙,这样作可以使裂缝的表面部分与内部连接成一个整体，是一种好的结构补强法。结构补强处理时要注意增加了局部的整体之后是否引起别的部位发生破坏，否则,不能采用这种方法处理活缝，而要将活缝当成伸缩缝。