混凝土裂缝对结构耐久性的影响和预防处理

张妍青 白翔宇 蔡韩英

0 引言

混凝土结构是基本建设中最广泛应用的结构形式。由于混凝土碳化、冻融、裂缝等因素导致混凝土结构中钢筋锈蚀、混凝土顺筋胀裂和剥落等破坏，已成为混凝土结构耐久性降低的原因。混凝土结构在使用过程中由于各种因素出现的裂缝不仅影响到结构的表观质量，严重时直接影响到结构的耐久性并威胁到人类的生命财产安全。

引起结构耐久性降低和失效的原因存在于结构的设计、施工和维护等方面。混凝土结构裂缝在施工中产生的情况较为普遍，为避免有害裂缝的出现，确保工程质量，施工中应尽可能采取有效的技术措施控制或减少裂缝，使结构裂缝的数量和宽度尽量减少减小。

1 混凝土裂缝产生的原因

混凝土结构裂缝的主要原因见表 1。

2 混凝土裂缝的分类

混凝土裂缝按照产生原因不同分为干缩裂缝、塑性裂缝、沉降裂缝、温度裂缝等。

2.1 干缩裂缝

干缩裂缝一般出现在混凝土结构浇筑或养护后，由于混凝土结构内外的水分蒸发速度快慢不同而引起的。裂缝为表面性，宽度较细，其走向纵横交错且没有规律。

2.2 塑性裂缝

塑性裂缝一般出现在混凝土浇筑施工的初期，由于结构自身与周围环境温度差距悬殊，或自身温度过高造成混凝土产生急剧收缩而导致开裂。塑性裂缝属于干缩裂缝的一种，是常见的裂缝，多在表面出现，形状不规则、长短宽窄不一、呈龟裂状。

2.3 沉降裂缝

沉降裂缝是在结构施工过程中由于回填土不实而造成结构地基土松软或地基的不均匀沉降而引起混凝土结构的裂缝。沉降裂缝多贯穿到结构内部，一般沿与地面垂直或呈 30°～45°角。

表1 混凝土结构裂缝主要原因分类

2.4 温度应力裂缝

温度应力裂缝是在混凝土结构硬化期间内，由于释放大量的热量，导致内部温度不断升高，结构内外温差而引起的裂缝。裂缝只在接近表面较浅的范围出现，表面层以下结构仍保持完整。表面温度裂缝走向无一定规律性。

3 混凝土裂缝的预防措施

通过对混凝土裂缝成因的分析，针对不同的裂缝从不同的方面进行混凝土裂缝的预防。

3.1 干缩裂缝

1)严格控制砂石含泥量，避免使用过量粉砂;2)设置合理的收缩缝;3)控制混凝土施工过程中的振捣，以提高混凝土抗拉强度，减少收缩量;4)通过加强混凝土早期养护，适当延长养护时间;5)改变结构周围环境，严格控制环境的湿度。

3.2 塑性裂缝

1)改变混凝土配制过程中的水灰比和水泥用量，选择级配良好的石子，减小空隙率和砂率;

2)控制施工工艺，振捣密实，以减少收缩量，提高混凝土抗裂度;

3)加强结构的养护工作;

4)保持结构周围环境的湿度。

3.3 沉降裂缝

1)控制模板拆除的时间，并注重拆模的前后顺序;2)通过控制结构的施工工艺，在施工中进行必要的夯实和加固;3)防止混凝土施工浇筑过程中地基被水浸泡;4)在寒冷地区搭设模板时要采取一定的防冻措施。

3.4 温度应力裂缝

1)控制混凝土自身的配制，通过选择合适的水泥，级配良好的骨料等方法;2)控制施工工艺，如回填土工程应立即在基础混凝土拆模后进行;3)改善施工中结构周围环境。如避开炎热天气浇筑大体积混凝土;必须在热天浇筑时，可采用冰水或深井凉水拌制混凝土，或设置简易遮阳装置，并对骨料进行喷水预冷却，以降低混凝土搅拌和浇筑的温度;在寒冷季节，混凝土表面应采取保温措施。

4 混凝土裂缝的确定及处理方法

混凝土裂缝的防治措施可以将裂缝的出现推迟或减少，但是混凝土初始缺陷的存在使得混凝土带裂缝工作，因此对混凝土裂缝的补救是一项迫切重要的工作。随着施工技术的发展和经验积累，现在混凝土裂缝修补的方法有很多。要鉴别其裂缝是否需要处理，然后选择合理的处理方法。

4.1 处理混凝土裂缝应遵循的原则

1)查清情况:主要应查清建筑结构的实际情况、裂缝现状和发展变化情况。

2)鉴别裂缝性质:根据前述内容确定裂缝性质是处理的必要前提，对原因与性质一时不清的裂缝，只要结构不会恶化，可以作进一步观测或实验，待性质明确后再作适当处理。

3)明确处理目的:根据裂缝的性质和使用要求确定处理目的。例如:封闭保护或补强加固。

4)确定结构安全:对危及结构安全的裂缝，必须认真分析处理，防止产生结构破坏倒塌的恶性事故，并采取必要的应急防护措施，以防事故恶化。

5)满足使用要求:除了结构安全外，应注意结构构件的刚度、尺寸、空间等方面的使用要求，以及气密性、防渗漏、洁净度和美观方面的要求等。

6)保证一定的耐久性:除了考虑裂缝宽度、环境条件对钢筋锈蚀的影响外，应注意补修的措施和材料耐久性能问题。

7)确定合适的处理时间:如有可能最好在裂缝稳定后处理;对随着环境条件变化的温度裂缝宜在裂缝最宽时处理;对危及结构安全的裂缝应尽早处理。

8)防止不必要的损伤:如对既不危及安全，又不影响耐久性的裂缝，避免人为的扩大后再修补，造成一条缝变成两条的后果。

9)改善结构使用条件，消除造成裂缝的因素:其是防止裂缝修补后再次开裂的重要措施。如卸载或防止超载，改善屋面保温隔热层的性能等。

10)处理方法可行:不仅处理效果可靠，而且要切实可行，施工方便、安全、经济合理。

11)满足设计要求，遵守标准规范的有关规定。

4.2 混凝土裂缝处理方法

1)表面修补法。常用的方法有压实抹平、涂抹环氧粘结剂、喷涂水泥砂浆或细石混凝土、压抹环氧胶泥、环氧树脂粘贴玻璃丝布、增加整体面层、钢锚栓缝合等。

2)局部修复法。常用的方法有充填法、预应力法，部分凿除重新浇筑混凝土等。

3)水泥压力灌浆法。适用于缝补宽度不小于 0.5mm的稳定裂缝。

4)化学灌浆法。适用于灌入缝宽不小于 0.05mm的裂缝。

5)减少结构内力。常用的方法有卸荷或控制荷载、设置卸荷结构、增设支点或支撑、改简支梁为连续梁等。

6)结构补强法。常用的方法有增加钢筋、加厚板、外包钢筋混凝土、外包钢、粘贴钢板、预应力补强体系等。

7)改变结构方案，加强整体刚度。

8)其他方法。常用方法有拆除重做，改善结构使用条件，通过试验或分析论证不处理等。

通过对混凝土裂缝原因的研究，将对增强结构的耐久性提供强有力的保证。通过控制施工和采取各种措施，预防混凝土裂缝的产生甚至减少混凝土的裂缝都是能够实现的，势必对混凝土耐久性以及提高混凝土结构的服役年限产生重要意义。

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