混凝土的裂缝成因与修补方法

摘要：本文分析了混凝土结构裂缝的成因，提出了混凝土裂缝的修补方法。

福建联美建设集团有限公司 邮编：364000 黄继峰

关键词：混凝土；裂缝；成因；修补方法

Abstract: this paper analyses the causes of cracks of concrete structure, and puts forward the concrete crack repair methods.

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Keywords: concrete; Crack; Cause; Repair methods

中圖分类号：TU37文献标识码：A 文章编号：

硬结的混凝土是一种多元、 多相、 非匀质的水泥基复合材料,具有较高的弹性模量, 较低的抗拉强度。由于混凝土施工和本身变形、 约束等一系列问题, 硬化成型的混凝土中存在着众多的微孔隙、 气穴和微裂缝, 正是由于这些初始缺陷的存在才使混凝土呈现出一些非均质的特性。微裂缝通常是一种无害裂缝,对混凝土的承重、 防渗及其他一些使用功能不产生危害。但是在混凝土受到荷载、 温差、 湿度等因素影响之后, 微裂缝就会不断的扩展和连通,最终形成我们肉眼可见的宏观裂缝, 也就是混凝土工程中常见的裂缝。

一、混凝土结构裂缝成因

根据大量的工程现场检测和分析,可将钢筋混凝土结构裂缝的成因分为以下几种:

1、施工质量引起的裂缝

钢筋混凝土结构在浇筑、 拆模、 运输及吊装过程中,若施工工艺不合理,施工队伍技术水平低, 可能引起各种形式的裂缝, 特别是细长薄壁结构更容易出现裂缝。裂缝出现的部位和走向、 裂缝宽度等因产生原因而异,比较常见的如下:

（1）钢筋混凝土保护层过厚, 或乱踩绑扎的上层钢筋,使承受负弯矩的钢筋保护层加厚,导致构件的有效高度减小,形成与受力钢筋垂直方向的裂缝。

（2）混凝土振捣不密实、 不均匀,出现蜂窝、 空洞,导致钢筋锈蚀或形成裂缝。

（3）混凝土搅拌、 运输时间过长, 水分蒸发过多,引起混凝土塌落度过低, 使得在混凝土表面出现不规则的收缩裂缝。

（4）用泵送混凝土施工时, 为保证混凝土的流动性, 增加水和水泥用量, 或因其它原因加大了水灰比, 导致混凝土凝结硬化时收缩量增加,混凝土表面出现不规则裂缝。

（5）混凝土早期受冻,使构件表面出现裂纹,或局部剥落。

（6）施工时模板刚度不足,在浇注混凝土时,因侧向压力的作用使得模板变形, 产生与模板变形一致的裂缝。

（7）施工时拆模过早,混凝土强度不足,使得构件在自重或施工荷载作用下产生裂缝。

2、原材料质量引起的裂缝

混凝土主要由水泥、 砂、 骨料、 拌和水及外加剂组成。混凝土所采用材料的质量不合格,可能导致结构出现裂缝,砂石含泥量超过规定,不仅降低混凝土的强度和抗渗性,还会使混凝土干燥时产生不规则的网状裂缝。

3、混凝土塑性沉降引起的裂缝

此类裂缝产生的主要原因是由于混凝土骨料沉降时受到阻碍(如钢筋、 模板 )而产生的。这种裂缝大多出现在混凝土刚浇筑完,尚处在塑性状态时期,因混凝土表面水分散失或混凝土塌落、 沉陷而产生,大多沿着梁板上面钢筋的走向出现。另外在施工过程中如果模板松动,也会出现此类裂缝。

4、混凝土塑性收缩引起的裂缝

此类裂缝产生的主要原因是混凝土浇筑后,在塑性状态时表面水分蒸发过快造成的, 多在表面出现,形状不规则、 长短宽窄不一。主要是因为早期养护不良(特别是混凝土浇筑后未覆盖养护 )使混凝土内水分急剧蒸发而引起剧烈收缩, 此时混凝土强度趋近于零, 不能抵抗这种变形应力而导致开裂。混凝土中蒸发水分的速度越快,塑性收缩裂缝越容易产生,而混凝土由于为了满足流动性,出机时混凝土的塌落度比普通混凝土大很多, 早期强度低所以其水分特别容易散失,表面容易形成裂缝。

5、结构荷载方面。 结构因承受荷载而产生裂缝的原因很多,施工中或使用中都可能出现。 较为常见的是钢筋混凝土梁、 板等受弯构件, 在使用荷载作用下,出现不同程度的裂缝。

6、温度应力裂缝。混凝土与一般物质一样, 具有热胀冷缩的物理性质, 其线膨胀系数约为 1×10-5/℃,当环境温度发生变化时,就会产生温度变形,在构件受到约束不能自由变形时,构件内就会产生附加应力, 当温度应力超过混凝土的抗拉强度时,必将出现裂缝。常见的如现浇屋面板垂直于肋梁方向的裂缝,大体积混凝土表面裂缝、 烟囱外壁的竖向裂缝等。

7、湿度变形裂缝。普通混凝土在空气中硬结时,体积会发生收缩, 由此而在构件内产生拉应力, 在早期混凝土强度较低时,混凝土收缩值最大。这类裂缝,在现浇剪力墙、 水池底、 壁等工程结构中最为常见。

二、裂缝的修补方法

上面是混凝土及结构构件裂缝的成因，我们可以根据其成因加于控制。解决方法归纳如下：

1、表面封闭法。这是最简单和最普通的裂缝修补方法。用于修补对结构影响不大的静止裂缝，通过密封裂缝来防止水汽、化学物质和二氧化碳的侵入。

2、灌浆法。（1）普通水泥灌浆：大体积水坝、厚混凝土墙或者水工结构的岩石基础上的裂缝，有时通过注入硅酸盐水泥砂浆来密闭。（2）聚合物灌注：基于氨基甲酸乙酯或者丙烯酰胺聚合物的灌浆料，与水反应后形成固态沉淀物或泡沫材料，起到封闭裂缝的作用，可在潮湿环境中使用。

3、钻孔嵌塞法。这种方法通常用来灌注墙体中的裂缝。如果要求密封防水，孔中应填入柔性沥青来代替砂浆；如果灌注栓塞的作用比较重要，孔中则要灌注环氧树脂。

4、树脂灌注法。环氧树脂是最常见的裂缝灌注材料。它具有较高的机械强度，并能抵抗混凝土所遇到的大多数化学侵蚀，树脂可以灌入到0.05mm的裂缝。除某些特殊的环氧树脂之外，当裂缝是活动的、有渗漏的、或者裂缝数量极多时，通常不易采用树脂灌注法。

5、聚合物侵入法

聚合物侵入法分为重力渗入法和真空渗入法两种。

⑴重力渗入法。低粘度的液态树脂可用来密封路面、桥面的不小于0.1mm的裂缝。将树脂涂刷到表面上，或者在水平表面上沿裂缝构筑临时的围堤，使树脂溢于裂缝表面。

（2）真空渗入法。更适合封闭多重无规则表面裂缝。先将裂缝表面密封，抽去真空，使裂缝中和孔隙中的空气全部排除。再在大气压力下用纯环氧树脂浆

料注入裂缝表面中。

6、柔性密封法。通常将活动裂缝转变为运动节缝，是比较适宜的办法。可沿裂缝边缘开一凹槽并填入适当的柔性材料。节缝底部使用隔离层。

7、钉合法。当必须恢复主裂缝断面的抗拉强度时，使用钉合法比较适宜。特别比较适宜在不会损坏周围结构的场合下用来锁闭活动裂缝。用相对薄而长的金属“缝合U 型钉”跨过裂缝嵌入事先开好的槽沟中，用无收缩砂浆或者环氧树脂基粘合剂来固定。

8、粘贴法。当运动不止作用于一个平面时，或者过度的运动已超过一个普通尺寸的凹槽所允许的范围时，或者不可以切割出槽时可使用这个方法。用柔性的密封带盖住裂缝，仅将带的边缘部分粘住。

9、附加钢筋法。（1）普通钢筋：首先将裂缝密闭，然后贯穿裂缝平面大约90°的方向钻孔，将环氧树脂注入孔内，再将钢筋插入孔中使之粘合成整体。（2）外部施加预应力：通过后张法施加应力，来加强结构件的主要部分或者封闭裂缝。

10、迭合面层法。当结构表面存在大量的裂缝，而且采用其它办法单独处理各个裂缝过于昂贵时，用这个方法来密闭、覆盖（不是修复）裂缝非常有效。对于偶然出现大面积网状裂缝，使用该法很有效。

11、自闭合法。混凝土依靠自身合拢裂缝称为“自闭合”，这是在存在湿气并且没有拉应力作用时发生的一种化学现象。整个自闭合时期必须连续保持水饱和。

12、干嵌填法。用手工将低水灰比的砂浆连续嵌入裂缝，形成与原有混凝土结构紧密连接的密实砂浆。先在裂缝表面开槽，大约25mm宽、25mm深，清理后涂刷界面剂、连续嵌入低水灰比的砂浆。

13、涂层及其它表面处理法。修复开裂的混凝土结构，可以使用范围很广的表面浸渍密封剂和涂料；如果混凝土开裂已经稳定，则可通过涂料获得成功地修补，但不适合低温区域操作。

裂缝的存在改变了混凝土结构的受力条件, 降低了混凝土结构的耐久性, 使局部甚至整体结构可能发生破坏, 因此, 在实际工程施工中必须对混凝土裂缝认真进行分析、 研究, 找出产生裂缝的原因, 提出预防措施, 对产生的裂缝运用合理的方法进行处理, 确保人民群众生命财产安全及建筑物安全、 稳定地运行。

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