浅析混凝土裂缝

2012-04-10付水田郭青英林州市水务局崔志伟红旗渠灌区管理处

河南水利与南水北调 2012年24期

□付水田 □郭青英（林州市水务局）□崔志伟（红旗渠灌区管理处）

1.概述

混凝土是当代最主要的工程材料之一。它是由胶凝材料，颗粒状集料（也称为骨料），水，以及必要时加入的外加剂和掺合料按一定比例配制，经均匀搅拌，密实成型，养护施工中的混凝土硬化而成的一种人工石材。混凝土具有原料丰富，价格低廉，生产工艺简单的特点，因而其使用量越来越大,同时混凝土还具有抗压强度高，耐久性好，强度等级范围宽等特点。事物都是一分为二的，混凝土也存在一定的弊端，就是容易产生裂缝，在水利水电工程施工中普遍存在。尽管我们在施工中采取了各种预防措施措施，但裂缝仍然时有发生。文章对混凝土施工中裂缝的成因、处理措施和预防作如下初步探讨。

2.混凝土出现裂缝的原因分析

2.1 混凝土收缩引起的裂缝

塑性裂缝产生的主要原因为：混凝土在终凝前几乎没有强度或强度很小，或者混凝土刚刚终凝而强度很小时，受高温或较大风力的影响，混凝土表面失水过快，造成毛细管中产生较大的负压而使混凝土体积急剧收缩，而此时混凝土的强度又无法抵抗其本身收缩，因此产生龟裂。

2.2 基础不均匀沉降引起的裂缝

沉陷裂缝的产生是由于结构地基土质不匀、松软或回填土不实或浸水而造成不均匀沉降所致，或者因为模板刚度不足，模板支撑间距过大或支撑底部松动等导致，特别是在冬季，模板支撑在冻土上，冻土化冻后产生不均匀沉降，致使混凝土结构产生裂缝。

2.3 温度裂缝

如混凝土水化时产生的大量水化热得不到散发，导致混凝土内外温差较大，使混凝土的形变超过极限引起裂缝。当有约束时，混凝土热胀冷缩所产生的体积胀缩，因为受约束力的限制，在内部产生了温度应力，由于混凝土抗拉强度低，容易被温度引起的拉应力拉裂，从而产生温度裂缝。由于太阳暴晒产生裂缝也是工程中最常见的现象。温度裂缝多发生在大体积混凝土表面或温差变化较大地区的混凝土结构中。其走向通常无规律，大面积结构裂缝常纵横交错；梁板类长度尺寸较大的结构，裂缝多平行于短边；深入和贯穿性的温度裂缝一般与短边方向平行或接近平行，裂缝沿着长边分段出现，中间较密。裂缝宽度大小不一。

2.4 外加剂的负效应

外加剂及掺合料种类繁多，只有强度指标缺乏对水化热及收缩变形影响的长期试验资料，且有些试验资料并不严格，有许多外加剂严重的增加收缩变形，有的甚至降低耐久性。

3.混凝土裂缝处理的方法

3.1 开槽法修补裂缝

首先要把砂、水泥按配合比调配好;其次把环氧树脂聚硫橡胶也按比例搅拌均匀，再与砂和水泥搅拌均匀;最后用少量的丙酮将已拌好的砂浆稀释，中度粘稠的效果最佳。已拌好的改性环氧树脂砂浆需及时用橡胶桶装到已凿好洗净吹干的碱凿槽内进行嵌入。从砂浆开始拌和到嵌入缝内，一组砂浆的整个施工过程大约需要30min。缝灌好并处理好后，及时将其覆盖，待完全初凝后，开始养护。

3.2 结构加固法

混凝土的基本性受裂缝的影响很大时，需使用结构加固法对混凝土进行加固处理结构。结构加固主要有以下5种方法：

3.2.1 加大截面面积

优点：具有成熟的设计和施工经验；施工工艺简单，适应性强。缺点：现场施工的作业时间长，加固后的建筑物净空有一定的减小。

3.2.2 注浆加固

采用环氧树脂类粘合剂及密封剂灌浆加固修补，在不影响生产运营的情况下可以达到预期的强度，延长结构的适用寿命，施工快捷方面，不需要大型机械作业，加固效果安全可靠。

优点：采用慢速、低压连续灌浆，可以确保树脂注入裂缝细微部位；可以控制注入量，必要时补充灌浆料；可根据需要，调整压力；注入时可目视观察。

3.2.3 在构件的角部外包型钢

优点：受力可靠、施工简便、现场工作量较小，但用钢量较大。

3.2.4 预应力法加固

优点：能降低被加固构件的应力水平，还能较大幅度地提高结构整体承载力。

3.2.5 粘贴钢板加固

它是指用胶黏剂将钢板粘贴在构件外部的一种加固方法。该法在建筑、桥梁等工程的加固、补强、修复中的应用较为广泛。

优点：坚固耐用、施工快速、简洁轻巧、灵活多样、经济合理。

3.2.6 绕丝法

该法的优缺点与加大截面法相近；适用于混凝土结构构件斜截面承载力不足的加固，或需对受压构件施加横向约束力的场合。

3.3 表面修补法

表面修补法是一种简单、常见的修补方法，它主要适用于稳定和对结构承载能力没有影响的表面裂缝以及深进裂缝的处理。通常的处理措施是在裂缝的表面涂抹水泥浆、环氧胶泥或在混凝土表面涂刷油漆、沥青等防腐材料，在防护的同时为了防止混凝土受各种作用的影响继续开裂，通常可以采用在裂缝的表面粘贴玻璃纤维布等措施。

3.4 灌浆封堵法

灌浆法主要适用于对结构整体性有影响或有防渗要求的混凝土裂缝的修补，它是利用压力设备将胶结材料压入混凝土的裂缝中，胶结材料硬化后与混凝土形成一个整体，从而起到封堵加固的目的。常用的胶结材料有水泥浆、环氧树脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等化学材料。

取上述综合性防治措施后，由于各种原因仍可能有少量裂缝发生。过去对于裂缝的处理多采用开槽抹环氧砂浆、贴钢丝网抹灰等方法，施工场面大、周期长、噪音、粉尘污染严重，特别对已入住的房屋修复更不方便，常导致与住户矛盾加剧。现在多采用化学灌浆的方法，在不对结构进行任何破坏的情况下对混凝土裂缝进行修复，取得了良好的效果。

4.裂缝的防治措施

4.1 设计方面的预防

在满足施工要求条件下，钢筋直径越细、间距越小则对预防开裂越有利。设计上要注意到那些容易开裂的部位，也应考虑由于地基的沉降而引起的薄弱环节，要对其加以解决。

4.2 施工方案的预防

施工方案主要应确定一定的浇筑量、施工缝间距。在夏季施工，则应采取材料降温措施来控制混凝土入模温度,采取良好的施工方案与预防措施，对控制混凝土裂缝有着很大的关系。

4.3 施工质量方面的预防

施工阶段是裂缝预防的主要阶段，95%的裂缝是由于施工质量原因引起的，如果我们在平时的施工中严把质量关，降低裂缝的发生，则在使用阶段开裂的可能性也就小了。在施工中要注意以下几个方面：选择混凝土合适的配合比，既要满足强度、施工要求，还要考虑防止裂缝产生的需要选择适当水灰比。钢筋的成型和模板安装位置要准确、牢固，以免施工中发生变形,钢筋上的污物和氧化层要清除，以免影响黏结力,浇筑和振捣操作要合理。