分析水泥混凝土裂缝成因及处理方法

夏 琰

（河南中原路桥建设〈集团〉有限公司 河南 南阳 473000）

分析水泥混凝土裂缝成因及处理方法

夏 琰

（河南中原路桥建设〈集团〉有限公司 河南 南阳 473000）

混凝土结构的裂缝是不可避免的。本文从多方面详细论述了砼裂缝的成因，并从设计，材料，现场施工方面提出了裂缝控制措施，最后简单介绍了裂缝出现后的处理方法。

裂缝；成因；处理方法

水泥混凝土是土木工程中使用最广泛、用量最多的一种混合材料，混凝土开裂可以说是“常发病”和“多发病”，经常困扰着工程技术人员。其实，如果采取一定的设计和施工措施，很多裂缝是可以克服和控制的。为了进一步加强对混凝土结构裂缝的认识，尽量避免工程中出现危害较大的裂缝，本文尽可能对混凝土、裂缝的种类和产生的原因作较全面的分析，并总结出一系列的控制方法，以方便设计、施工单位参考，达到防范于未然的作用。

1 混凝土裂缝的分类

裂缝的种类按裂缝产生的原因,可将混凝土裂缝分为两种：（1）由荷载产生的应力引起的裂缝；（2）由变形变化引起的裂缝。据有关调查资料表明,工程结构中由于变形变化引起的裂缝约占80%,受外荷载引起的裂缝约占20%。荷载裂缝处于运动和不稳定扩展状态,应考虑加固和补救等措施。变形裂缝主要是因温度湿度变化、收缩与膨胀、不均匀沉降等原因引起的裂缝,当裂缝出现后内应力得到释放,这种裂缝可用切割横向伸缩缝的方法来防范。

2 形成裂缝的主要原因

混凝土裂缝成因很多，但主要有以下几点：

2.1 混凝土的收缩：收缩是混凝土的一个主要特性，对混凝土的性能有很大影响。由于收缩而产生微观裂缝一旦发展，则有可能引起结构物的开裂、变形甚至破坏。

2.2 温差：水泥在水化反应中散出大量热量，使混凝土升温，并与外部气温形成一定的温差，从而产生温度应力。其大小与温差有关，并直接影响到砼的开裂及裂缝宽度。

2.3 缺筋：从实践中观察到，配筋间距大，配筋率小的混凝土结构开裂多，无筋的混凝土比有筋开裂多。

2.4 混凝土材料及配合比：配合比不当指水泥用量大，水灰比大，含砂率不适当，骨料种类不佳，选用外加剂不当等，这几个因素是互相关联的。配合比设计不当直接影响砼的抗拉强度，是造成混凝土开裂不可忽视的原因。有关试验资料显示：用水量不变时，水泥用量每增加10%，混凝土收缩增加5%；水泥用量不变时，用水量每增加10%，混凝土强度降低20%，混凝土与钢筋的粘结力降低10%。

2.5 施工质量：混凝土浇筑施工中，振捣不均匀，或是漏振、过振等情况，会造成砼离析、密实度差、降低结构的整体强度。混凝土内部气泡不能完全排除时，裂缝在钢筋表面泡则降低了砼与钢筋的粘结力。钢筋若受到过多振动，则水泥浆在钢筋周围密集，也将大大降低粘结

2.6 早期养护：实践证明，混凝土常见的裂缝，大多数是不同深度的表面裂缝，其主要原因是温度梯度造成的，如寒冷地区的温度骤降等，这种裂缝一般出现在浇筑后3～5天，初期出现的裂缝很细，随着时间的变化而继续扩大，甚至达到贯穿的情况，因此说混凝土的保温对防止表面早期裂缝尤其重要。防止混凝土内外温度差及混凝土表面梯度，防止表面裂缝，防止混凝土超冷，应该尽量使混凝土施工期的最低温度不低于混凝土使用期的稳定温度，防止老混凝土过冷，以减少新老混凝土间的约束。混凝土的早期养护。主要目的在于保持适宜的温湿条件(适宜的温湿度条件是相互关联的，混凝土的保温措施也常常有保湿的效果)，一方面使混凝土免受不利温湿度变形的侵袭，防止有害的冷缩和干缩；另一方面使水泥水化作用顺利进行，以期达到设计的强度和抗裂能力

3 预防混凝土裂缝的措施

根据混凝土裂缝成因，采取适当措施进行预防要比事后补救有效的多。也就是说采取以防为主的方法，归纳起来，可以从以下几个方面着手：

3.1 科学设计

在设计上要注意到那些容易开裂的部位，如深基与浅基、高低跨处等，应考虑到由于地基的差异沉降或结构原因而引起的薄弱环节，在设计中加以解决。在构件截面允许、配筋率不变而且浇筑方便的条件下，钢筋直径越细、间距越小则对预防开裂越有利。

3.2 精心施工

混凝土施工时内部应适当预留一些孔道，在内部通循环冷水或冷气冷却，降温速度不应超过0.5℃～1.0℃/h.对大型设备基础可采用分块分层浇筑（每层间隔时间5～7d），分块厚度为1.0～1.5m，以利于水化热散发和减少约束作用。当混凝土浇筑在岩石地基或厚大的混凝土垫层上时，在岩石地基或混凝土垫层上铺设防滑隔离层（浇二度沥青胶、撒铺5mm厚砂子或铺二毡三油），将底板高低起伏和截面突变处做成渐变化形式，以消除或减少约束作用。此外，还应加强混凝土的浇灌振捣，提高密实度。尽可能晚拆模，拆模后混凝土表面温度不应下降15℃以上。尽量采用两次振捣技术，以改善混凝土强度，提高抗裂性。还可根据具体工程特点，采用UEA补偿收缩混凝土技术。

3.3 确保质量

由于施工质量原因而产生的裂缝发生率在95%以上。如果在施工阶段控制住了裂缝，则在使用阶段开裂的可能就很小了。因此，施工阶段是裂缝预防的主要阶段，在施工阶段要注意以下几个问题：首先砼要有合适的配合比，选择合适的配合比，不仅要满足强度要求、施工要求，还要从防止产生裂缝需要出发。适当在选择好水灰比，在满足强度要求的原则下，尽可能减少水泥用量。其次钢筋的成型和模板安装位置要准确、牢固，以免施工中变形。钢筋上的污物和氧化铁皮要清除，以免影响粘结力。第三是浇筑、振捣操作合理，特别是振捣操作技术，往往不被人们重视。过分地振捣对砼均匀性有害，振捣不足也不能保证砼有的密实度，要恰到好处。

3.4 细心养护

养护的目的是使砼正常硬化，强度增长，不受或少受外界影响。常规养护方法是喷水，大体积砼由于块体内外温度不一致，强度增长不同，常常是在强度增长慢的表面开裂，其养护就不能只满足于用常规方法。具体说，尽量晚拆模，拆模后要立即覆盖或及时回填，避开外界气候的影响，养护期应以砼强度增长最快的阶段为准，即7至28天，最好能长些。

4 裂缝常见修补方法

4.1 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、不能干透的或者裂缝数量极多时，通常不易采用树脂灌注法。

4.2 聚合物浸入法

A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堤围，使树脂溢于裂缝表面。

B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。

4.3 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形钉”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。

夏琰（1967—），男，河南南阳人，大学本科学历，中共党员，现工作于河南省南阳市公路工程处，先后参与了《南阳大桥混凝土施工新工艺》及《灌河桥伸缩缝新工艺研究》等多项科研成果，并有多篇论文发表。

王静］