谈混凝土裂缝的产生机理与防治及处理方法

陈 俊 名

(保利贵州置业集团有限公司，贵州 贵阳 550000)

谈混凝土裂缝的产生机理与防治及处理方法

陈 俊 名

(保利贵州置业集团有限公司，贵州 贵阳 550000)

通过对混凝土裂缝的重点成因进行分析，从材料、施工、设计等角度着手，得出了影响混凝土开裂的主要因素，并在此基础上提出了混凝土裂缝的防治方法与裂缝形成后的处理方法。

混凝土裂缝，材料，配合比，设计，灌浆法，加固

1 概述

自波特兰水泥问世以来，水泥被广泛地应用到工程中，并与钢材、木材一起并称建筑三大材。水泥的出现催生了混凝土结构的出现，由于混凝土具有原料丰富，价格低廉，生产工艺简单的特点，因而使其用量越来越大，促进了现代建筑业的飞速发展。混凝土结构是以混凝土为主制成的结构，包括素混凝土结构、钢筋混凝土结构和预应力混凝土结构等。普通混凝土是以水泥、砂、水和石子按照一定的配合比混合后经凝结硬化后形成的一种人工石材。混凝土属于脆性材料，其抗压强度远大于其抗拉强度，而正是由于其抗拉强度太小，因此在混凝土结构的应用中，常常产生混凝土开裂的情况；混凝土裂缝的产生将会影响结构的正常使用和耐久性能，比如混凝土裂缝可引起保护层脱落、混凝土碳化及钢筋锈蚀等，甚至可能引起构件破坏和建筑物倒塌。由此可见，在应用混凝土结构时控制其裂缝的产生和发展是非常必要的。2 混凝土裂缝成因及分类

2.1 混凝土裂缝成因

引起混凝土裂缝的因素非常多，通过事故树分析法得知，影响混凝土裂缝的因素主要有材料质量的影响、设计的影响以及施工过程中的影响。

材料质量方面，主要是骨料和水泥的问题。骨料存在级配不合理，砂率过高等问题，砂率越高，体积稳定性就越差，引起混凝土收缩开裂的可能性增大，同时还可能存在骨料中含泥量过高的情形，导致混凝土表面产生网状裂纹；水泥方面，随着水泥用量的增大，水泥浆量增加，收缩量也增大，开裂也越来越容易；随着水泥强度等级的增大，其水化热增大，收缩量加大，引起开裂可能性也加大；水灰比越大，收缩量也越大，开裂可能性越大；水泥的安定性不合格也会导致混凝土裂缝的发展；外加剂选择错误，掺量不当也可能引起混凝土结构的开裂。

设计方面的影响，首先是结构设计不规则，主要包括平面不规则和竖向不规则，而结构的不规则会导致应力集中，从而引起混凝土结构的开裂。其次，在进行结构的薄弱处设计时，未进行配筋加强，导致混凝土结构的开裂，比如洞口周边未布置钢筋或者钢筋数量不足引起洞口周边混凝土结构的开裂。同时，对结构的一些特殊位置处的设计不合理也会引起混凝土结构裂缝的产生与发展，尤其应避免像伸缩缝、沉降缝、抗震缝、后浇带等的布置不合理所引起的开裂。最后，在进行构件的配筋设计时配筋不合理也会引起混凝土结构的开裂，比如在构件中采用大而粗的钢筋，虽然强度和截面积满足了，但是对于裂缝的控制却是不利的，在进行钢筋代换时在截面较大的构件中用大直径钢筋代替小直径钢筋也常常会引起混凝土构件的开裂。

施工方面，环境条件控制不当和施工工艺不合理也会引起混凝土结构的开裂。当钢筋混凝土构件受二氧化碳侵蚀碳化，钢筋中铁离子同侵入的氧气和水产生化学反应，反应产物氢氧化铁体积膨胀，从而改变周围混凝土应力状态，导致混凝土开裂，而混凝土开裂又进一步加速钢筋锈蚀，从而形成恶性循环。在腐蚀性环境下，对混凝土裂缝的控制是非常不利的。当混凝土结构内外温差较大时，混凝土应变产生的应力大于混凝土的极限抗拉强度时，混凝土结构就会产生裂缝，因此混凝土内外温差过大，入模温度控制不当都会引起混凝土的开裂。混凝土在进行配合比设计时，配合比不当，水灰比过高将导致混凝土开裂，现在泵送混凝土被广泛采用，当其坍落度过大，骨料含量较低时也会引起混凝土开裂。在混凝土振捣过程中，漏振将会致使混凝土密实性较差，气泡较多且分布不均匀从而引起混凝土开裂，过振时水泥浆聚集到混凝土构件表面，骨料下沉，导致表层部分骨料含量较低，在温度作用下收缩引起混凝土表层部分的开裂。在混凝土养护过程中，养护不到位也会引起混凝土开裂。混凝土在浇筑完成后应进行覆盖洒水养护，当养护时间过短，由于混凝土水分蒸发收缩将引起混凝土开裂。

2.2 混凝土裂缝分类

通过对混凝土裂缝产生的机理进行分析，可将混凝土裂缝分为结构性裂缝和非结构性裂缝。结构性裂缝是指外荷载引起的裂缝，包含由外荷载直接作用引起的裂缝和外荷载作用下产生的结构次应力所引起的裂缝两大类；非结构性裂缝则是指各种变形变化所引起的裂缝。这些变形作用主要有湿度、温差、地基变形等。据统计数据资料显示，在实际工程中，非结构性裂缝的比例约为80%，占据着主导地位。

通过对裂缝的形状进行分析，可将混凝土裂缝分为横向裂缝、纵向裂缝、斜向裂缝、八字形裂缝等。

3 混凝土裂缝的预防及处理

3.1 混凝土裂缝的预防

根据混凝土裂缝的成因可知，混凝土裂缝的预防将主要从材料、设计、施工三方面进行控制。

材料方面，在钢筋选用时，严格执行进场检验制度，抽检方法和检验频率等应符合国家规范标准的要求，做到不合格产品不得用于工程中，对于钢筋强度不足和锈蚀钢筋应严禁采用；在进行骨料选用时，控制骨料的级配，砂率不应过低，粒径分布范围应合理，同时还应控制骨料中的含泥量；在进行水泥选用时，应选择水化热较低的水泥，强度级别不宜过高，水泥的安定性应满足要求；在选用外加剂时，应选择合适的外加剂，并控制外加剂的掺量，同时还应控制水中杂质含量，严禁选用腐蚀性物质含量较高的水，比如海水等。

设计方面，结构平面布置和竖向布置宜规则，刚度分布应均匀，避免出现刚度突变、尺寸突变等情形；在结构的薄弱部位，由于应力集中，容易产生开裂，这些部位应进行适当的加强，比如洞口周边应加补强钢筋，在Z形、L形等凹角处等应加补强钢筋，当楼板类预埋的塑料管较多时，预埋管应采用支架固定，同时选用塑料接线盒，避免管线与管线交叉通过时对混凝土构件的过度削弱，尽量避免在混凝土构件表面压槽形成管线通道，这样会导致构件的保护层的削弱；在结构的合理位置设置伸缩缝、沉降缝、抗震缝、后浇带等，在温差变化较大的部位应合理设置分隔缝或者进行配筋加强等措施，比如在高层建筑的屋顶楼板中应设计成双层双向配筋以控制房屋顶板的混凝土开裂，在大体积混凝土中，由于水化热过大，不宜采用素混凝土结构，应配置构造钢筋防止混凝土开裂；在进行钢筋代换时，尽量避免采用大而粗的钢筋代替小直径钢筋。

施工方面，在进行配合比设计时，水灰比不宜过大，砂率不宜过高，合理控制坍落度，由于各批次的骨料含水量都不一致，因此在计算设计配合比的基础上，一定要根据骨料含水量计算出施工配合比，否则含水量过大会引起混凝土裂缝的开展；在进行混凝土构件支模时，模板拼缝应严密，防止漏浆产生引起混凝土构件开裂，同时支撑体系的刚度、强度和稳定性应满足计算要求，支撑体系的基础一定要牢固，防止模板变形和支撑沉降引起混凝土构件变形从而引起混凝土构件的开裂；混凝土在入模时应控制入模温度，避免内外温差太大；在进行混凝土振捣时，应合理控制振捣时间和位置，避免过振和漏振，在构件浇筑完成后，构件表面一定要进行抹压收光；在进行混凝土构件养护时，应进行覆盖并洒水养护，同时保证养护时间充足，避免混凝土构件浇筑后即被暴晒，在环境湿度较低，风力较大时，应加大洒水养护次数和频率。

3.2 混凝土裂缝的处理

当混凝土裂缝产生以后，对于影响正常使用、结构安全及耐久性的裂缝应进行处理。处理之前应认真分析裂缝的产生原因，根据裂缝的产生原因制定具体的处理措施。

对于一些轻微型裂缝，宽度较小，深度较浅，仅影响观感而不影响结构的安全及耐久性的裂缝，只需做简单的表面处理即可，通常做法是对裂缝处进行刷毛清洗，然后采用环氧树脂胶泥嵌补裂缝，最后进行抹压收光即可。

对于一些宽度较大，深度较深的收缩裂缝，且不影响结构安全时，常见处理方法为开槽处理法，通常沿着裂缝剔凿成V形凹槽，然后清洗干净，最后用高一级的水泥砂浆或者微膨胀细石混凝土填缝并进行抹平压光，修补完成后一定要保证养护时间。

对于部分比较严重的裂缝，可能影响到结构整体性或者具有抗渗要求处的混凝土裂缝，通常采用灌浆法进行处理，即采用压力设备将胶结材料压入裂缝中，待硬化后胶结材料同周边混凝土形成一个整体，起到封堵抗渗作用，常见的灌浆材料主要是树脂类灌浆料。

当结构裂缝发展到贯穿裂缝或者未贯穿但影响到结构安全时，这类裂缝通常都是荷载型裂缝，此时就要 进行构件的加固处理，常见的处理方法有粘钢法、碳纤维加固法等。

4 结语

混凝土裂缝作为一种工程质量通病，其产生发展受到各种影响，若要对混凝土裂缝的发展进行控制，就须在材料、设计、施工的每一个过程中按照相关标准进行严格的控制，确保混凝土结构的裂缝开展在可控范围内。当混凝土裂缝出现后，应认真分析裂缝产生的原因，根据裂缝成因选择相适应的补救措施进行处理。

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[5] 王铁梦.工程结构裂缝控制[M].北京:中国建筑工业出版社,1997.

On mechanism of concrete cracks and prevention and treatment methods

Chen Junming

(BaoliGuizhouPropertyGroupCo.,Ltd,Guiyang550000,China)

According to the analysis of the main reasons for concrete cracks, the paper concludes the main factors for concrete cracks from materials, construction, and design, and provides the prevention methods of the cracks and the treatment methods after the cracks based on the previous points.

concrete crack, material, proportion ratio, design, grouting method, consolidation

2014-12-12

陈俊名(1983- )，男，工程师

1009-6825(2015)06-0053-03

TU312.3

A