混凝土裂缝及其预防和处理研究

2017-04-10刘可心

水利科学与寒区工程 2017年2期

关键词：预防措施骨料构件

刘可心

(四川大学水利水电学院，四川成都 610065)

混凝土裂缝及其预防和处理研究

刘可心

(四川大学水利水电学院，四川成都 610065)

混凝土是一种脆性的材料，强度是比较低的，所以在施工中是很容易出现裂缝问题的，在出现了裂缝问题后，对于结构的整体性和耐久性，都有着巨大的威胁。混凝土结构在长期恒载和活载作用时由于各种内外界因素在正常使用期出现裂缝是不可避免的，且在一定程度上是可以接受的。然而过宽的裂缝将会对构件的工作和使用产生不利的影响。在建筑工程中,混凝土占据着重要的位置，所以对混凝土的裂缝进行预防和处理可以提高建筑工程的施工质量。本文将对混凝土裂隙的预防和处理进行探讨，希望可以对相关专业提供一些参考。

混凝土；裂缝；预防；处理

1 混凝土的裂缝

混凝土是由水泥作凝胶材料，砂石作骨料，与水按一定比例配合以及外加材料(如减水剂等)混合搅拌而成的一种宏观均匀微观非均匀的脆性材料[1]。混凝土的施工误差、混凝土的徐变以及外部的约束条件等，使凝结后的混凝土中形成无数的气穴、小孔和细小裂隙，因此，混凝土才会具有微观非均匀的特性。一般来讲，微细裂缝对于混凝土的安全性、耐久性等是没有危害的。但是，混凝土构件在受到荷载或非荷载因素的影响后，这些微细裂缝会因此持续发展、裂通，最终形成会对混凝土结构产生危害的裂缝，这些肉眼可见的裂缝将对构件的安全性和耐久性造成影响甚至破坏[2]。

混凝土产生微细裂缝这一现象是无法避免的。而由于荷载因素或非荷载因素的影响，微细裂缝将会持续发展和扩张，从而降低混凝土构件的安全性以及耐久性。因此必须采用得力的预防以及处理措施使混凝土裂缝在可控范围并符合规范。

2 混凝土工程中常见裂缝及其预防

2.1 干缩裂缝及其预防措施

2.1.1 裂缝现象

干缩裂缝多产生于混凝土构件的表面，裂缝走向没有规律可循，纵横交错。但是对于现浇整体性的结构而言，这些干缩裂缝多发生在其变截面处。对于大体积混凝土而言，干缩裂缝多出现在其上下表面以及侧面。

2.1.2 预防措施

(1)适当降低混凝土水泥用量、水灰比和砂率。

(2)严格控制混凝土骨料中的泥质含量，同时避免使用过量的粉砂。

(3)在混凝土凝结硬化早期加强养护，并适当延长其养护龄期。

(4)对于长期处于露天环境的预制混凝土构件，可以通过适当的加设覆盖物如草帘等来避免对混凝土暴晒，并对其进行定期的洒水来防止其过于干燥。

(5)在混凝土构件中的合适位置设置收缩缝来预防混凝土干缩裂缝的产生。

2.2 沉陷裂缝及其预防措施

2.2.1 裂缝现象

沉陷裂缝的走向受到地基沉降情况的影响，形式多为贯穿或深进性。其发展方向多为与地面垂直方向或者是与地面约三十五度到四十度的方向。对于较大的沉陷裂缝而言，通常会产生错位。沉陷裂缝的宽度通常与地基沉降量呈正相关。同时，沉陷裂缝随着地基变形的稳定而稳定[3]。

2.2.2 预防措施

(1)若地基为松软土，则在上部结构施工前需增强地基土的密实度。

(2)模板必须具备一定的强度和刚度来维持牢固的支撑。

(3)现浇混凝土在浇筑时，防止雨水等将地基覆盖，从而造成不均匀沉陷。

(4)模板不宜过早地拆除，并且拆模的先后顺序需严格遵守。

(5)若地基为冻土，则搭建模板时的预防措施必不可少。

2.3 温度裂缝及其预防措施

2.3.1 裂缝现象

温度裂缝，顾名思义，常发生于温差较大的混凝土结构的内部及大体积混凝土结构外表面。具有较大尺寸的梁、板类混凝土结构的温度裂缝多与其短边平行；而表面积较大的混凝土所产生的温度裂缝多纵横交织。经试验表明，温度裂缝的宽度易受周围环境的温差影响，譬如由温度骤降引起混凝土冷缩而产生的裂缝宽度宽窄变化并不明显，而温度升高所引起的混凝土膨胀而产生的裂缝宽度却往往是中间宽两端窄。

2.3.2 预防措施

(1)在选用水泥品种时尽量选取具有中低热性质的如高炉矿渣水泥、火山灰水泥等水泥。

(2)把控好混凝土的水灰比。

(3)通过添加减水剂等外加剂来减少单位水泥用量。

(4)降低现浇混凝土结构的浇筑温度。

(5)把好现浇混凝土结构的施工关。因为大体积混凝土的温度应力与结构尺寸成正比，故应按照正确合理的施工工序进行分层、分块浇筑。

2.4 碱-骨料化学反应裂缝及其预防措施

2.4.1 裂缝现象

碱-骨料反应裂缝是由化学反应而引起的裂缝，极为常见。成因是具有较大活性的混凝土骨料中含有的某些特定成分与混凝土拌和物中的水泥、外加剂等碱性物质发生化学反应，致使混凝土结构松软、膨胀甚至破裂。

2.4.2 预防措施

(1)尽量选用活性小的混凝土骨料。

(2)尽量选用低碱水泥和碱性小的外加剂。

(3)选用合适的掺和料如S—10%的硅灰等，可以有效抑制碱骨料反应。

3 裂缝的处理

在部分情况下，混凝土裂缝需要及时处理和应对。如若对混凝土裂缝的出现以及发展和扩张视而不见，这不但会严重影响到整个混凝土结构的安全性和整体性，而且会出现降低混凝土的耐久性、抗疲劳性和抗渗能力等一系列危及到人们生命财产安全的不利影响。因此，对于混凝土裂缝，我们不仅要采取一定的预防措施，还要对症下药，以此来避免不必要的生命财产损失。

3.1 表面修补法

表面修补法主要针对并未危及结构稳定性和安全性的表面裂缝及深进裂缝。其常规的处理方法是在裂缝的表层涂抹水泥浆、环氧胶泥等胶结材料或在裂缝周围涂刷油漆、沥青等防腐材料，用以防止混凝土内部的钢筋等材料产生腐蚀导致的混凝土结构刚度降低，同时保证混凝土裂缝不会因各种外界因素(如可变荷载等)的作用而继续发展和延伸。

3.2 灌浆、嵌缝封堵法

灌浆法与嵌缝封堵法的适用范围略有不同，灌浆法主要针对结构整体性已经受到一定影响或具有防渗需求的混凝土的裂缝。原理是利用压力设备将水泥、聚氨酯、环氧树脂等胶结材料压入裂缝，待其凝结硬化并与原先的混凝土结构形成一体，以达到防渗加固、封堵裂缝的预期。

嵌缝封堵法通常沿裂缝凿槽，在槽中嵌填塑料油膏、聚氯乙烯胶泥、聚合物水泥砂浆等具有止水性质的材料，以此封堵裂缝。

3.3 结构加固法

结构加固法主要适用于裂缝开展较为严重并危及混凝土使用性能的裂缝。增大截面面积、在构件的角部外包型钢、先张法和后张法、粘贴钢板加固以及喷射混凝土补强加固等均为结构加固法中常采用的方法[4]。

3.4 混凝土置换法

当裂缝的发展已经导致混凝土结构严重损坏，这时就应当采取混凝土置换法来处理裂缝。其方法是将已因裂缝发展和扩张而无法正常使用的混凝土部分剔除并将其置换成新的混凝土或其他类似材料如聚合物、改性聚合物混凝土以及砂浆等。

3.5 电化学防护法

电化学防护法利用的是原电池原理，即通过在结构的所处环境内施加电场，以此起到一定的电化学作用，从而改变钢筋混凝土所处的环境，以完成防腐的预期。此方法几乎不受环境影响，已经产生裂缝的结构和新建的结构均可使用，适用范围广。

电化学防护法有三种最常用的方法，即碱性复原法、阴极防护法以及氯盐提取法。

3.6 仿生自愈合法

仿生自愈合法，顾名思义，是一种极为智能的新型裂缝处理方法，其原理是模仿生物组织的自愈机能，在传统的混凝土中加入含黏结剂的胶囊或液芯纤维等某些特殊成分，以此在混凝土内部形成类似生物神经系统的仿生自愈网络系统，这样就可以在混凝土出现裂缝时分泌出部分存储在其内部的黏结剂，从而达到及时封堵裂缝的目的。