混凝土建筑結(jié)構(gòu)裂縫原因及預(yù)防措施

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摘要：裂縫一直是伴隨著混凝土建筑結(jié)構(gòu)的最為常見(jiàn)的病害，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生著重大的安全隱患，危害著使用者的安全。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展對(duì)裂縫的控制要求也越來(lái)越嚴(yán)格，本文通過(guò)對(duì)混凝土建筑結(jié)構(gòu)常見(jiàn)裂縫的原因進(jìn)行分析，并提出了有效的預(yù)防技術(shù)措施。

關(guān)鍵詞：混凝土結(jié)構(gòu)；常見(jiàn)裂縫；裂縫原因；預(yù)防措施

混凝土是當(dāng)前建筑工程最常用的建筑材料，但是裂縫問(wèn)題在混凝土的使用中始終無(wú)法避免。要更好的解決裂縫問(wèn)題就要從混凝土的材料特性入手，找到裂縫產(chǎn)生的原因，對(duì)裂縫的控制要以預(yù)防為主，利用新技術(shù)新措施以提高混凝土的施工質(zhì)量，減少裂縫的產(chǎn)生。

1.混凝土裂縫的分類及形成成因

1.1干縮裂縫

混凝土澆筑完后要進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，當(dāng)養(yǎng)護(hù)結(jié)束后，水泥漿中水分會(huì)蒸發(fā)使混凝土產(chǎn)生干縮。混凝土內(nèi)外的水分蒸發(fā)量往往不同，就會(huì)導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生不同的變形以致產(chǎn)生干縮裂縫。混凝土外表面的水分蒸發(fā)較快變形大，內(nèi)部相對(duì)較慢變形較小，這樣產(chǎn)生的內(nèi)外表面干縮變形差，混凝土表面會(huì)產(chǎn)生拉應(yīng)力，從而產(chǎn)生裂縫。干縮裂縫多出現(xiàn)在混凝土的表面，為淺細(xì)裂縫，呈平行線狀或網(wǎng)狀，寬度多在0.05~0.2mm之間。干縮裂縫會(huì)使混凝土的抗?jié)B性降低，使鋼筋的銹蝕加快，不利于混凝土的耐久性。

1.2塑性收縮裂縫

塑性收縮裂縫一般在干熱或大風(fēng)天氣出現(xiàn)，受高溫或較大風(fēng)力的影響，會(huì)使混凝土表面過(guò)快失水，使混凝土體積不斷收縮，混凝土的強(qiáng)度無(wú)法抵抗本身收縮產(chǎn)生的應(yīng)力時(shí)，混凝土表面就會(huì)產(chǎn)生龜裂。塑性收縮裂縫多出現(xiàn)在暴露在空氣中的結(jié)構(gòu)構(gòu)件。塑性收縮裂縫較短的一般長(zhǎng)20~30cm，較長(zhǎng)的裂縫可達(dá)2~3m，寬1~5mm。

1.3溫度裂縫

溫度是引起混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的重要原因，溫度裂縫又可分內(nèi)部溫度引起的裂縫和外部溫度引起的裂縫。內(nèi)部溫度裂縫是因?yàn)楫?dāng)水泥與水進(jìn)行化合時(shí)，水泥水化熱產(chǎn)生的熱量會(huì)大量釋放出來(lái)，如果不及時(shí)將這些熱量弱化或者降低，在接下來(lái)的凝結(jié)過(guò)程中，溫度就會(huì)慢慢釋放，從而產(chǎn)生收縮力，當(dāng)拉應(yīng)力超過(guò)混凝土的抗拉強(qiáng)度極限時(shí)，混凝土表面就會(huì)產(chǎn)生裂縫。外部溫度裂縫主要是惡劣天氣造成的，高溫天氣或者低溫天氣，使外部環(huán)境溫度與混凝土內(nèi)部溫度產(chǎn)生較大溫差，產(chǎn)生收縮力，混凝土表面就會(huì)產(chǎn)生裂縫。溫度裂縫對(duì)大體積混凝土較為常見(jiàn)，裂縫寬度大小不一，受溫度變化影響較為明顯。

1.4結(jié)構(gòu)性裂縫

結(jié)構(gòu)性裂縫是由于混凝土澆筑施工或使用過(guò)程中，由于外界力量的傷害產(chǎn)生的，根據(jù)受力的不同又有不同的分類。荷載裂縫：混凝土結(jié)構(gòu)受到外力作用時(shí)混凝土內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生的拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力超過(guò)其極限抗拉強(qiáng)度時(shí)就會(huì)產(chǎn)生荷載裂縫。根據(jù)荷載類型不同荷載裂縫分為彎矩裂縫、剪切裂縫、扭矩裂縫等，彎矩裂縫是由于彎矩引起的，剪切裂縫是由于剪力（或彎矩剪力共同作用）引起的，扭矩裂縫是由于扭矩（或扭矩彎矩剪力共同作用）產(chǎn)生的。沉降裂縫：沉降裂縫是由于地基條件不利所致，如地基土質(zhì)松軟、不均勻，或回填土不實(shí)、浸水等使建筑物產(chǎn)生不均勻沉降，以及模板剛度不足，或施工時(shí)地基存在凍土，凍土化凍后產(chǎn)生不均勻沉降，也會(huì)產(chǎn)生沉降裂縫。地震裂縫：地震是建筑結(jié)構(gòu)較為重視的傷害原因。地震會(huì)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大的破壞力，這種結(jié)構(gòu)性裂縫，常常難以預(yù)料，如果一旦發(fā)生時(shí)重則無(wú)法避免，裂縫的開(kāi)裂程度也比較嚴(yán)重，應(yīng)加強(qiáng)預(yù)防傷害。施工裂縫：在施工過(guò)程中振動(dòng)棒振搗或者拆除保護(hù)膜敲打而產(chǎn)生的撞擊，造成的裂縫，這種裂縫造成的影響一般不嚴(yán)重，往往很難發(fā)現(xiàn)裂縫的存在或者存在的部位，注意施工設(shè)備的規(guī)范操作完全可以避免裂縫的產(chǎn)生。

1.5凍脹裂縫

冬季施工時(shí)，要加強(qiáng)混凝土表面的保溫措施，否則混凝土就會(huì)遭受凍害。表面被凍脹的混凝土解凍后，鋼筋的變形若不能同混凝土同時(shí)恢復(fù)就會(huì)產(chǎn)生表面裂縫。凍脹裂縫寬窄不一，一般沿鋼筋方向出現(xiàn)，如主筋、箍筋方向都會(huì)出現(xiàn)，。

1.6化學(xué)反應(yīng)引起的裂縫

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施工中的堿骨料反應(yīng)和使用中的鋼筋銹蝕都會(huì)引起其裂縫。混凝土內(nèi)部的堿骨料反應(yīng)會(huì)使內(nèi)部的活性骨料的體積增大，造成混凝土酥松、膨脹開(kāi)裂。在不良環(huán)境下有害物質(zhì)會(huì)沿保護(hù)層侵入混凝土內(nèi)使鋼筋產(chǎn)生銹蝕，鋼筋銹蝕后體積會(huì)膨脹產(chǎn)生拉力，導(dǎo)致混凝土脹裂，因此要根據(jù)環(huán)境不同合理選擇混凝土的鋼筋保護(hù)層厚度。

2.常見(jiàn)裂縫的預(yù)防措施

2.1干縮裂縫的防治

混凝土干縮的主要影響條件有：混凝土的水灰比、水泥的成分、水泥的用量、集料的性質(zhì)和用量、外加劑的用量等。混凝土攪拌和施工中的配合比要符合設(shè)計(jì)規(guī)定，要控制好混凝土的用水量，減少水泥及水的用量，可以摻加減水劑來(lái)控制用水量。做好混凝土的養(yǎng)護(hù)，可以在混凝土表面覆蓋塑料薄膜或者草墊、麻片等，混凝土表面要及時(shí)灑水或養(yǎng)護(hù)劑以保持其表面濕潤(rùn)。混凝土結(jié)構(gòu)中要每隔一定間距設(shè)置一條的收縮縫，減小變形拉應(yīng)力。長(zhǎng)期露天堆放的混凝土預(yù)制構(gòu)件，應(yīng)當(dāng)覆蓋并經(jīng)常適當(dāng)灑水養(yǎng)護(hù)。

2.2塑性收縮裂縫的防治

影響混凝土塑性收縮開(kāi)裂的主要因素有水灰比、凝結(jié)時(shí)間、環(huán)境溫度、相對(duì)濕度、風(fēng)速等。因此，要增加混凝土的和易性，可以采用摻加減水劑來(lái)控制水灰比，減少水泥及水的用量。養(yǎng)護(hù)好混凝土，澆筑混凝土之前先澆水均勻濕透基層和模板。混凝土終凝前表面應(yīng)一直保持濕潤(rùn)，覆蓋塑料薄膜或者潮濕的草墊、麻片等。冬季施工混凝土更容易產(chǎn)生塑性收縮裂縫，要做好混凝土的保溫，，并涂刷養(yǎng)護(hù)劑養(yǎng)護(hù)。

2.3溫度裂縫的防治

盡量選擇低熱量水泥，如硅酸鹽水泥、粉煤灰水泥、低熱水泥等，以減少水泥水化熱產(chǎn)生的熱量，減少水泥用量。控制水灰比，可以在在混凝土攪拌過(guò)程中加入高效減水劑，用來(lái)減少用水量。改善骨料級(jí)配或質(zhì)量，添加摻合劑等，合理配比水泥、砂石、水、骨料，用來(lái)吸收水泥水化熱量。施工時(shí)需掌握好振搗力度及頻率，減少振搗時(shí)因做功產(chǎn)生的熱量。大體積混凝土要加強(qiáng)溫度的監(jiān)控，及時(shí)采取冷卻、保護(hù)措施，拌和水摻加冰屑，降低水溫，對(duì)砂石噴涼水冷卻，降低混凝土澆灌溫度。合理安排工序，薄層澆注，均勻上升，以利散熱。預(yù)防混凝土外部溫度裂縫，就要控制好混凝土內(nèi)外溫差。混凝土澆筑后及時(shí)用草簾、塑料將混凝土與空氣隔絕，避免外界熱量傳遞到內(nèi)部。在混凝土表面覆蓋保溫措施,并適當(dāng)延長(zhǎng)養(yǎng)護(hù)和脫模時(shí)間，以防止混凝土表面降溫過(guò)快產(chǎn)生裂縫。

2.4結(jié)構(gòu)性裂縫的防治

混凝土結(jié)構(gòu)的施工要有正規(guī)的設(shè)計(jì)圖紙才能進(jìn)行，禁止僅憑經(jīng)驗(yàn)施工。并且要按設(shè)計(jì)用途使用，合理增加荷載。不得過(guò)早拆模，施工時(shí)構(gòu)件堆放不得超載，不得過(guò)于集中，確保混凝土結(jié)構(gòu)能夠承受上部荷載，防止荷載裂縫的出現(xiàn)。預(yù)應(yīng)力構(gòu)件要在合理的強(qiáng)度范圍內(nèi)施工，及時(shí)檢測(cè)裂縫的出現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)裂縫時(shí)要及時(shí)整改。減少沉降破壞要處理好地基，如果有軟土層時(shí)，上部結(jié)構(gòu)施工前應(yīng)對(duì)軟土層進(jìn)行處理，用砂石混凝土填筑軟土層然后進(jìn)行振搗碾壓，直到結(jié)實(shí)為止。在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中采用不同方法調(diào)整地基的不均勻變形，如調(diào)整基礎(chǔ)的埋置深度，改變墊層厚度，采用不同的地基強(qiáng)度等。地基條件不好是可以適當(dāng)加強(qiáng)基礎(chǔ)的剛度和強(qiáng)度。保證模板有足夠的強(qiáng)度和剛度，支撐牢固，并使地基受力均勻。施工地基中存在凍土?xí)r，搭設(shè)模板時(shí)要注意采取一定的預(yù)防措施。施工中施工方法要得當(dāng)，注意施工工藝，混凝土要凝結(jié)結(jié)實(shí)才能拆除保護(hù)膜，在拆除保護(hù)膜時(shí)用力輕輕敲打，不能用力過(guò)猛。

2.5凍脹裂縫的防治

混凝土冬期施工時(shí)，應(yīng)采用普通水泥，低水灰比，并摻加適量早強(qiáng)抗凍劑，對(duì)混凝土進(jìn)行蓄熱保溫或加熱養(yǎng)護(hù)，直至達(dá)到40%設(shè)計(jì)強(qiáng)度。

2.6化學(xué)反應(yīng)裂縫的防治

做好材料的選用，選用低堿水泥和，選用堿活性小的砂石骨料，選用合適的摻和料抑制堿骨料反應(yīng)和低堿或無(wú)堿的外加劑。混凝土澆筑、振搗要確保鋼筋保護(hù)層達(dá)到設(shè)計(jì)要求，以減少鋼筋的銹蝕。

3.混凝土裂縫的處理方法

3.1常用的混凝土裂縫處理方法

混凝土的裂縫應(yīng)根據(jù)裂縫的性質(zhì)和形成原因及時(shí)進(jìn)行處理，常用的裂縫處理方法有：表面修補(bǔ)法，灌漿、嵌逢封堵法，結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)法，電化學(xué)防護(hù)法，混凝土置換法，仿生自愈合法。

3.1.1表面修補(bǔ)法

表面修補(bǔ)法用于對(duì)對(duì)結(jié)構(gòu)承載能力影響較小的表面裂縫以及深進(jìn)裂縫的處理，修補(bǔ)方法簡(jiǎn)單容易掌握。處理措施是在裂縫的表面涂抹水泥漿、環(huán)氧膠泥或在混凝土表面涂刷油漆、瀝青等防腐材料，也可以在裂縫的表面粘貼玻璃纖維布等措施，防止混凝土的繼續(xù)開(kāi)裂。表面涂抹適應(yīng)于混凝土表面的淺細(xì)的裂縫，不再擴(kuò)展的裂縫，深度僅在混凝土保護(hù)層的細(xì)絲裂縫、不滲水的縫、不伸縮的裂縫等。表面貼補(bǔ)法適用于漏水位置難以確定的蜂窩麻面大面積漏水的防滲堵漏。

3.1.2灌漿、嵌逢封堵法

灌漿法是傳統(tǒng)的裂縫處理方法，效果很好，應(yīng)用范圍廣，主要適用于修補(bǔ)對(duì)結(jié)構(gòu)整體性有影響或有防滲要求的混凝土裂縫，從細(xì)微裂縫到大裂縫均可適用。它是將膠結(jié)材料利用壓力設(shè)備壓入進(jìn)混凝土的裂縫中，封堵住混凝土中的裂縫，使硬化后的膠結(jié)材料與混凝土形成一個(gè)整體。水泥漿、塑料油膏、甲基丙烯酸酯、丁基橡膠等為較為常用的膠結(jié)材料。也可使用剛性材料如聚合物水泥砂漿。

3.1.3結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)法

要保證混凝土結(jié)構(gòu)的性能就要對(duì)結(jié)構(gòu)使用過(guò)程中產(chǎn)生的裂縫及時(shí)進(jìn)行處理，以防止混凝土耐久性降低。結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)法是較為常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)性能處理方法。結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)中常用的方法包括斷面加固法、錨固加固法、預(yù)應(yīng)力法、粘貼鋼板加固、增設(shè)支點(diǎn)加固以及噴射混凝土補(bǔ)強(qiáng)加固等。補(bǔ)強(qiáng)處理完畢后要對(duì)混凝土裂縫處理效果作檢查，包括：修補(bǔ)材料試驗(yàn)；鉆心取樣試驗(yàn)；壓水試驗(yàn)；壓氣試驗(yàn)等，確保處理效果滿足要求。

3.1.4電化學(xué)防護(hù)法

控制鋼筋的銹蝕可以采用電化學(xué)防護(hù)法，即利用施加電場(chǎng)在介質(zhì)中的電化學(xué)作用，改變混凝土或鋼筋混凝土所處的環(huán)境狀態(tài)，以達(dá)到鈍化鋼筋防止其防腐的目的。化學(xué)防護(hù)法中常用的方法有：陰極防護(hù)法、氯鹽提取法、堿性復(fù)原法。

3.1.5混凝土置換法

處理?yè)p壞較為嚴(yán)重的混凝土結(jié)構(gòu)可以采用混凝土置換法。做法是先將損壞的混凝土剔除，然后再置換入新的混凝土或其他材料。普通混凝土或水泥砂漿、聚合物或改性聚合物混凝土或砂漿等是較為常用的置換材料。

3.1.6仿生自愈合法

仿生自愈合法是模仿生物組織對(duì)創(chuàng)傷部位的自我愈合機(jī)能，即體內(nèi)分泌某種物質(zhì)來(lái)愈合傷口，是新創(chuàng)的裂縫處理方法。將某些特殊物質(zhì)(如含粘結(jié)劑的液芯纖維或膠囊)加到混凝土中，在混凝土內(nèi)部形成如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)般的仿生自愈合功能，當(dāng)混凝土出現(xiàn)裂縫時(shí)會(huì)自動(dòng)分泌出液芯纖維使裂縫重新愈合。

3.2裂縫滲、漏的處理方法

當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)因?yàn)榱芽p原因出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象時(shí)，就要及時(shí)對(duì)滲漏部位進(jìn)行處理，確保結(jié)構(gòu)安全。結(jié)合混凝土滲、漏的特點(diǎn)、原因和結(jié)構(gòu)位置、滲漏程度、對(duì)結(jié)構(gòu)的影響，根據(jù)不同的形式可采取不同的堵漏辦法。常用的混凝土的堵漏的方法有：化學(xué)灌漿法、嵌縫堵漏法、堵封堵漏法、涂膜(布)堵漏法。

3.2.1化學(xué)灌漿堵漏

對(duì)貫通性裂縫，漏水較為嚴(yán)重且對(duì)結(jié)構(gòu)安全隱患較大的的部位，堵漏往往比較困難，可以采用化學(xué)灌漿堵漏。應(yīng)先確定出裂縫部位，做好處理裂縫堵漏方案。化學(xué)灌漿堵漏法是采取化學(xué)灌漿料與快速凝結(jié)水泥和無(wú)收縮水泥砂漿配合使用來(lái)解決混凝土裂縫，常用于線型摻、漏的部位處，能較好的達(dá)到堵漏效果。

3.2.2嵌縫堵漏法

混凝土表面只出現(xiàn)映水現(xiàn)象，在長(zhǎng)時(shí)間不處理，將會(huì)影響整個(gè)表面的美觀及室內(nèi)的使用效果時(shí)可以采用嵌縫堵漏法。

3.2.3堵封堵漏法

該方法主要是應(yīng)用在水下或地下混凝土在涌水的條件下的孔隙、孔洞和裂縫的快速封堵，處理較為困難處。常用處理材料叫快速堵漏劑（也有的稱為PBM聚合物）。

3.2.4涂膜(布)堵漏法

當(dāng)混凝土出現(xiàn)大面積滲水的情況時(shí)，主要是由于施工時(shí)振搗不密實(shí)形成的混凝土內(nèi)部不密實(shí)而造成，可以采用涂膜堵漏法來(lái)處理之。處理方法比較簡(jiǎn)單，將混凝土結(jié)構(gòu)物表面清理干凈，直接在其表面上進(jìn)行防水處理即可。

4.結(jié)束語(yǔ)

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展人們生活水平的不斷提高，對(duì)住宅居住環(huán)境和質(zhì)量提出、更高的要求。裂縫現(xiàn)象作為混凝土結(jié)構(gòu)中普遍存在的一種缺陷，影響建筑物的使用功能和使用安全。要對(duì)混凝土裂縫的部位、形成原因、危害程度等認(rèn)真分析，保證施工質(zhì)量以預(yù)防為主，對(duì)出現(xiàn)的裂縫采用合理的方法結(jié)合新技術(shù)和新材料進(jìn)行有效處理，確保建筑物和構(gòu)件安全、穩(wěn)定地工作。

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作者：許輝 單位：國(guó)華（射陽(yáng)）風(fēng)電有限公司