水泥混凝土裂縫的成因分析與預防措施及處理方法

       前言：水泥混凝土產生裂縫是目前工程建設中普遍存在的質量通病，社會對工程的質量要求越來越高，質量可靠，經(jīng)久耐用，外觀美觀。為此，在當前施工中如何克服水泥混凝土裂縫是一件非常重要的事，本文將對水泥混凝土裂縫的成因進行分析，并提出預防措施和處理方法。

　　水泥混凝土是土木工程中使用最廣泛、用量最多的一種混合材料,它具有許多優(yōu)點，但也存有一些弱點,如均勻性差、離散性大，容易產生裂縫，尤其以裂縫為突出。它是長期困擾著我們工程技術人員的頭痛問題。根據(jù)現(xiàn)場工程實踐，并經(jīng)長時間的觀察、總結，現(xiàn)談如下幾點與大家探討：

　　一、 混凝土裂縫的分類

　　混凝土裂縫是混凝土的一種常見病和多發(fā)病。病情絕大多數(shù)發(fā)生于施工階段，其原因復雜多變，為了分析其成因，試作如下大致分類：

　　從裂縫外觀可分成微觀裂縫和宏觀裂縫兩大類。

　　微觀裂縫是指肉眼看不到的、砼內部固有的一種裂縫，它是不連貫的。寬度一般在0.05mm以下，但是要比肉眼可見的即宏觀裂縫多得多。

　　這種砼本身固有的微觀裂縫，在荷載不超過設計規(guī)定的條件下，一般視為無害。用實體顯微鏡觀察、X射線或超聲波探測儀等物理檢驗手段都可鑒定出這種裂縫。另外一種最直接的方法就是用滲水觀察，一定壓力的水可以從砼內部的裂縫中滲透出來。

　　宏觀裂縫寬度在0.05mm以上，并且認為寬度小于0.2~0.3mm的裂縫是無害的，但是這里必須有個前提，即裂縫不再擴展，為最終寬度。

　　宏觀裂縫可分為以下幾種：

　　⑴收縮裂縫：在施工階段因水泥水化熱及外部氣溫的作用引起砼收縮而產生的裂縫。多為規(guī)則的條狀，很少交叉。常發(fā)生在結構變截面處，往往與受力鋼筋平行。收縮裂縫多發(fā)生在大體積砼中，梁、板、柱等小塊體構件，特別是預應力構件極少產生收縮裂縫。砼收縮裂縫危害較大，尤其是暴露在大氣中的構筑物，影響更大。如不加以防止，可能會造成嚴重后果。

　?、瞥d裂縫：砼構件超荷載使用時，造成變形、失穩(wěn)或因疲勞等原因產生裂縫。一般均發(fā)生在構件受彎矩最大的部位，成條狀，但分布不象收縮裂縫那樣均勻，擴展方向也相反，一般沿受力鋼筋垂直方向或斜向發(fā)展。產生超載裂縫的原因，往往是施工階段在構件上不適當?shù)厥┘邮┕ず奢d或者是上部建筑過早施工。另外，溫度應力影響也是原因之一。

　　⑶沉降裂縫：因地基差異沉降或構件接合不良、剪應力超過設計強度而產生的一種砼裂縫，多見于填土地基、樁基沉降不均勻的各種基礎與墻體。這種裂縫一般與地面垂直，或成30°~40°角方向發(fā)展，寬度因荷載大小而異，與成降值成比例。沉降裂縫危害極大，并且極難處理。因此必須在設計上采取有效措施，施工、使用中也要加強觀測、監(jiān)視。

　?、三斄蚜芽p：施工階段因配料、攪拌、澆筑、養(yǎng)護等各環(huán)節(jié)的操作不當均能產生，其中以養(yǎng)護環(huán)節(jié)為關鍵。裂縫成龜殼狀或散射狀，無規(guī)律，長度、寬度也不一致。

　?、墒杷闪芽p：砼澆筑時因下料不均，致使砼材料離析，或因漏振、過振而產生的疏松狀態(tài)裂縫。如果它延續(xù)到砼表面，當然容易發(fā)現(xiàn)，如果只產生在砼內部，則不能直接表現(xiàn)出來。這種疏松帶長度不等，視下料或振搗情況而異。

　　二、 裂縫的成因

　　砼裂縫成因很多，但可以主要歸納為以下幾點：

　?、彭诺氖湛s

　　收縮是砼的一個主要特性，對砼的性能有很大影響。由于收縮而產生的微觀裂縫一旦發(fā)展，則有可能引起結構物的開裂、變形甚至破壞。

　　⑵溫度應力

　　砼內的水泥在水化反應中散出大量熱量，使砼升溫，并與外部氣溫形成一定的溫差，從而產生溫度應力。其大小與溫差有關，并直接影響到砼的開裂及裂縫寬度。

　　⑶配筋不足

　　從實踐中觀察到，配筋間距大，配筋率小的砼結構開裂多，無筋砼比有筋砼開裂多。

　　⑷砼材料及配合比

　　配合比設計不當直接影響砼的抗拉強度，是造成砼開裂不可忽視的原因。配合比不當指水泥用量過大，水灰比大，含砂率不適當，骨料種類不佳，選用外加劑不當?shù)?，這幾個因素是互相關聯(lián)的。

　　有關試驗資料顯示：用水量不變時，水泥用量每增加10%，混凝土收縮增加5%;水泥用量不變時，用水量每增加10%，混凝土強度降低20%，混凝土與鋼筋的粘結力降低10%。

　?、绅B(yǎng)護條件

　　養(yǎng)護是使砼正常硬化的重要手段。養(yǎng)護條件對裂縫的出現(xiàn)有著關鍵的影響。在標準養(yǎng)護條件下，砼硬化正常，不會開裂，但只適用于試塊或是工廠的預制件生產， 現(xiàn)場施工中不可能擁有這種條件。但是必須注意到，現(xiàn)場砼養(yǎng)護越接近標準條件，砼開裂可能性就越小。

　?、适┕べ|量

　　砼澆筑施工中，振搗不均勻，或是漏振、過振等情況，會造成砼離析、密實度差、降低結構的整體強度。砼內部氣泡不能完全排除時，裂縫在鋼筋表面 泡則降低了砼與鋼筋的粘結力。鋼筋若受到過多振動，則水泥漿在鋼筋周圍密集，也將大大降低粘結力。

　　這些因素都會造成砼較大的收縮，致使砼微觀裂縫迅速擴展，形成宏觀裂縫。

　　三、 砼裂縫預防措施

　　根據(jù)砼裂縫成因，采取適當措施進行預防要比事后補救有效的多。也就是說采取以防為主的方法，歸納起來，可以從以下幾個方面著手：

　?、旁O計

　　在設計上要注意到那些容易開裂的部位，如深基與淺基、高低跨處等，應考慮到由于地基的差異沉降或結構原因而引起的薄弱環(huán)節(jié)，在設計中加以解決。在構件截面允許、配筋率不變而且澆筑方便的條件下，鋼筋直徑越細、間距越小則對預防開裂越有利。

　?、剖┕し桨?/p>

　　良好的施工方案與預防、控制裂縫有很大的關系。施工方案主要應確定一定澆筑量、施工縫間距、位置及構造、澆筑時間、運輸及振搗等。一次澆筑長度由垂直施工縫分割，最好是設置在變截面處或承受拉、剪、彎應力較小的部位。除控制一次澆筑厚度外，分層位置即水平施工縫留設位置也應加以注意，一般來說，因盡量留在變截面處，或遠離受拉鋼筋部位而設在砼的受壓區(qū)，確定澆筑時間的原則應盡量避開炎熱天氣和晝夜溫差大的日子。如果必須在夏季施工，則應采取材料降溫措施來控制砼入模溫度。

　　⑶施工質量

　　由于施工質量原因而產生的裂縫發(fā)生率在95%以上。如果在施工階段控制住了裂縫，則在使用階段開裂的可能性就很小了。因此，施工階段是裂縫預防的主要階段，在施工階段要注意以下幾個問題：首先砼要有合適的配合比，選擇合適的配合比，不僅要滿足強度要求、施工要求，還要從防止產生裂縫的需要出發(fā)。適當?shù)剡x擇好水灰比，在滿足強度要求的原則下，盡可能減少水泥用量。其次鋼筋的成型和模板安裝位置要準確、牢固，以免施工中變形。鋼筋上的污物和氧化鐵皮要清除，以免影響粘結力。第三是澆筑、振搗操作合理，特別是振搗操作技術，往往不被人們重視。過分地振搗對砼均勻性有害，振搗不足也不能保證砼應有的密實度，要恰到好處。

　?、瑞B(yǎng)護

　　養(yǎng)護的目的是使砼正常硬化，強度增長，不受或少受外界影響。技術關鍵是設法使砼溫度級慢慢下降到接近外界氣溫，縮小降溫過程中的溫差。以便減小溫度應力，阻力裂縫的產生。

　　常規(guī)養(yǎng)護方法是噴水，對一般砼結構，減小表面收縮，防止龜裂是可行的。大體積砼由于塊體內外溫度不一致，強度增長不同，常常是在強度增長慢的表面開裂，其養(yǎng)護就不能只滿足于用常規(guī)方法。具體說，盡量晚拆模，拆模后要立即覆蓋或及時回填，避開外界氣候的影響，養(yǎng)護期應以砼強度增長最快的階段為準，即7至28天，最好能長些。

　　四、 砼裂縫常見修補方法

　?、艍毫ψ{法修補裂縫

　　a.機械動力法：利用壓送設備（壓力0.2~0.4Mpa）將補縫漿液注入砼裂隙，達到閉塞的目的，該方法屬傳統(tǒng)方法，效果很好。

　　b.低壓注漿法：利用彈性補縫器將注縫膠注入裂縫，不用電力，十分方便效果也很理想。

　?、崎_槽填補法修補裂縫

　　沿砼裂縫開鑿成槽，用聚合物水泥砂漿將其填補封閉的方法稱為開槽填補修補法。適用于結構允許開槽而寬度較大但數(shù)量不多的裂縫，如墩臺或路面砼的裂縫。

　　⑶涂膜封閉法修補裂縫

　　在砼表面涂刷防水涂膜以封閉微細裂縫的修補方法稱涂膜封閉法，適用于寬度小于0.2mm的微細裂縫的修補。