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1、第四篇 混凝土裂缝的预防与处理一、前言混凝土是一种由砂石骨料、水泥、水及其他外加 材料混合而形成的非均质脆性材料。由于混凝土施工 和本身变形、约束等一系列问题，硬化成型的混凝土 中存在着众多的微孔隙、气穴和微裂缝，正是由于这 些初始缺陷的存在才使混凝土呈现出一些非均质的特 性。微裂缝通常是一种无害裂缝，对混凝土的承重、 防渗及其他一些使用功能不产生危害。但是在混凝土 受到荷载、温差等作用之后，微裂缝就会不断的扩展 和连通，最终形成我们肉眼可见的宏观裂缝，也就是 混凝土工程中常说的裂缝。 混凝土建筑和构件通常都是带缝工作的，由于裂缝的 存在和发展通常会使内部的钢筋等材料产生腐蚀，降 低钢筋混凝土
2、材料的承载能力、耐久性及抗渗能力， 影响建筑物的外观、使用寿命，严重者将会威胁到人 们的生命和财产安全。很多工程的失事都是由于裂缝 的不稳定发展所致。近代科学研究和大量的混凝土工 程实践证明，在混凝土工程中裂缝问题是不可避免的 ，在一定的范围内也是可以接受的，只是要采取有效 的措施将其危害程度控制在一定的范围之内。钢筋混 凝土规范也明确规定1：有些结构在所处的不同条件 下，允许存在一定宽度的裂缝。但在施工中应尽量采 取有效措施控制裂缝产生，使结构尽可能不出现裂缝 或尽量减少裂缝的数量和宽度，尤其要尽量避免有害 裂缝的出现，从而确保工程质量。 裂缝产生的原因 混凝土裂缝产生的原因很多，有变形引
3、起的裂缝：如温度变化、收缩、膨胀、 不均匀沉陷等原因引起的裂缝；有外载 作用引起的裂缝；有养护环境不当和化 学作用引起的裂缝等等。在实际工程中 要区别对待，根据实际情况解决问题。 二、 混凝土工程中常见裂缝及预防 1.干缩裂缝及预防干缩裂缝多出现在混凝土养护结束后的一段时间或是混凝土浇 筑完毕后的一周左右。水泥浆中水分的蒸发会产生干缩，且这 种收缩是不可逆的。干缩裂缝的产生主要是由于混凝土内外水 分蒸发程度不同而导致变形不同的结果：混凝土受外部条件的 影响，表面水分损失过快，变形较大，内部湿度变化较小变形 较小，较大的表面干缩变形受到混凝土内部约束，产生较大拉 应力而产生裂缝。相对湿度越低，水
4、泥浆体干缩越大，干缩裂 缝越易产生。干缩裂缝多为表面性的平行线状或网状浅细裂缝 ，宽度多在0.050.2mm之间，大体积混凝土中平面部位多见， 较薄的梁板中多沿其短向分布。干缩裂缝通常会影响混凝土的 抗渗性，引起钢筋的锈蚀影响混凝土的耐久性，在水压力的作 用下会产生水力劈裂影响混凝土的承载力等等。混凝土干缩主 要和混凝土的水灰比、水泥的成分、水泥的用量、集料的性质 和用量、外加剂的用量等有关。 主要预防措施 一是选用收缩量较小的水泥，一般采用中低热水泥和 粉煤灰水泥，降低水泥的用量。 二是混凝土的干缩受水灰比的影响较大，水灰比越大, 干缩越大，因此在混凝土配合比设计中应尽量控制好 水灰比的选用
5、，同时掺加合适的减水剂。 三是严格控制混凝土搅拌和施工中的配合比，混凝土 的用水量绝对不能大于配合比设计所给定的用水量。 四是加强混凝土的早期养护，并适当延长混凝土的养 护时间。冬季施工时要适当延长混凝土保温覆盖时间 ，并涂刷养护剂养护。五是在混凝土结构中设置合适 的收缩缝。 2.塑性收缩裂缝及预防 塑性收缩是指混凝土在凝结之前，表面因失水 较快而产生的收缩。塑性收缩裂缝一般在干热或大风 天气出现，裂缝多呈中间宽、两端细且长短不一，互 不连贯状态。较短的裂缝一般长2030cm，较长的 裂缝可达23，宽15mm。其产生的主要原因为 ：混凝土在终凝前几乎没有强度或强度很小，或者混 凝土刚刚终凝而强
6、度很小时，受高温或较大风力的影 响，混凝土表面失水过快，造成毛细管中产生较大的 负压而使混凝土体积急剧收缩，而此时混凝土的强度 又无法抵抗其本身收缩，因此产生龟裂。影响混凝土 塑性收缩开裂的主要因素有水灰比、混凝土的凝结时 间、环境温度、风速、相对湿度等等。 主要预防措施 一是选用干缩值较小早期强度较高的硅酸盐或普通硅 酸盐水泥。 二是严格控制水灰比，掺加高效减水剂来增加混凝土 的坍落度和和易性，减少水泥及水的用量。 三是浇筑混凝土之前，将基层和模板浇水均匀湿透。 四是及时覆盖塑料薄膜或者潮湿的草垫、麻片等，保 持混凝土终凝前表面湿润，或者在混凝土表面喷洒养 护剂等进行养护。五是在高温和大风天
7、气要设置遮阳 和挡风设施，及时养护。 3.沉陷裂缝及预防 沉陷裂缝的产生是由于结构地基土质不 匀、松软，或回填土不实或浸水而造成不均 匀沉降所致；或者因为模板刚度不足，模板 支撑间距过大或支撑底部松动等导致，特别 是在冬季，模板支撑在冻土上，冻土化冻后 产生不均匀沉降，致使混凝土结构产生裂缝 。此类裂缝多为深进或贯穿性裂缝，其走向 与沉陷情况有关，一般沿与地面垂直或呈30 45角方向发展，较大的沉陷裂缝，往往有 一定的错位，裂缝宽度往往与沉降量成正比 关系。裂缝宽度受温度变化的影响较小。地 基变形稳定之后，沉陷裂缝也基本趋于稳定 。 主要预防措施 一是对松软土、填土地基在上部结构施工前 应进行
8、必要的夯实和加固。 二是保证模板有足够的强度和刚度，且支撑 牢固，并使地基受力均匀。 三是防止混凝土浇灌过程中地基被水浸泡。 四是模板拆除的时间不能太早，且要注意拆 模的先后次序。 五是在冻土上搭设模板时要注意采取一定的 预防措施。4.温度裂缝及预防 温度裂缝多发生在大体积混凝土表面或温差变化较大地区 的混凝土结构中。混凝土浇筑后,在硬化过程中,水泥水化产生大 量的水化热，（当水泥用量在350550 kg/m3，每立方米混凝土 将释放出1750027500kJ的热量，从而使混凝土内部温度升达 70左右甚至更高）。由于混凝土的体积较大，大量的水化热 聚积在混凝土内部而不易散发，导致内部温度急剧上
9、升，而混 凝土表面散热较快，这样就形成内外的较大温差，较大的温差 造成内部与外部热胀冷缩的程度不同，使混凝土表面产生一定 的拉应力（实践证明当混凝土本身温差达到2526时，混 凝土内便会产生大致在10MPa左右的拉应力）。当拉应力超过 混凝土的抗拉强度极限时，混凝土表面就会产生裂缝，这种裂 缝多发生在混凝土施工中后期。在混凝土的施工中当温差变化 较大，或者是混凝土受到寒潮的袭击等，会导致混凝土表面温 度急剧下降，而产生收缩，表面收缩的混凝土受内部混凝土的 约束，将产生很大的拉应力而产生裂缝，这种裂缝通常只在混 凝土表面较浅的范围内产生。 温度裂缝的走向通常无一定规律，大面 积结构裂缝常纵横交错
10、；梁板类长度尺 寸较大的结构，裂缝多平行于短边；深 入和贯穿性的温度裂缝一般与短边方向 平行或接近平行，裂缝沿着长边分段出 现，中间较密。裂缝宽度大小不一，受 温度变化影响较为明显，冬季较宽，夏 季较窄。高温膨胀引起的混凝土温度裂 缝是通常中间粗两端细，而冷缩裂缝的 粗细变化不太明显。此种裂缝的出现会 引起钢筋的锈蚀，混凝土的碳化，降低 混凝土的抗冻融、抗疲劳及抗渗能力等 。 主要预防措施一是尽量选用低热或中热水泥，如矿渣水泥、粉煤灰水泥等。 二是减少水泥用量,将水泥用量尽量控制在450kg/m3以下。 三是降低水灰比，一般混凝土的水灰比控制在0.6以下。四是改善骨料级配，掺加粉煤灰或高效减水
11、剂等来减少水泥用 量,降低水化热。 五是改善混凝土的搅拌加工工艺，在传统的“三冷技术”的基础 上采用“二次风冷”新工艺，降低混凝土的浇筑温度。六是在混凝土中掺加一定量的具有减水、增塑、缓凝等作用的 外加剂，改善混凝土拌合物的流动性、保水性，降低水化热， 推迟热峰的出现时间。 七是高温季节浇筑时可以采用搭设遮阳板等辅助措施控制混凝 土的温升，降低浇筑混凝土的温度。主要预防措施八是大体积混凝土的温度应力与结构尺寸相关，混凝土结构尺 寸越大，温度应力越大，因此要合理安排施工工序，分层、分 块浇筑，以利于散热，减小约束。 九是在大体积混凝土内部设置冷却管道，通冷水或者冷气冷却 ，减小混凝土的内外温差。
12、 十是加强混凝土温度的监控，及时采取冷却、保护措施。 十一是预留温度收缩缝。 十二是减小约束，浇筑混凝土前宜在基岩和老混凝土上铺设 5mm左右的砂垫层或使用沥青等材料涂刷。 十三是加强混凝土养护，混凝土浇筑后，及时用湿润的草帘、 麻片等覆盖，并注意洒水养护，适当延长养护时间，保证混凝 土表面缓慢冷却。在寒冷季节，混凝土表面应设置保温措施， 以防止寒潮袭击。 十四是混凝土中配置少量的钢筋或者掺入纤维材料将混凝土的 温度裂缝控制在一定的范围之内。 5.化学反应引起的裂缝及预防 碱骨料反应裂缝和钢筋锈蚀引起的 裂缝是钢筋混凝土结构中最常见的由于 化学反应而引起的裂缝。 混凝土拌和后会产生一些碱性离子
13、 ，这些离子与某些活性骨料产生化学反 应并吸收周围环境中的水而体积增大， 造成混凝土酥松、膨胀开裂。这种裂缝 一般出现中混凝土结构使用期间，一旦 出现很难补救，因此应在施工中采取有 效措施进行预防。主要的预防措施 一是选用碱活性小的砂石骨料。 二是选用低碱水泥和低碱或无碱的外加 剂。 三是选用合适的掺和料抑制碱骨料反应 。6其他裂缝 由于混凝土浇筑、振捣不良或者是钢筋 保护层较薄，有害物质进入混凝土使钢 筋产生锈蚀，锈蚀的钢筋体积膨胀，导 致混凝土胀裂，此种类型的裂缝多为纵 向裂缝，沿钢筋的位置出现通常的预防措施 一是保证钢筋保护层的厚度。 二是混凝土级配要良好。 三是混凝土浇注要振捣密实。
14、四是钢筋表层涂刷防腐涂料。三、裂缝处理 裂缝的出现不但会影响结构的整体性和刚度 ，还会引起钢筋的锈蚀、加速混凝土的碳化 、降低混凝土的耐久性和抗疲劳、抗渗能力 。因此根据裂缝的性质和具体情况我们要区 别对待、及时处理，以保证建筑物的安全使 用。 混凝土裂缝的修补措施主要有以下一些 方法：表面修补法，灌浆、嵌逢封堵法，结 构加固法，混凝土置换法，电化学防护法以 及仿生自愈合法。 1.表面修补法 表面修补法是一种简单、常见的修补方法， 它主要适用于稳定和对结构承载能力没有影 响的表面裂缝以及深进裂缝的处理。通常的 处理措施是在裂缝的表面涂抹水泥浆、环氧 胶泥或在混凝土表面涂刷油漆、沥青等防腐 材料
15、，在防护的同时为了防止混凝土受各种 作用的影响继续开裂，通常可以采用在裂缝 的表面粘贴玻璃纤维布等措施。2.灌浆、嵌逢封堵法 灌浆法主要适用于对结构整体性有影响或有 防渗要求的混凝土裂缝的修补，它是利用压 力设备将胶结材料压入混凝土的裂缝中，胶 结材料硬化后与混凝土形成一个整体，从而 起到封堵加固的目的。常用的胶结材料有水 泥浆、环氧树脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等 化学材料。 嵌缝法是裂缝封堵中最常用的一种方法，它 通常是沿裂缝凿槽，在槽中嵌填塑性或刚性 止水材料，以达到封闭裂缝的目的。常用的 塑性材料有聚氯乙烯胶泥、塑料油膏、丁基 橡胶等等；常用的刚性止水材料为聚合物水 泥砂浆。3.结构加固法
16、 当裂缝影响到混凝土结构的性能时，就 要考虑采取加固法对混凝土结构进行处 理。结构加固中常用的主要有以下几种 方法：加大混凝土结构的截面面积、在 构件的角部外包型钢、采用预应力法加 固、粘贴钢板加固、增设支点加固以及 喷射混凝土补强加固等等。 4.混凝土置换法 混凝土置换法是处理严重损坏混凝 土的一种有效方法，此方法是先将损坏 的混凝土剔除，然后再置换入新的混凝 土或其他材料。常用的置换材料有：普 通混凝土或水泥砂浆、聚合物或改性聚 合物混凝土或砂浆。 5.电化学防护法 电化学防腐是利用施加电场在介质 中的电化学作用，改变混凝土或钢筋混 凝土所处的环境状态，钝化钢筋，以达 到防腐的目的。阴极防护法、氯盐提取 法、碱性复原法是化学防护法中常用而 有效的三种方法。这种方法的优点是防 护方法受环境因素的影响较小，适用钢 筋、混凝土的长期防腐，既可用于已裂 结构也可用于新建结构。
