浅论混凝土裂缝的成因与防治措施

浅论混凝土裂缝的成因与防治措施
徐纯光 杨有基

[关键词]混凝土裂缝；成因；防治措施
[论文摘要] 凝土的裂缝问题是一个普遍存在而又难于解决的工程实际问题，本文对混凝土工程中常见的一些裂缝问题进行了探讨分析，并针对具体情况提出了一些预防、处理措施。 

1 引言
随着社会的不断进步，国家不断加大对基础设施的投资，则混凝土广泛被应用于工业与民用建筑、交通工程、水利与海港工程等方面。然而,许多混凝土结构在建设与使用过程中出现了不同程度、不同形式的裂缝。这不仅影响结构物的外观,更危及结构物的正常使用和结构的耐久性，是一个迫切需要解决的技术难题。但是近代科学关于混凝土强度的细观研究表明结构物的裂缝是不可避免的,它是材料的一种特性。因此,科学地对待裂缝问题是在对裂缝进行分类、研究的基础上,采取有效的措施,将裂缝的有害程度控制在允许的范围内。本文将就混凝土结构中常见裂缝的成因、防治措施以及修补方法作一些浅要分析，供工程人员参考。 2混凝土裂缝产生的机理
混凝土是一种由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而成的非均质脆性材料，作为一种复合建筑材料，由于其组成材料的多样性以及各组成材料间物理及化学作用的多样化，致使混凝土的物理力学性能与很多因素有关。混凝土抗压性能良好而抗拉性能很差，抗拉强度只有抗压强度的1／8—1／20，，其极限拉伸变形很小，因而极易产生裂缝。通过现代仪器已经发现混凝土结构物受荷载以前，在硬化后的混凝土内部，存在着大量的微空隙、气穴和微裂缝，其分布有随机性。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，但是这些裂缝在外界荷载作用下或环境变化时会发展而形成可见宏观裂缝。
3混凝土常见裂缝产生的原因及防治措施
3.1水泥干缩产生的裂缝
干燥收缩裂缝多出现在混凝土养护结束后。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。干缩裂缝一般产生在表面很浅的位置,多沿构件短方向分布,呈平行线状或网状,严重时可贯穿整个构件截面。
主要预防措施：
(1)是选用收缩量较小安定性好的水泥，一般采用中低热水泥和粉煤灰水泥，降低水泥的用量。
(2)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，同时掺加适当的减水剂。
(3)是严格控制混凝土搅拌和施工中的配合比，严格控制用水量
(4)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，或涂刷养护剂养护。
(5)是在混凝土结构中设置合适的收缩缝。  　3.2　塑性收缩裂缝及预防  　　塑性收缩裂缝发生在混凝土塑性阶段,终凝之前，混凝土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。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：
(1)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。
(2)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。
(3)是浇筑混凝土之前，将基层和模板浇水均匀湿透。
(4)是养生措施及时跟上。
(5)是在高温和大风天气要设置遮阳和挡风设施。
3.3沉降引起的裂缝及预防 　　沉降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，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，其走向与沉降情况有关，一般沿与地面垂直或呈30°~45°角方向发展，裂缝宽度往往与沉降量成正比关系。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：
(1)对松软土、填土地基在上部结构施工前应进行必要的夯实和加固。
(2)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。
(3)防止混凝土浇筑过程中地基被水浸泡。
(4)模板拆除的时间按强制性条文规定的强度拆模，特别是大跨度、悬挑构件不能太早，且要注意拆模的先后次序。
3.4施工操作不当引起的裂缝 　　具体来说，较为普遍存在的因素包括：(1)施工中，在混凝土初凝阶段因模板振动、变形或移位会使结构产生裂缝。(2)加荷过早产生的裂缝。施工时因拆模过早，混凝土强度未达到设计要求而提前加荷，使构件过载而出现裂缝。(3)施工缝处理不好则可能在施工缝部位出现裂缝。(4)混凝土预制构件，在脱模、运输、堆放、起吊过程中因各种原因使构件受压区处于受拉状态，都可能使构件产生裂缝。 　　控制裂缝的措施： 　　(1)加强施工中钢筋、模板、混凝土配料、振捣的质量控制，确保构件中钢筋位置，正确安装支撑系统，混凝土强度达到要求。 　 (2)保证混凝土在早期尽可能少的产生收缩，可以通过控制好构件的湿润养护来实现。对于大体积混凝土，有条件时宜采用蓄水或流水养护，养护时间为14小时—28小时，为了确保混凝土的降温和保温工作宜在表面覆盖进行养护。以防止由于混凝土内外温差过大而引起的温度裂缝。 　　(3)正确掌握拆模时间，避免过早拆模。 　　(4)严格控制构件的临时堆载、运输，吊装时保证支承和吊点位置正确稳定。避免振动碰撞。
4.裂缝的处理
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。因此要根据裂缝的鉴定，以采取相应的措施。目前，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，结构加固法。 
4.1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、环氧树脂或在混凝土表面涂刷油漆、沥青等材料，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。  　　4.2 灌浆法  　　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，它是利用仪器设备将胶结材料压入结构混凝土的裂缝中，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、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等化学材料。 
4.3 结构加固法  　　当裂缝影响到混凝土结构的性能和安全时，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：，在构件的角部外包型钢、粘贴钢板加固、增设支点加固以及喷射混凝土补强加固。
5　结 语   虽然裂缝是一种人们可以接受的材料特征，但科学的要求应是将有害程度控制在允许范围内。如果不对其加以控制，严重时不仅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，控制这些裂缝除了广大工程建设人员在设计与施工方面采取相应措施外,也需要科研人员尽快地研制出能减少水泥收缩和水化热的高效材料,从而将裂缝问题降低到最小限度，保证建筑物和构件安全、稳定地工作。
　 　
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