混凝土裂縫
- 混凝土裂縫是由于混凝土結(jié)構(gòu)由于內(nèi)外因素的作用而產(chǎn)生的物理結(jié)構(gòu)變化，而裂縫是混凝土結(jié)構(gòu)物承載能力、耐久性及防水性降低的主要原因。混凝土裂縫常見處理方法有填充法、灌漿法、結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)法、混凝土置換法、電化學(xué)防護(hù)法等。
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混凝土裂縫處理
混凝土裂縫處理，是指采取科學(xué)的方法對混凝土裂縫進(jìn)行修復(fù)的技術(shù)。
混凝土裂縫一般有三種狀態(tài)：靜止裂縫，活動裂縫，正在發(fā)展的裂縫?；炷亮芽p處理方法的選擇一般要考慮的因素：判斷裂縫是活動的還是靜止的；修補(bǔ)的主要目的是什么？是減少過多的滲漏、使裂縫處完全水；是否需要加固處理；裂縫產(chǎn)生的主要原因是什么；裂縫未來的變化（數(shù)值和方向）如何。
常見的混凝土裂縫處理的基本原理、要點：
樹脂灌注法 環(huán)氧樹脂是最常見的裂縫灌注材料。它具有較高的機(jī)械強(qiáng)度，并能抵抗混凝土所遇到的大多數(shù)化學(xué)侵蝕，樹脂可以灌入到0.05㎜的裂縫。除某些特殊的環(huán)氧樹脂之外，當(dāng)裂縫是活動的、有滲漏的、不能干透的或者裂縫數(shù)量極多時，通常不易采用樹脂灌注法。北京冶建工程裂縫處理中心開發(fā)的具有國際領(lǐng)先水平的工程師自動低壓灌漿技術(shù)是樹脂灌注法的最佳工法之一。
聚合物浸入法
2.1重力滲入法 低粘度的液態(tài)樹脂可用來密封路面、橋面的不小于0.1㎜的裂縫。將樹脂涂刷到表面上，或者在水平表面上沿裂縫構(gòu)筑臨時的圍堤，使樹脂溢于裂縫表面。
2.2 真空滲入法 更適合封閉多重?zé)o規(guī)則表面裂縫。先將裂縫表面密封，抽去真空，使裂縫中和孔隙中的空氣全部排除。再在大氣壓力下用純環(huán)氧樹脂漿料注入裂縫表面中。
3.釘合法 當(dāng)必須恢復(fù)主裂縫斷面的抗拉強(qiáng)度時，使用釘合法比較適宜。特別比較適宜在不會損壞周圍結(jié)構(gòu)的場合下用來鎖閉活動裂縫。用相對薄而長的金屬“縫合U型釘”跨過裂縫嵌入事先開好的槽溝中，用無收縮砂漿或者環(huán)氧樹脂基粘合劑來固定。
4.表面封閉法 這是最簡單和最普通的裂縫修補(bǔ)方法。用于修補(bǔ)對結(jié)構(gòu)影響不大的靜止裂縫，通過密封裂縫來防止水汽、化學(xué)物質(zhì)和二氧化碳的侵入。
5.灌漿法
5.1普通水泥灌漿 大體積水壩、厚混凝土墻、或者水工結(jié)構(gòu)的巖石基礎(chǔ)上的裂縫，有時通過注入硅酸鹽水泥砂漿來密閉。
5.2聚合物灌注 基于氨基甲酸乙酯或者丙烯酰胺聚合物的灌漿料，和水反應(yīng)后形成固態(tài)沉淀物或泡沫材料，起到封閉裂縫的作用。可在潮濕環(huán)境中使用。
6.鉆孔嵌塞法 這種方法通常用來灌注墻體中的裂縫。如果要求密封防水，孔中應(yīng)填入柔性瀝青來代替砂漿；如果灌注栓塞的作用比較重要，孔中則要灌注環(huán)氧樹脂。
7.柔性密封法 通常將活動裂縫轉(zhuǎn)變?yōu)檫\(yùn)動節(jié)縫是比較適宜的辦法。沿裂縫邊緣開一凹槽并填入適當(dāng)?shù)娜嵝圆牧?。?jié)縫底部使用隔離層。
8.粘貼法 當(dāng)運(yùn)動不止作用于一個平面時，或者過度的運(yùn)動已超過一個普通尺寸的凹槽所允許的范圍時，或者不可以切割出槽時可使用這個方法。用柔性的密封帶蓋住裂縫，僅將帶的邊緣部分粘住。
9.附加鋼筋法
9.1普通鋼筋 首先將裂縫密閉，然后貫穿裂縫平面大約90°的方向鉆孔，將環(huán)氧樹脂注入孔內(nèi)，再將鋼筋插入孔中使之粘合成整體。
9.2外部施加預(yù)應(yīng)力 通過后張法施加應(yīng)力，來加強(qiáng)結(jié)構(gòu)件的主要部分或者封閉裂縫。
10.干嵌填法 用手工將低水灰比的砂漿連續(xù)嵌入裂縫，形成與原有混凝土結(jié)構(gòu)緊密連接的密實砂漿。先在裂縫表面開槽，大約25㎜寬、25㎜深，清理后涂刷界面劑、連續(xù)嵌入低水灰比的砂漿。
11.迭合面層法 當(dāng)結(jié)構(gòu)表面存在大量的裂縫，而且采用其它辦法單獨處理各個裂縫過于昂貴時，用這個方法來密閉、覆蓋（不是修復(fù)）裂縫非常有效。對于偶然出現(xiàn)大面積網(wǎng)狀裂縫使用該法很有效。
12.自閉合法 混凝土依靠自身合攏裂縫稱為“自閉合”，這是在存在濕氣并且沒有拉應(yīng)力作用時發(fā)生的一種現(xiàn)象。機(jī)理：由于周圍空氣和水中存在二氧化碳，使水泥漿中的氫氧化鈣發(fā)生碳化作用，結(jié)果碳酸鈣和氫氧化鈣晶體在裂縫內(nèi)析出并生長。晶體組合交織產(chǎn)生一種機(jī)械粘接作用，又被鄰近晶體之間以及晶體和水泥漿及骨料表面間的化學(xué)粘接作用所增強(qiáng)，最后混凝土裂縫部位的抗拉強(qiáng)度得到一定的恢復(fù)，裂縫也被密閉了。主要用于修補(bǔ)潮濕環(huán)境的結(jié)構(gòu)，。整個自閉合時期的水飽和必須連續(xù)保持。
13.涂層及其它表面處理法 修復(fù)開裂的混凝土結(jié)構(gòu)可以使用范圍很廣的表面浸漬密封劑和涂料。如果混凝土開裂已經(jīng)穩(wěn)定，則可通過涂料獲得成功地修補(bǔ)。但不適合低溫區(qū)域操作。
表面涂抹和表面貼補(bǔ)法表面涂抹適用范圍是漿材難以灌入的細(xì)而淺的裂縫，深度未達(dá)到鋼筋表面的發(fā)絲裂縫，不漏水的縫，不伸縮的裂縫以及不再活動的裂縫。表面貼補(bǔ)（土工膜或其它防水片）法適用于大面積漏水（蜂窩麻面等或不易確定具體漏水位置、變形縫）的防滲堵漏
用修補(bǔ)材料直接填充裂縫，一般用來修補(bǔ)較寬的裂縫，作業(yè)簡單，費(fèi)用低。寬度小于0.3mm，深度較淺的裂縫、或是裂縫中有充填物，用灌漿法很難達(dá)到效果的裂縫、以及小規(guī)模裂縫的簡易處理可采取開V型槽，然后作填充處理。
此法應(yīng)用范圍廣，從細(xì)微裂縫到大裂縫均可適用，處理效果好。利用壓送設(shè)備（壓力0.2~0.4Mpa）將補(bǔ)縫漿液注入砼裂隙，達(dá)到閉塞的目的，該方法屬傳統(tǒng)方法，效果很好。也可利用彈性補(bǔ)縫器將注縫膠注入裂縫，不用電力，十分方便效果也很理想。
因超荷載產(chǎn)生的裂縫、裂縫長時 間不處理導(dǎo)致的混凝土耐久性降低、火災(zāi)造成的裂縫等影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度可采取結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)法。
混凝土置換法是處理嚴(yán)重?fù)p壞混凝土的一種有效方法，此方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。常用的置換材料有：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。
電化學(xué)防腐是利用施加電場在介質(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)，鈍化鋼筋，以達(dá)到防腐的目的。陰極防護(hù)法、氯鹽提取法、堿性復(fù)原法是化學(xué)防護(hù)法中常用而有效的三種方法。這種方法的優(yōu)點是防護(hù)方法受環(huán)境因素的影響較小，適用鋼筋、混凝土的長期防腐，既可用于已裂結(jié)構(gòu)也可用于新建結(jié)構(gòu)。
仿生自愈合法是一種新的裂縫處理方法，它模仿生物組織對受創(chuàng)傷部位自動分泌某種物質(zhì)，而使創(chuàng)傷部位得到愈合的機(jī)能，在混凝土的傳統(tǒng)組分中加入某些特殊組分(如含粘結(jié)劑的液芯纖維或膠囊)，在混凝土內(nèi)部形成智能型仿生自愈合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，當(dāng)混凝土出現(xiàn)裂縫時分泌出部分液芯纖維可使裂縫重新愈合。
一 混凝土裂縫產(chǎn)生的原因分析
1 塑性收縮裂縫
塑性裂縫多在新澆注的混凝土構(gòu)件暴露于空氣中的上表面出現(xiàn)，塑性收縮是指混凝土在凝結(jié)之前，表面因失水較快而產(chǎn)生的收縮。塑性收縮裂縫一般在干熱或大風(fēng)天氣出現(xiàn)，裂縫多呈中間寬、兩端細(xì)且長短不一，互不連貫狀態(tài)，較短的裂縫一般長20～30cm，較長的裂縫可達(dá)2～3m，寬1～5mm。
塑性裂縫產(chǎn)生的主要原因為：混凝土在終凝前幾乎沒有強(qiáng)度或強(qiáng)度很小，或者混凝土剛剛終凝而強(qiáng)度很小時，受高溫或較大風(fēng)力的影響，混凝土表面失水過快，造成毛細(xì)管中產(chǎn)生較大的負(fù)壓而使混凝土體積急劇收縮，而此時混凝土的強(qiáng)度又無法抵抗其本身收縮，因此產(chǎn)生龜裂。影響混凝土塑性收縮開裂的主要因素有水灰比、混凝土的凝結(jié)時間，環(huán)境溫度、風(fēng)速、相對濕度等等。
2 沉降收縮裂縫
沉陷裂縫的產(chǎn)生是由于結(jié)構(gòu)地基土質(zhì)不勻、松軟或回填土不實或浸水而造成不均勻沉降所致，或者因為模板剛度不足，模板支撐間距過大或支撐底部松動等導(dǎo)致，特別是在冬季，模板支撐在凍土上，凍土化凍后產(chǎn)生不均勻沉降，致使混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫。此類裂縫多為深進(jìn)或貫穿性裂縫，裂縫呈梭形，其走向與沉陷情況有關(guān)，一般沿與地面垂直或呈30～45度角方向發(fā)展，較大的沉陷裂縫，往往有一定的錯位，裂縫寬度往往與沉降量成正比關(guān)系。裂縫寬度0.3～0.4mm，受溫度變化的影響較小。地基變形穩(wěn)定之后，沉陷裂縫也基本趨于穩(wěn)定。
3 溫度裂縫
溫度裂縫多發(fā)生在大體積混凝土表面或溫差變化較大地區(qū)的混凝土結(jié)構(gòu)中?；炷翝仓螅谟不^程中，水泥水化產(chǎn)生大量的水化熱，(當(dāng)水泥用量在350-550kg/m3，每立方米混凝土將釋放出17500-27500kJ的熱量，從而使混凝土內(nèi)部溫度升達(dá)70℃左右甚至更高)。由于混凝士的體積較大，大量的水化熱聚積在混凝土內(nèi)部而不易散發(fā)，導(dǎo)致內(nèi)部溫度急劇上升，而混凝土表面散熱較快，這樣就形成內(nèi)外的較大溫差，較大的溫差造成內(nèi)部與外部熱脹冷縮的程度不同，使混凝土表面產(chǎn)生一定的拉應(yīng)力。當(dāng)拉應(yīng)力超過混凝土的抗拉強(qiáng)度極限時，混凝士表面就會產(chǎn)生裂縫，這種裂縫多發(fā)生在混凝土施工中后期。
在混凝土的施工中當(dāng)溫差變化較大，或者是混凝土受到寒潮的襲擊等，會導(dǎo)致混凝土表面溫度急劇下降，而產(chǎn)生收縮，表面收縮的混凝土受內(nèi)部混凝土的約束，將產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力而產(chǎn)生裂縫，這種裂縫通常只在混凝土表面較淺的范圍內(nèi)產(chǎn)生。溫度裂縫的走向通常無一定規(guī)律，大面積結(jié)構(gòu)裂縫?？v橫交錯。梁板類長度尺寸較大的結(jié)構(gòu)，裂縫多平行于短邊，深入和貫穿性的溫度裂縫一般與短邊方向平行或接近平行，裂縫沿著長邊分段出現(xiàn)，中間較密。裂縫寬度大小不一。受溫度變化影響較為明顯，冬季較寬，夏季較窄。高溫膨脹引起的混凝土溫度裂縫是通常中間粗兩端細(xì)，而冷縮裂縫的粗細(xì)變化不太明顯，此種裂縫的出現(xiàn)會引起鋼筋的銹蝕，混凝土的碳化。降低混凝土的抗凍融、抗疲勞及抗?jié)B能力等。
混凝土結(jié)構(gòu)成型后，沒有及時覆蓋，表面水分散失快，體積收縮大，而混凝土內(nèi)部濕度變化小，收縮也小，因而表面收縮變形受到內(nèi)部混凝土的約束，出現(xiàn)拉應(yīng)力，引起混凝土表面的收縮。溫度裂縫的走向通常無一定規(guī)律，大面積結(jié)構(gòu)裂縫?？v橫交錯，梁板類長度尺寸較大的結(jié)構(gòu)，裂縫多平行于短邊。深入和貫穿性的溫度裂縫一般與短邊方向平行或接近平行，裂縫沿著長邊分段出現(xiàn)，中間較密。裂縫寬度大小不一，受溫度變化影響較為明顯，冬季較寬，夏季較窄。高溫膨脹引起的混凝土溫度裂縫是通常中間粗兩端細(xì)，而冷縮裂縫的粗細(xì)變化不太明顯。此種裂縫的出現(xiàn)會引起鋼筋的銹蝕，混凝土的碳化，降低混凝土的抗凍融、抗疲勞及抗?jié)B能力等。
二 裂縫的防治措施
1 混凝土配合比設(shè)計時，在保證混凝土具有良好工作性的情況下，應(yīng)盡可能的降低混凝土的單位用水量。
2 增配構(gòu)造筋提高抗裂性能，配筋應(yīng)采用小直徑、小間距。全截面的配筋率應(yīng)在0.3～0.5%之間。
3 避免結(jié)構(gòu)突變產(chǎn)生應(yīng)力集中，在易產(chǎn)生應(yīng)力集中的薄弱環(huán)節(jié)采取加強(qiáng)措施。
4 在易裂的邊緣部位設(shè)置暗粱，提高該部位的配筋率。提高混凝土的極限拉伸。
5 在結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)充分考慮施工時的氣候特征，合理設(shè)置后澆縫，在正常施工條件下．后澆縫間距20-30m。保留時間一般不小于60天。如不能預(yù)測施工時的具體條件，也可臨時根據(jù)具體情況作設(shè)計變更。
6 嚴(yán)格控制混凝土原材料的的質(zhì)量和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，選用低水化熱水泥，粗細(xì)骨料的含泥量應(yīng)盡量減少(1～1.5%以下)。
7 控制混凝土的水灰比，減少混凝土的坍落度，合理摻加塑化劑和減水劑。
8 采用綜合措施，控制混凝土初始溫度、混凝土溫度和溫度變化。引起溫差裂縫澆筑時間盡量安排在夜間，最大限度降低混凝土的初凝溫度。白天施工時要求在沙、石堆場搭設(shè)簡易遮陽裝置，或用濕麻袋覆蓋，必要時向骨料噴冷水?；炷帘盟蜁r，在水平及垂直泵管上加蓋草袋，并噴冷水。
9 根據(jù)工程特點，可以利用混凝土后期強(qiáng)度，這樣可以減少用水量，減少水化熱和收縮。
補(bǔ)償收縮混凝土技術(shù)。
高強(qiáng)混凝土．應(yīng)盡量使用中熱微膨脹水泥，摻超細(xì)礦粉和膨脹劑，使用高效減水劑。通過試驗摻入粉煤灰，摻量15%-50%。
土木建筑工程，以混凝土結(jié)構(gòu)占主導(dǎo)地位，混凝土結(jié)構(gòu)由于內(nèi)外因素的作用不可避免地存在裂縫，而裂縫是混凝土結(jié)構(gòu)物承載能力、耐久性及防水性降低的主要原因。
求論文補(bǔ)充，混凝土裂縫現(xiàn)狀。和 。混凝土裂縫的危害。
1.現(xiàn)狀 混凝土因其取材廣泛, 價格低廉,抗扭強(qiáng)度高, 可澆筑成各種形狀, 且不易風(fēng)化, 養(yǎng)護(hù)費(fèi)用低,同其他( 鋼材、玻璃、磚、瓦、塑料)材料相比能源消耗少, 環(huán)境污染少,維修費(fèi)用低等因...
混凝土；橋梁裂縫混凝土裂縫經(jīng)常困擾著橋梁工程技術(shù)人員。其實只要采取一定的措施是可以克服和控制的，本文就橋梁在建造和使用中的常見病及多發(fā)病“裂縫”，進(jìn)行一些探討。 ...
關(guān)鍵看裂縫度的大小，小的可以抹面找補(bǔ)，大的鑿除，用高標(biāo)號砼，或環(huán)氧砂漿補(bǔ)強(qiáng)。
優(yōu)先選用低水化熱的礦渣水泥拌制混凝土，并適當(dāng)使用緩凝減水劑；
在保證混凝土設(shè)計強(qiáng)度等級的前提下，適當(dāng)降低水灰比，減少水泥用量；
降低混凝土的入模溫度，控制混凝土內(nèi)外的溫差（當(dāng)無設(shè)計要求時，控制在25℃以內(nèi)）；
及時對混凝土覆蓋保溫、保濕；
在拌合混凝土?xí)r可摻入適量的微膨脹劑或膨脹水泥，使混凝土得到補(bǔ)償收縮，減少混凝土的溫度應(yīng)力；
設(shè)置后澆縫，當(dāng)大體積混凝土平面尺寸過大時，可以適當(dāng)設(shè)置后澆縫，以減小外應(yīng)力和溫度應(yīng)力；
大體積混凝土可采用二次抹面工藝，減少表面收縮裂縫。
1、對于寬度小于0.2mm的混凝土表層微細(xì)獨立裂縫，采用建固JGN環(huán)氧樹脂結(jié)構(gòu)膠直接密閉。
2、對于寬度大于0.2mm的獨立貫通裂縫，采用壓力灌注結(jié)構(gòu)膠的方法進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，同時沿受拉方向或垂直于裂縫方向粘貼在要補(bǔ)強(qiáng)的結(jié)構(gòu)上，形成一個新的復(fù)合體，使增強(qiáng)粘貼材料與原有鋼筋混凝土共同受力增大結(jié)構(gòu)的抗裂或抗剪能力，提高結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度、抗裂性和延伸性?！〕Ｓ糜诟仔扪a(bǔ)的工字梁可以抵擋136~181kN的拉力，避免墻體彎曲，而10cm寬的碳纖維條可接受8至10倍這樣的壓力，其厚度只要3.2mm。
用碳纖維修補(bǔ)房屋裂縫有以下優(yōu)點：
a、重量輕，厚度薄，基本不增加結(jié)構(gòu)自重及截面尺寸。
b、適用面廣，靈活性強(qiáng)，可用于各種類型和形狀的結(jié)構(gòu)構(gòu)件加固。
c、施工方便快捷，不需要大型機(jī)具，沒有濕作業(yè)，無需動火，無需其他固定措施，不受原結(jié)構(gòu)形狀限制。
d、高耐久性，由于不會生銹，非常適合在高酸、堿、鹽及大氣腐蝕壞境中使用。
1．地基約束系數(shù)
（1）單純地基阻力系數(shù)Cx1（N/mm），查附表6
單純地基阻力系數(shù)Cx1（N/mm） 表6
| 土質(zhì)名稱 |
承載力（kN/m） |
Cx1推薦值 |
| 軟粘土 |
80~150 |
0.01~0.03 |
| 砂質(zhì)粘土 |
250~400 |
0.03~0.06 |
| 堅硬粘土 |
500~800 |
0.06~0.10 |
| 風(fēng)化巖石和低強(qiáng)度素混凝土 |
5000~10000 |
0.60~1.00 |
| C10以上配筋混凝土 |
5000~10000 |
1.00~1.50 |
（2）樁的阻力系數(shù)
Cx2=Q/F （10）
式中 Cx2——樁的阻力系數(shù)（N/mm）；
Q——樁產(chǎn)生單位位移所需水平力（N/mm）；
當(dāng)樁與結(jié)構(gòu)鉸接時 Q=2E·I〔KnD/（4E·I）]
當(dāng)樁與結(jié)構(gòu)固接時 Q=4E·I[KnD/（4E·I）]
E——樁混凝土的彈性模量（N/mm）；
I——樁的慣性矩（mm）；
Kn——地基水平側(cè)移剛度，取1×10（N/mm）；
D——樁的直徑或邊長（mm）；
F——每根樁分擔(dān)的地基面積（mm）。
（3）大體積混凝土瞬時彈性模量
E（t）=E0（1－e） （11）
式中 E（t）——齡期混凝土彈性模量（N/mm）；
E0——28d混凝土彈性模量（N/mm），查附表7；
混凝土常用數(shù)據(jù) 表7
| 強(qiáng)度等級 |
彈性模量E （×10N/mm） |
強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（N/mm） |
強(qiáng)度設(shè)計值（N/mm） |
||
| 軸心抗壓fck |
抗拉ftk |
軸心抗壓fc |
抗拉ft |
||
| C7.5 |
1.45 |
5 |
0.75 |
3.7 |
0.55 |
| C10 |
1.75 |
6.7 |
0.90 |
5 |
0.65 |
| C15 |
2.20 |
10 |
1.20 |
7.5 |
0.90 |
| C20 |
2.55 |
13.5 |
1.50 |
10 |
1.10 |
| C25 |
2.80 |
17 |
1.75 |
12.5 |
1.30 |
| C30 |
3.00 |
20 |
2.00 |
15 |
1.50 |
| C35 |
3.15 |
23.5 |
2.25 |
17.5 |
1.65 |
| C40 |
3.25 |
27 |
2.45 |
19.5 |
1.80 |
| C45 |
3.35 |
29.5 |
2.60 |
21.5 |
1.90 |
| C50 |
3.45 |
32 |
2.75 |
23.5 |
2.00 |
| C55 |
3.55 |
34 |
2.85 |
25 |
2.10 |
| C60 |
3.60 |
36 |
2.95 |
26.5 |
2.20 |
e——常數(shù)，取2.718；
t——齡期（d）。
（4）地基約束系數(shù)
β（t）=（Cx1 Cx2）/h·E（t） （12）
式中 β（t）——t齡期地基約束系數(shù)（1/mm）；
h——混凝土實際厚度（mm）；
Cx1——單純地基阻力系數(shù)（N/mm），查表6；
Cx2——樁的阻力系數(shù)（N/mm）；
E（t）——t齡期混凝土彈性模量（N/mm）。 2100433B
混凝土裂縫
混凝土裂縫
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第 21卷 第 5期 Vol 1 2 1 No 1 5 材 料 科 學(xué) 與 工 程 學(xué) 報 Journalof Materials Science& Engineering 總第 8 5期 Oct . 20 0 3 文章編號 :10042793X( 2003) 0520727204 收稿日期 :2003202228 ;修訂日期 :2003203231 作者簡介 :朱耀臺 (1980 - ) ,男 ,浙大在讀碩士研究生 . 混凝土裂縫成因與防治措施研究 朱耀臺 ,詹樹林 (浙江大學(xué)建筑工程學(xué)院 ,浙江 杭州 310027) 【摘 要】 目前混凝土裂縫問題倍受關(guān)注 ,本文在對混凝土裂縫進(jìn)行分類的基礎(chǔ)上 ,分析了不同裂縫的形成 原因 ,并提出了裂縫防治的措施及處理方法 。 【關(guān)鍵詞】 混凝土裂縫 ;形成原因 ;防治措施 中圖分類號 :TU52 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 :A
混凝土裂縫等級
混凝土裂縫等級
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一.允許標(biāo)準(zhǔn)（見混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范 GB 50010-2002 第 3.3.4 條，詳如下） 第 3.3.4 條 結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)類別和本規(guī)范表 3.4.1 規(guī)定的環(huán)境類別，按表 3.3.4 的規(guī)定選用不同的裂 縫控制等級及最大裂縫寬度限值 ωlim. 結(jié)構(gòu)構(gòu)件的裂縫控制等級及最大裂縫寬度限值 表 3.3.4 環(huán)境類別 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu) 預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu) 裂縫控制等級 ω lim(mm) 裂縫控制等級 ω lim(mm) 一 三 0.3(0.4) 三 0.2 二 三 0.2 二 - 三 三 0.2 一 - 注： 1 表中的規(guī)定適用于采用熱軋鋼筋的鋼筋混凝土構(gòu)件和采用預(yù)應(yīng)力鋼絲，鋼絞線及熱處理鋼筋的預(yù)應(yīng)力混 凝土構(gòu)件；當(dāng)采用其他類別的鋼絲或鋼筋時，其裂縫控制要求可按專門標(biāo)準(zhǔn)確定； 2 對處于年平均相對濕度小于 60%地區(qū)一類環(huán)境下的受彎構(gòu)件， 其最大裂縫寬度
【學(xué)員問題】混凝土裂縫的成因、預(yù)防及處理？
【解答】一、砼裂縫的種類及成因
1.干縮裂縫
干縮裂縫多出現(xiàn)在混凝土養(yǎng)護(hù)結(jié)束后的一段時間或是混凝土澆筑完畢后的一周左右。水泥砂漿中水分的蒸發(fā)會產(chǎn)生干縮，且這種收縮是不可逆的。干縮裂縫的產(chǎn)生主要是由于混凝土內(nèi)外水分蒸發(fā)程度不同而導(dǎo)致變形不同的結(jié)果。干縮裂縫多為表面性的平行線狀或網(wǎng)狀淺細(xì)裂縫，寬度多在0.05～0.2mm之間，大體積混凝土中平面部位多見，較薄的梁板中多沿其短向分布?；炷粮煽s主要和混凝土的水灰比、水泥的成分、水泥的用量、集料的性質(zhì)和用量、外加劑的用量等有關(guān)。
2.塑性收縮裂縫
塑性收縮是指混凝土在凝結(jié)之前，表面因失水較快而產(chǎn)生的收縮。塑性收縮裂縫一般在干熱或大風(fēng)天氣出現(xiàn)，裂縫多呈中間寬兩端細(xì)且長短不一、互不連貫狀態(tài)。其產(chǎn)生的主要原因為：混凝土在終凝前幾乎沒有強(qiáng)度或強(qiáng)度很小，或者混凝土剛剛終凝而強(qiáng)度很小時，受高溫或較大風(fēng)力的影響，混凝土表面失水過快，造成毛細(xì)管中產(chǎn)生較大的負(fù)壓而使混凝土體積急劇收縮，而此時混凝土的強(qiáng)度又無法抵抗其本身收縮，因此產(chǎn)生龜裂。影響混凝土塑性收縮開裂的主要因素有水灰比、混凝土的凝結(jié)時間、環(huán)境溫度、風(fēng)速、相對濕度等等。
3.沉陷裂縫
沉陷裂縫的產(chǎn)生是由于結(jié)構(gòu)地基土質(zhì)不勻、松軟，或回填土不實或浸水而造成不均勻沉降所致；或者因為模板剛度不足，模板支撐間距過大或支撐底部松動等所致，特別是在冬季，模板支撐在凍土上，凍土化凍后產(chǎn)生不均勻沉降，致使混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫。此類裂縫多為深進(jìn)或貫穿性裂縫，其走向與沉陷情況有關(guān)，一般沿與地面垂直或呈30°～45°角方向發(fā)展，較大的沉陷裂縫，往往有一定的錯位，裂縫寬度往往與沉降量成正比關(guān)系。裂縫寬度受溫度變化的影響較小。地基變形穩(wěn)定之后，沉陷裂縫也基本趨于穩(wěn)定。
4.溫度裂縫
溫度裂縫多發(fā)生在大體積混凝土表面或溫差變化較大地區(qū)的混凝土結(jié)構(gòu)中。溫度裂縫的走向通常無一定規(guī)律，大面積結(jié)構(gòu)裂縫常縱橫交錯；梁板類長度尺寸較大的結(jié)構(gòu)，裂縫多平行于短邊；深入和貫穿性的溫度裂縫一般與短邊方向平行或接近平行，裂縫沿著長邊分段出現(xiàn)，中間較密。裂縫寬度大小不一，受溫度變化影響較為明顯，冬季較寬，夏季較窄。高溫膨脹引起的混凝土溫度裂縫是通常中間粗兩端細(xì)，而冷縮裂縫的粗細(xì)變化不太明顯。此種裂縫的出現(xiàn)會引起鋼筋的銹蝕，混凝土的碳化，降低混凝土的抗凍融、抗疲勞及抗?jié)B能力等。
5.化學(xué)反應(yīng)引起的裂縫
混凝土拌和后會產(chǎn)生一些堿性離子，這些離子與某些活性骨料產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)并吸收周圍環(huán)境中的水而體積增大，造成混凝土酥松、膨脹開裂。這種裂縫一般出現(xiàn)在混凝土結(jié)構(gòu)使用期間，一旦出現(xiàn)很難補(bǔ)救，因此應(yīng)在施工中采取有效措施進(jìn)行預(yù)防。主要的預(yù)防措施：一是選用堿活性小的砂石骨料。二是選用低堿水泥和低堿或無堿的外加劑。三是選用合適的摻和料抑制堿骨料反應(yīng)。
二、砼裂縫的預(yù)防措施
（一）控制砼溫升
1.選用水化熱低的水泥。水化熱是水泥熟料水化所放出的熱量。為使砼減少升溫，可以在滿足設(shè)計強(qiáng)度要求的前提下，減少水泥用量，盡量選用中低熱水泥。一般工程可選用礦渣水泥或粉煤灰水泥。
2.利用砼的后期強(qiáng)度。據(jù)試驗數(shù)據(jù)表明，每立方米的砼水泥用量，每增減10公斤，砼溫度受水化熱影響相應(yīng)升降1℃。因此根據(jù)結(jié)構(gòu)實際情況，對結(jié)構(gòu)的剛度和強(qiáng)度進(jìn)行復(fù)算并取得設(shè)計和質(zhì)檢部門的認(rèn)可后，可用f45、f60或f90替代f28作為砼設(shè)計強(qiáng)度，這樣每立方米砼的水泥用量會減少40～70千克/立方米。相應(yīng)的水化熱溫升也減少4℃～7℃。
利用砼后期強(qiáng)度主要是從配合比設(shè)計入手，并通過試驗證明28天之后砼強(qiáng)度能繼續(xù)增長。到預(yù)計的時間能達(dá)到或超過設(shè)計強(qiáng)度。
3.摻入減水劑和微膨脹劑。摻加一定數(shù)量的減水劑或緩凝劑，可以減少水泥用量，改善和易性，推遲水化熱的峰值期。而摻入適量的微膨脹劑或膨脹水泥，也可以減少砼的溫度應(yīng)力。
4.摻入粉煤灰外摻劑。在砼中加入少量的磨細(xì)粉煤灰取代部分水泥，不僅可降低水化熱，還改善砼的塑性。
5.骨料的選用。連續(xù)級配粗骨料配制的砼具有較好的和易性，較少的用水量和水泥用量以及較高的抗壓強(qiáng)度。另外砂、石含泥量要嚴(yán)格控制。砂的含泥量小于2%，石的含泥量小于1%.
6.降低砼的出機(jī)溫度和澆筑溫度。首先要降低砼拌合溫度。降低砼出機(jī)溫度的最有效的辦法是降低石子的溫度，在氣溫較高時，要避免太陽直接照射骨料，必要時向骨料噴射水霧或使用前用冷水沖洗骨料。另外砼在裝卸、運(yùn)輸、澆筑等工序都對溫度有影響。為此，在炎熱的夏季應(yīng)盡量減少從攪拌站到入模的時間。
（二）采用保溫或保濕養(yǎng)護(hù)，延緩砼降溫速度
為減少砼澆筑后所產(chǎn)生的內(nèi)外溫差，夏季應(yīng)采用保濕養(yǎng)護(hù)，冬季應(yīng)保溫養(yǎng)護(hù)。大體積砼結(jié)構(gòu)終凝后，其表面蓄存一定深度的水，具有一定的隔熱保溫效果，縮小了砼內(nèi)外溫差，從而控制裂縫的開展。而基礎(chǔ)工程大體積砼結(jié)構(gòu)拆模后，宜盡快回填土，避免氣溫驟變，亦可延緩降溫速率，避免產(chǎn)生裂縫。
（三）改善施工工藝，提高砼抗裂能力
1.采用分層分段法澆筑砼，有利于砼消化熱的散失，減小內(nèi)外溫差。
2.改善配筋，避免應(yīng)力集中，增強(qiáng)抵抗溫度應(yīng)力的能力?？锥粗車?、變斷面轉(zhuǎn)角部位、轉(zhuǎn)角處都會產(chǎn)生應(yīng)力集中。為此，在孔洞四周增配斜向鋼筋、鋼筋網(wǎng)片，在變截面作局部處理使截面逐漸過渡，同時增配抗裂鋼筋都能防止裂縫的產(chǎn)生。值得注意的是，配筋要盡可能應(yīng)用小直徑和小間距，按全截面對稱配置。
3.設(shè)置后澆帶。對于平面尺寸過大的大體積砼應(yīng)設(shè)置后澆帶，以減少外約束力和溫度應(yīng)力；同時也有利于散熱，降低砼的內(nèi)部溫度。
4.做好溫度監(jiān)測工作，及時反映溫差，隨時指導(dǎo)養(yǎng)護(hù)，控制砼內(nèi)外溫差不超過25攝氏度。
三、砼裂縫的處理方法
（一）經(jīng)過調(diào)查分析，確認(rèn)在裂縫不降低承載力的情況下，采取表面修補(bǔ)法、充填法、注入法等處理方法：
1.表面修補(bǔ)法。該法適用于縫較窄，用以恢復(fù)構(gòu)件表面美觀和提高耐久性時所采用，常用的是沿砼裂縫表面鋪設(shè)薄膜材料，一般可用環(huán)氧類樹脂或樹脂浸漬玻璃布。
2.充填法。當(dāng)裂縫較寬時，可沿裂縫砼表面鑿成V形或U形槽，使用樹脂砂漿材料進(jìn)行填充，也可使用水泥砂漿或瀝青等材料。
3.注入法。當(dāng)裂縫寬度較小且較深時，可采用將修補(bǔ)材料注入砼內(nèi)部的修補(bǔ)方法，首先裂縫處設(shè)置注入用管，其他部位用表面處理法封住，使用低粘度環(huán)氧樹脂注入材料，用電動泵或手動泵注入修補(bǔ)。
（二）如果裂縫影響到結(jié)構(gòu)安全，可采取圍套加固法、鋼箍加固法、粘貼加固法等結(jié)構(gòu)加固法。此方法屬結(jié)構(gòu)加固，須經(jīng)設(shè)計驗算同意后方可進(jìn)行。
1.圍套加固法。在周圍尺寸允許的情況下，在結(jié)構(gòu)外部一側(cè)或數(shù)側(cè)外包鋼筋砼圍套，以增加鋼筋和截面，提高其承載力；對構(gòu)件裂縫嚴(yán)重，尚未破碎裂透或一側(cè)破裂的，將裂縫部位鋼筋保護(hù)層鑿去，外包鋼絲網(wǎng)一層；大型設(shè)備基礎(chǔ)一般采取增設(shè)鋼板箍帶，增加環(huán)向抗拉強(qiáng)度的方法處理。
2.鋼箍加固法。在結(jié)構(gòu)裂縫部位四周加U型螺栓或型鋼套箍將構(gòu)件箍緊，以防止裂縫擴(kuò)大和提高結(jié)構(gòu)的剛度及承載力。加固時，應(yīng)使鋼套箍與混凝土表面緊密接觸，以保證共同工作。
3.粘貼加固法。將鋼板或型鋼用改性環(huán)氧樹脂和粘結(jié)劑，粘結(jié)到構(gòu)件砼裂縫部位表面，使鋼板或型鋼與混凝土連成整體共同工作。粘結(jié)前，鋼材表面進(jìn)行噴砂除銹，混凝土刷凈干燥，粘結(jié)層厚度為1～4毫米。
結(jié)束語：
綜上所述，砼裂縫應(yīng)針對成因，貫徹預(yù)防為主的原則，完善設(shè)計及加強(qiáng)施工等方面的管理，使結(jié)構(gòu)盡量不出現(xiàn)裂縫或盡量減少裂縫數(shù)量和寬度，以確保結(jié)構(gòu)安全。
以上內(nèi)容均根據(jù)學(xué)員實際工作中遇到的問題整理而成，供參考，如有問題請及時溝通、指正。
在水利工程施工中，進(jìn)行渠道襯砌混凝土工程施工，比較容易出現(xiàn)混凝土裂縫，對于渠道襯砌混凝土施工質(zhì)量存在著嚴(yán)重的影響。通常情況下，造成混凝土裂縫問題產(chǎn)生的原因不同，具體的裂縫形式以及大小也會有不同。結(jié)合水利施工渠道襯砌混凝土施工實際情況，相對比較常見的混凝土裂縫問題主要可以歸結(jié)為以下幾類。即塑性收縮混凝土裂縫、干縮收縮混凝土裂縫、溫度裂縫、沉降裂縫以及化學(xué)反應(yīng)引起的混凝土裂縫等。
其中，塑性收縮混凝土裂縫主要是指在混凝土澆筑施工后，混凝土仍然處于塑性狀態(tài)下時，由于混凝土表面的水分蒸發(fā)比較快而導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生，通常情況下，這種混凝土裂縫多發(fā)生在混凝土表面，并且呈現(xiàn)出不連續(xù)性以及長短、寬窄各不相同的裂縫。
其次，渠道襯砌混凝土施工中出現(xiàn)的干縮收縮裂縫主要是在混凝土硬化后較長的時間內(nèi)，由于水分蒸發(fā)形成的混凝土裂縫，這種裂縫的產(chǎn)生多與混凝土材料本身的干縮收縮性有著很大的關(guān)系。
再次，混凝土沉降裂縫是由于混凝土本身的重量再加上混凝土施工結(jié)構(gòu)影響等，導(dǎo)致由于震動或者是其他作用下產(chǎn)生的局部沉降產(chǎn)生的裂縫問題。
最后，混凝土裂縫中的溫度裂縫是由于混凝土內(nèi)外溫差作用形成的裂縫，這種裂縫情況往往比較嚴(yán)重，對于混凝土質(zhì)量的影響也比較大；而化學(xué)反應(yīng)引起的混凝土裂縫問題，主要是指混凝土材料拌制過程中由于不同化學(xué)因素的相互作用，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)的裂縫，比如混凝土堿骨料之間的反應(yīng)造成的混凝土裂縫問題，就屬于化學(xué)反應(yīng)引起的混凝土裂縫。
混凝土裂縫的修補(bǔ)措施：灌漿、嵌逢封堵法
灌漿法主要適用于對結(jié)構(gòu)整體性有影響或有防滲要求的混凝土裂縫的修補(bǔ)，它是利用壓力設(shè)備將膠結(jié)材料壓入混凝土的裂縫中，膠結(jié)材料硬化后與混凝土形成一個整體，從而起到封堵加固的目的。常用的膠結(jié)材料有水泥漿、環(huán)氧樹脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等化學(xué)材料。
嵌縫法是裂縫封堵中最常用的一種方法，它通常是沿裂縫鑿槽，在槽中嵌填塑性或剛性止水材料，以達(dá)到封閉裂縫的目的。常用的塑性材料有聚氯乙烯膠泥、塑料油膏、丁基橡膠等等；常用的剛性止水材料為聚合物水泥砂漿。
混凝土裂縫的成因、預(yù)防及處理