淺析常見混凝土結(jié)構(gòu)裂縫形成原因與預(yù)防措施方案

1、淺析常見混凝土結(jié)構(gòu)裂縫原因及防治措施程守智在實(shí)際施工過程中，混凝土結(jié)構(gòu)的開裂問題是一個(gè)普遍存在而又難于解決的工程實(shí) 際問題。在建筑物的建造和使用過程中，有關(guān)因出現(xiàn)裂縫而影響工程質(zhì)量甚至導(dǎo)致結(jié)構(gòu) 垮塌的報(bào)道屢見不鮮?；炷灵_裂可以說是 常發(fā)病”和多發(fā)病”，經(jīng)常困擾著工程技術(shù)人 員。本文對混凝土結(jié)構(gòu)工程中常見的一些裂縫現(xiàn)象進(jìn)行了探討分析，并針對具體情況提出了一些預(yù)防措施。一、總述混凝土是一種由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而形成的非均質(zhì)脆性材 料。由于混凝土施工和本身變形、約束等一系列問題，硬化成型的混凝土中存在著眾多 的微孔隙、氣穴和微裂縫，正是由于這些初混凝土建筑和構(gòu)件通常都是帶縫工作的

2、 ，由 于裂縫的存在和發(fā)展通常會使內(nèi)部的鋼筋等材料產(chǎn)生腐蝕，降低鋼筋混凝土材料的承載 能力、耐久性及抗?jié)B能力，影響建筑物的外觀、使用壽命，嚴(yán)重者將會威脅到人身和財(cái) 產(chǎn)安全。二、混凝土結(jié)構(gòu)裂縫種類和成因混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的成因復(fù)雜而繁多，每一條裂縫均有其產(chǎn)生的一種或幾種主要原因?；炷两Y(jié)構(gòu)裂縫的種類，就其產(chǎn)生的原因，大致可劃分如下幾種：（一）、荷載引起的裂縫混凝土結(jié)構(gòu)在常規(guī)靜、動(dòng)荷載及次應(yīng)力下產(chǎn)生的裂縫稱荷載裂縫，歸納起來主要有 直接應(yīng)力裂縫、次應(yīng)力裂縫兩種。1、直接應(yīng)力裂縫是指外荷載引起的直接應(yīng)力產(chǎn)生的裂縫 。裂縫產(chǎn)生的原因有：設(shè)計(jì) 計(jì)算階段、施工階段、使用階段。2、次應(yīng)力裂縫是指由外荷載引起的次

3、生應(yīng)力產(chǎn)生裂縫 。3、荷載裂縫分類及其特征。荷載裂縫特征依荷載不同而異呈現(xiàn)不同的特點(diǎn) 。這類裂 縫多出現(xiàn)在受拉區(qū)、受剪區(qū)或振動(dòng)嚴(yán)重部位。但必須指出，如果受壓區(qū)出現(xiàn)起皮或有沿受壓方向的短裂縫 ，往往是結(jié)構(gòu)達(dá)到承載 力極限的標(biāo)志，是結(jié)構(gòu)破壞的前兆，其原因往往是截面尺寸偏小。根據(jù)結(jié)構(gòu)不同受力方 式，產(chǎn)生的裂縫特征如下：中心受拉、中心受壓、受彎、大偏心受壓、小偏心受壓、受 剪、受扭、受沖切、局部受壓。（二）、溫度變化引起的裂縫混凝土硬化期間水泥放出大量水化熱，內(nèi)部溫度不斷上升，在表面引起拉應(yīng)力。后 期在降溫過程中，由于受到基礎(chǔ)或原有混凝上的約束，又會在混凝土內(nèi)部出現(xiàn)拉應(yīng)力。 氣溫的降低也會在混凝土表面

4、引起很大的拉應(yīng)力 ，有時(shí)溫度應(yīng)力可超過其它外荷載所引起 的應(yīng)力，當(dāng)這些拉應(yīng)力超出混凝土的抗裂能力時(shí)即會出現(xiàn)裂縫。溫度裂縫區(qū)別其它裂縫 最主要特征是將隨溫度變化而擴(kuò)張或合攏。3、收縮引起的裂縫在實(shí)際工程中，混凝土因收縮所引起的裂縫是最常見的。在混凝土收縮種類中，塑 性收縮和縮水收縮（干縮）是發(fā)生混凝土體積變形的主要原因，另外還有自生收縮和炭 化收縮。塑性收縮、縮水收縮（干縮）、自生收縮、炭化收縮。4、鋼筋銹蝕引起的裂縫由于混凝土質(zhì)量較差或保護(hù)層厚度不足，由于銹蝕，使得鋼筋有效斷面面積減小， 鋼筋與混凝土握裹力削弱，結(jié)構(gòu)承載力下降，并將誘發(fā)其它形式的裂縫，加劇鋼筋銹 蝕，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞。要防止鋼筋銹

5、蝕，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)規(guī)范要求控制裂縫寬度、采用足夠 的保護(hù)層厚度（當(dāng)然保護(hù)層亦不能太厚，否則構(gòu)件有效高度減小，受力時(shí)將加大裂縫寬 度）；施工時(shí)應(yīng)控制混凝土的水灰比，加強(qiáng)振搗，保證混凝土的密實(shí)性，防止氧氣侵 入，同時(shí)嚴(yán)格控制含氯鹽的外加劑用量，沿海地區(qū)或其它存在腐蝕性強(qiáng)的空氣、地下水 地區(qū)尤其應(yīng)慎重。5、凍脹引起的裂縫大氣氣溫低于零度時(shí)，混凝土中膨脹力加大，混凝土強(qiáng)度降低，并導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)。 尤其是混凝土初凝時(shí)受凍最嚴(yán)重，成齡后混凝土強(qiáng)度損失可達(dá) 30%50%。冬季施工時(shí)對 預(yù)應(yīng)力孔道灌漿后若不采取保溫措施也可能發(fā)生沿管道方向的凍脹裂縫。溫度低于零度和混凝土吸水飽和是發(fā)生凍脹破壞的必要條件。冬季施工時(shí)

6、，采用電氣加熱法、暖棚 法、地下蓄熱法、蒸汽加熱法養(yǎng)護(hù)以及在混凝土拌和水中摻入防凍劑（但氯鹽不宜使用），可保證混凝土在低溫或負(fù)溫條件下硬化。6、材料質(zhì)量引起的裂縫混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌和水及外加劑組成。配置混凝土所采用材料質(zhì)量 不合格，可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫。水泥。砂、石骨料。拌和水或外加劑中氯化物等 雜質(zhì)含量較高時(shí)對鋼筋銹蝕有較大影響。采用海水或含堿泉水拌制混凝土 ，或采用含堿 的外加劑，可能對堿骨料反應(yīng)有影響。7、施工質(zhì)量引起的裂縫在混凝土結(jié)構(gòu)澆筑、構(gòu)件制作、起模、運(yùn)輸、堆放、拼裝及吊裝過程中，若施工工 藝不合理、施工質(zhì)量低劣，裂縫出現(xiàn)的部位和走向、裂縫寬度因產(chǎn)生的原因而異，比較 典

7、型常見的有：混凝土保護(hù)層過厚，或亂踩已綁扎的上層鋼筋，使承受負(fù)彎矩的受力 筋保護(hù)層加厚，導(dǎo)致構(gòu)件的有效高度減小，形成與受力鋼筋垂直方向的裂縫。混凝土 振搗不密實(shí)、不均勻。混凝土澆筑過快，混凝土流動(dòng)性較低?；炷翑嚢?、運(yùn)輸時(shí) 間過長?；炷脸跗陴B(yǎng)護(hù)時(shí)急劇干燥。用泵送混凝土施工時(shí)，加大了水灰比?；?凝土分層或分段澆筑時(shí)，接頭部位處理不好。混凝土早期受凍。施工時(shí)模板剛度不 足。施工時(shí)拆模過早，混凝土強(qiáng)度不足，使得構(gòu)件在自重或施工荷載作用下產(chǎn)生裂 縫。施工前對支架壓實(shí)不足或支架剛度不足，澆筑混凝土后支架不均勻下沉，導(dǎo)致混 凝土出現(xiàn)裂縫。裝配式結(jié)構(gòu)，在構(gòu)件運(yùn)輸、堆放時(shí)，支承墊木不在一條垂直線上，或 懸臂

8、過長，或運(yùn)輸過程中劇烈顛撞；吊裝時(shí)吊點(diǎn)位置不當(dāng)，T梁等側(cè)向剛度較小的構(gòu)件， 側(cè)向無可靠的加固措施等，均可能產(chǎn)生裂縫。安裝順序不正確，對產(chǎn)生的后果認(rèn)識不 足，導(dǎo)致產(chǎn)生裂縫。如鋼筋混凝土連續(xù)梁滿堂支架現(xiàn)澆施工時(shí)，鋼筋混凝土墻式護(hù)欄若 與主梁同時(shí)澆筑，拆架后墻式護(hù)欄往往產(chǎn)生裂縫；拆架后再澆筑護(hù)欄，則裂縫不易出 現(xiàn)。施工質(zhì)量控制差。三、混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的防治措施（一）、設(shè)計(jì)方面1. 設(shè)計(jì)中的抗與放。在建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)處理好構(gòu)件中 抗'與放'的關(guān)系。所謂抗就是處于約束狀態(tài)下的結(jié) 構(gòu)，沒有足夠的變形余地時(shí)，為防止裂縫所采取的有力措施，而所謂放'就是結(jié)構(gòu)完全處 于自由變形無約束狀態(tài)下，有足

9、夠變形余地時(shí)所采取的措施。設(shè)計(jì)人員應(yīng)靈活地運(yùn)用 抗一放'結(jié)合、或以抗為主、或以放'為主的設(shè)計(jì)原則。來選 擇結(jié)構(gòu)方案和使用的材料。2. 設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量避免結(jié)構(gòu)斷面突變帶來的應(yīng)力集中。如因結(jié)構(gòu)或造型方面原因等而不 得以時(shí)，應(yīng)充分考慮采用加強(qiáng)措施。3積極采用補(bǔ)償收縮混凝土技術(shù)：在常見的混凝土裂縫中，有相當(dāng)部分都是由于混凝土收縮而造成的。要解決由于收 縮而產(chǎn)生的裂縫，可在混凝土中摻用膨脹劑來補(bǔ)償混凝土的收縮 ，實(shí)踐證明，效果是很 好的。4. 重視對構(gòu)造鋼筋的認(rèn)識：在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)重視對于構(gòu)造鋼筋的配置，特別是于樓面、墻板等薄壁 構(gòu)件更應(yīng)注意構(gòu)造鋼筋的直徑和數(shù)量的選擇 。5對于大體

10、積混凝土，建議在設(shè)計(jì)中考慮采用60天齡期混凝土強(qiáng)度值作為設(shè)計(jì)值， 以減少混凝土單方用灰量，并積極采用各類行之有效的混凝土摻合料。（二）、材料選擇和混凝土配合比設(shè)計(jì)方面1、根據(jù)結(jié)構(gòu)的要求選擇合適的混凝土強(qiáng)度等級及水泥品種 、等級，盡量避免采用早 強(qiáng)高的水泥。2、選用級配優(yōu)良的砂、石原材料，含泥量應(yīng)符合規(guī)范要求。3、積極采用摻合料和混凝土外加劑。4、正確掌握好混凝土補(bǔ)償收縮技術(shù)的運(yùn)用方法 。5、配合比設(shè)計(jì)人員應(yīng)深入施工現(xiàn)場，合理選擇好混凝土的設(shè)計(jì)坍落度，針對現(xiàn)場的 砂、石原材料質(zhì)量情況及時(shí)調(diào)整施工配合比，協(xié)助現(xiàn)場搞好構(gòu)件的養(yǎng)護(hù)工作。（三）、現(xiàn)場操作方面1. 澆搗工作：澆搗時(shí)，振搗捧要快插慢拔，根據(jù)

11、不同的混凝土坍落度正確掌握振搗時(shí) 間，避免過振或漏振，應(yīng)提倡采用二次振搗、二次抹面技術(shù)，以排除泌水、混凝土內(nèi)部 的水分和氣泡。2. 混凝土養(yǎng)護(hù)：在混凝土裂縫的防治工作中，對新澆混凝土的早期養(yǎng)護(hù)工作尤為重 要。以保證混凝土在早期盡可能少產(chǎn)生收縮。主要是控制好構(gòu)件的濕潤養(yǎng)護(hù)，對于大體 積混凝土，有條件時(shí)宜采用蓄水或流水養(yǎng)護(hù)。養(yǎng)護(hù)時(shí)間為1428天。3. 混凝土的降溫和保溫工作：對于厚大體積混凝土，施工時(shí)應(yīng)充分考慮水泥水化熱問 題。采取必要的降溫措施（埋設(shè)散熱孔、通水排熱等），避免水化熱高峰的集中出現(xiàn)、降低 峰值。澆搗成型后，應(yīng)采取必要的蓄水保溫措施，表面覆蓋薄膜、濕麻袋等進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，以防止由于混凝土內(nèi)

12、外溫差過大而引起的溫度裂縫 。4. 避免在雨中或大風(fēng)中澆灌混凝土 。5. 對于地下結(jié)構(gòu)混凝土，盡早回填土，對減少裂縫有利。6. 夏季應(yīng)注意混凝土的澆搗溫度，采用低溫人模、低溫養(yǎng)護(hù)，必要時(shí)經(jīng)試驗(yàn)可采用冰 塊，以降低混凝土原材料的溫度。7、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(shí)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(shí)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(shí)向骨料噴冷水。混凝土泵送時(shí)，在水平 及垂直泵管上加蓋草袋，并噴冷水。（四）因使用環(huán)境原因造成的裂縫防治1、 因使用期間氣溫濕度變化而形成的裂縫，一般不易根除，以采用對鋼筋混

13、凝土構(gòu) 件的保護(hù)措施，減少大氣濕度變化對構(gòu)件變化的影響為宜；2、因多次凍融而產(chǎn)生的裂縫，除對已形成缺陷和損壞的部分要予以補(bǔ)強(qiáng)或加固外 ， 宜添加對受凍混凝土構(gòu)件的保溫措施；3、因處于侵蝕性介質(zhì)中而產(chǎn)生的大面積的缺陷和損傷 ，除應(yīng)剔除受腐蝕和損傷的部 位予以補(bǔ)強(qiáng)或加固外，應(yīng)使用礦渣水泥混凝土或水玻璃耐酸混凝土罩面加以保護(hù) ；4、因地震災(zāi)害的損傷要采用抗震構(gòu)造措施來預(yù)防；對已產(chǎn)生的不太嚴(yán)重的地震損傷 可參考震損建筑修復(fù)加固的辦法來解決。另外，還可以從控制溫度和改善約束條件兩個(gè)方面著手 。采用改善骨料級配，用干 硬性混凝土，摻混合料，加引氣劑或塑化劑等措施以減少混凝土中的水泥用量 ；拌合混 凝土?xí)r加

14、水或用水將碎石冷卻以降低混凝土的澆筑溫度；熱天澆筑混凝土?xí)r減少澆筑厚 度，利用澆筑層面散熱；在混凝土中埋設(shè)水管，通入冷水降溫；規(guī)定合理的拆模時(shí)間， 氣溫驟降時(shí)進(jìn)行表面保溫，以免混凝土表面發(fā)生急劇的溫度梯度；施工中長期暴露的混 凝土澆筑塊表面或薄壁結(jié)構(gòu)，在寒冷季節(jié)采取保溫措施。改善約束條件的措施是：合理地分縫分塊；避免基礎(chǔ)過大起伏；合理地安排施工工 序，避免過大的高差和側(cè)面長期暴露。此外，改善混凝土的性能，提高抗裂能力，加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，防止表面干縮，特別是保證 混凝土的質(zhì)量對防止裂縫十分重要，應(yīng)特別注意避免產(chǎn)生貫穿裂縫，出現(xiàn)后要恢復(fù)其結(jié) 構(gòu)的整體性十分困難，因此施工中應(yīng)以預(yù)防貫穿性裂縫的發(fā)生為主。四、

15、混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的處理方法（一）、表面處理法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(dòng)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（二）、填充法用修補(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。（三）、灌漿法此法應(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

16、力0.20.4Mpa）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。（四）、結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)法因超荷載產(chǎn)生的裂縫、裂縫長時(shí)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。（五）、混凝土置換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。（六）、電化學(xué)防護(hù)法電化學(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(diǎn)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)。（七）、仿生自愈合法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(dòng)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(shí)分泌出部分液芯纖維可使裂縫重新愈合。六、結(jié)論裂縫是混凝土結(jié)構(gòu)中普遍存在的一種現(xiàn)象，它的出現(xiàn)不