混凝土裂縫的形成、處理和預(yù)防措施

1混凝土發(fā)展歷史混凝土最初是指由水、水泥、骨料等按一定比例組合在一起，能夠在空氣和水中硬化產(chǎn)生強(qiáng)度的一種建筑材料?，F(xiàn)在的混凝土隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)由以前的三項(xiàng)復(fù)合材料變成了五項(xiàng)甚至多項(xiàng)的復(fù)合材料，隨著科技進(jìn)步和應(yīng)用范圍的推廣，又涌現(xiàn)大批針對(duì)不同需求的特種混凝土。2混凝土裂縫分類及其形成原因分析2.1混凝土裂縫分類混凝土是一種非勻質(zhì)的多項(xiàng)復(fù)合材料，其抗拉強(qiáng)度遠(yuǎn)小于抗壓強(qiáng)度，屬于脆性材料。這種材料本身就不可避免的存在薄弱環(huán)節(jié)，難免出現(xiàn)材料斷裂和傳力中斷，在微觀上，這種材料斷裂和傳力中斷就屬于微觀裂縫，也叫裂隙，真正肉眼能看到的裂縫寬度一般都在0.05mm以上。按裂縫形成的原因分類，裂縫可分為“受力裂縫”和“間接裂縫”。受力裂縫一般是由于內(nèi)力或外力失衡造成，包括但不限于荷載裂縫、收縮裂縫、溫差裂縫、預(yù)應(yīng)力裂縫、沉降裂縫等：間接裂縫有碳化裂縫、凍融裂縫、腐蝕裂縫、界面裂縫、施工接槎裂縫等。按裂縫造成的后果分類，視裂縫對(duì)結(jié)構(gòu)影響可分為“有害裂縫”和“無(wú)害裂縫”?；炷潦且环N可以帶裂縫工作的建筑材料，只要裂縫不超過(guò)規(guī)范限值、后續(xù)不繼續(xù)發(fā)展且不影響結(jié)構(gòu)或者使用功能，定義為無(wú)害裂縫，不需要進(jìn)行特殊處理；對(duì)結(jié)構(gòu)或者使用功能造成一定程度的影響的裂縫稱之有害裂縫，需要進(jìn)行控制、加固、修補(bǔ)等技術(shù)處理手段。2.2材料構(gòu)成對(duì)混凝土裂縫形成的影響混凝土中每一項(xiàng)構(gòu)成材料都會(huì)對(duì)混凝土最終質(zhì)量和成型效果造成影響，在此僅分析混凝土構(gòu)成材料對(duì)混凝土裂縫形成產(chǎn)生的影響。水泥是混凝土主要的組成材料，水泥在混凝土中最主要的作用是膠凝、硬化、產(chǎn)生強(qiáng)度。在硬化過(guò)程中，水泥和水發(fā)生水化反應(yīng)會(huì)釋放熱量，有試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，1kg水泥在水化時(shí)釋放的熱量約300kJ。這些熱量會(huì)引起混凝土內(nèi)部溫度的上升，如果沒(méi)有引導(dǎo)措施的話，水化熱大量富集，與結(jié)構(gòu)外部溫度相差過(guò)大時(shí)（里表溫差超過(guò)25℃，表面和大氣溫差超過(guò)20℃），可能會(huì)形成溫差裂縫。另外，隨著研磨和助磨技術(shù)的提高，國(guó)內(nèi)水泥不斷朝著高細(xì)度、早強(qiáng)度的方向發(fā)展，這種發(fā)展趨勢(shì)雖然能提高水泥早期強(qiáng)度，但是也帶來(lái)了水化熱量高、發(fā)熱量集中、收縮變形大、耐久性能降低等相關(guān)問(wèn)題。礦物摻合料是現(xiàn)代混凝土中常見(jiàn)的材料組份，礦物摻合料包括但不限于粉煤灰、高爐礦渣粉、硅灰等。這些礦物摻合料在混凝土中的應(yīng)用一方面起到了節(jié)能環(huán)保作用，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)副產(chǎn)品變廢為寶；另一方面也起到改善、調(diào)節(jié)和補(bǔ)充水泥性能方面不足，而且能降低混凝土材料成本。礦物摻合料根據(jù)不同的要求適量摻加，需要經(jīng)過(guò)試驗(yàn)不斷調(diào)整，不能濫用。骨料是混凝土中的重要材料組份，骨料正如其名，它們是混凝土的支撐骨架，對(duì)混凝土的體積穩(wěn)定起到?jīng)Q定性作用。骨料主要包括細(xì)骨料和粗骨料兩種，細(xì)骨料是指粒徑小于4.75mm的巖石顆粒，包括河砂、湖砂、山砂、淡化海砂、機(jī)制砂，但不包括軟質(zhì)、風(fēng)化的巖石顆粒；粗骨料是指粒徑大于4.75mm的巖石顆粒，主要是卵石和碎石等。骨料本身的材質(zhì)堅(jiān)固性、顆粒形態(tài)和顆粒級(jí)配在宏觀上影響著混凝土的骨架強(qiáng)度和體積穩(wěn)定；含泥量、泥塊含量、有機(jī)物含量會(huì)在微觀上形成混凝土中材料界面上的薄弱環(huán)節(jié)；堿骨料反應(yīng)和有害物質(zhì)侵蝕則（如：氯離子引起鋼筋銹蝕）是一個(gè)常期且很難逆轉(zhuǎn)化學(xué)反應(yīng)。混凝土外加劑也是現(xiàn)代混凝土中常見(jiàn)的材料組份，混凝土外加劑包括但不限于減水劑、泵送劑、緩凝劑、早強(qiáng)劑、膨脹劑、抗裂劑、防銹劑等。這些外加劑在混凝土中主要起到調(diào)節(jié)新拌混凝土施工性能，或者是保障硬化后混凝土在某些方面特殊要求，可以單獨(dú)使用，也可以在不發(fā)生相互反應(yīng)的前提下混合使用。市場(chǎng)上外加劑種類和廠家繁多，產(chǎn)品質(zhì)量和針對(duì)性也存在差異，在使用之前必須進(jìn)行試驗(yàn)反復(fù)挑選，只有合適的滿足性能需求的產(chǎn)品才是最好的。水是混凝土中最基本的組成材料，在混凝土中水是最不起眼但也必不可少的材料，水在混凝土中主要是參與水泥等膠凝材料的水化反應(yīng)，調(diào)節(jié)混凝土漿體數(shù)量，調(diào)整混凝土塌落度，控制水膠比，影響混凝土強(qiáng)度。在生產(chǎn)過(guò)程中要經(jīng)常檢查實(shí)際用水量，過(guò)大的水灰比會(huì)增大收縮開(kāi)裂的機(jī)率，降低混凝土強(qiáng)度等級(jí)。2.3施工過(guò)程對(duì)混凝土裂縫形成的影響施工過(guò)程對(duì)混凝土裂縫形成是一個(gè)綜合性的影響，按照現(xiàn)場(chǎng)管理中人、機(jī)、料、法、環(huán)的五要素綜合因素分析。在施工現(xiàn)場(chǎng)管理中，特別是混凝土作業(yè)班組中，人員的組織管理、思想意識(shí)、技能素質(zhì)是影響混凝土質(zhì)量的直接因素，每個(gè)人的性格特點(diǎn)不一樣，對(duì)待工作的態(tài)度和對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的理解就不一樣。選擇合適的作業(yè)機(jī)械能提高工作效率和保證施工質(zhì)量，不同的混凝土結(jié)構(gòu)部位對(duì)混凝土作業(yè)機(jī)械有不同的要求。在進(jìn)行剪力墻柱和大體積混凝土澆筑時(shí)，必須選擇振動(dòng)棒而不應(yīng)該使用振動(dòng)板，因?yàn)檎駝?dòng)板功率不足，振實(shí)深度不夠，容易出現(xiàn)表面泛漿，內(nèi)部疏松形成收縮裂縫和沉降裂縫。澆筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)而準(zhǔn)備的各種半成品和輔助材料，包括但不限于鋼筋、模板、新拌混凝土等。這些材料是混凝土結(jié)構(gòu)不可缺少的組成部分，也是混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量保證體系中的隱蔽驗(yàn)收部分。法是指方法、方案、規(guī)章、制度等，混凝土結(jié)構(gòu)施工前應(yīng)該按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制定混凝土澆筑方案、施工工序和作業(yè)操作規(guī)程，向每位作業(yè)人員進(jìn)行書面技術(shù)交底，使各作業(yè)人員對(duì)質(zhì)量要求和施工工序做到心中有數(shù)，在施工過(guò)程中嚴(yán)格遵守和執(zhí)行，這是保障混凝土質(zhì)量的先決條件。環(huán)主要是能直接影響混凝土裂縫形成的社會(huì)環(huán)境。目前大多數(shù)建設(shè)項(xiàng)目都是使用預(yù)拌混凝土（商品混凝土），許多現(xiàn)場(chǎng)管理人員對(duì)混凝土施工過(guò)程和養(yǎng)護(hù)工藝都不重視，混凝土施工過(guò)程中隨意加水、出現(xiàn)收縮裂縫時(shí)還沒(méi)有開(kāi)始養(yǎng)護(hù)等問(wèn)題隨處可見(jiàn)；加之現(xiàn)在建設(shè)行業(yè)存在過(guò)于追求進(jìn)度管理，在混凝土還沒(méi)有完全終凝就開(kāi)始施工放線、還沒(méi)有達(dá)到一定的強(qiáng)度就著急拆模和上施工荷載，這些原因都是造成混凝土裂縫的直接原兇。3混凝土裂縫的處理和預(yù)防措施3.1混凝土裂縫的處理措施混凝土本身就具有材料界面的不連續(xù)性，加之混凝土抗拉強(qiáng)度遠(yuǎn)低于抗壓強(qiáng)度的脆性特征，決定了裂縫是混凝土與生俱來(lái)的本性?；炷两Y(jié)構(gòu)在一定程度上可以帶裂縫工作是工程界的共識(shí)，想要完全避免混凝土裂縫非常困難，但是對(duì)于已經(jīng)出現(xiàn)的寬度較大且肉眼可見(jiàn)的裂縫，應(yīng)該加以控制，對(duì)于會(huì)影響結(jié)構(gòu)安全和使用功能的混凝土裂縫必須進(jìn)行技術(shù)處理。裂縫處理之前，必須對(duì)裂縫進(jìn)行判斷和定性。對(duì)混凝土裂縫進(jìn)行判斷和定性時(shí)，主觀態(tài)度要公正客觀，收集的資料和證據(jù)真實(shí)全面，做出的結(jié)論科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)。裂縫判斷的只作技術(shù)性的闡述，不牽扯到具體的單位和人員；混凝土裂縫往往是多種因素共同作用產(chǎn)生的，在結(jié)論中裂縫產(chǎn)生原因的要全面，主次關(guān)系要分明；對(duì)判斷的結(jié)論要真實(shí)客觀，不夸大裂縫造成的后果，造成不必要的憂慮；結(jié)論中要提出針對(duì)性的處理方案，處理方案必須在技術(shù)上可靠、經(jīng)濟(jì)上可行。在混凝土裂縫處理前，一定要確認(rèn)裂縫沒(méi)有繼續(xù)發(fā)展，對(duì)于尚在發(fā)展中的裂縫，應(yīng)該加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，待裂縫穩(wěn)定后再進(jìn)行處理。實(shí)際混凝土工程結(jié)構(gòu)中的裂縫，絕大多數(shù)都是無(wú)害裂縫，對(duì)于此類裂縫，一般不進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)和加固，視其對(duì)使用功能的影響選擇不同的處理措施。對(duì)于沒(méi)有貫通的裂縫，可以選擇進(jìn)行表面玻璃纖維布封閉加做防水涂刷；已經(jīng)貫通可能會(huì)滲水或者引起鋼筋銹蝕的裂縫，平板類結(jié)構(gòu)可以選擇在表面開(kāi)“V”形槽，槽內(nèi)進(jìn)行水泥基滲透結(jié)晶，表面玻璃纖維布封閉加做防水涂裝，豎向結(jié)構(gòu)可以選擇壓力注漿封閉裂縫通道，表面玻璃纖維布封閉加做防水涂裝。最終處理效果達(dá)到表面平整美觀，不影響肉眼觀感。對(duì)于會(huì)影響混凝土結(jié)構(gòu)安全的有害裂縫，必須對(duì)出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件進(jìn)行加固處理。此時(shí)，裂縫問(wèn)題已經(jīng)退居次位，結(jié)構(gòu)安全成為首位任務(wù)。進(jìn)行混凝土結(jié)構(gòu)加固前應(yīng)該驗(yàn)算加固構(gòu)件承載力和整體承載力；加固過(guò)程中必須維護(hù)結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性，避免改拆、截?cái)嘟Y(jié)構(gòu)原有的傳力途徑；加固后的構(gòu)件盡可能減小對(duì)結(jié)構(gòu)整體剛度、強(qiáng)度及使用年限的影響，減少對(duì)原受力體系并保障正常的使用年限。國(guó)內(nèi)有現(xiàn)行的加固標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范可供參考，新型加固材料和加固工藝也在飛速發(fā)展。常見(jiàn)的混凝土結(jié)構(gòu)加固方法有：增大截面法、混凝土置換法、外包鋼法、錨貼鋼法、粘貼碳纖維法等。3.2混凝土裂縫的預(yù)防措施對(duì)于混凝土裂縫問(wèn)題，應(yīng)該建立防重于治的基本觀念，從材料選擇、設(shè)計(jì)控制、施工過(guò)程控制、拆模養(yǎng)護(hù)等多方面著手，盡量控制和降低可見(jiàn)裂縫的出現(xiàn)機(jī)率。材料采購(gòu)前必須了解各種材料對(duì)混凝土裂縫的影響，制定明確的采購(gòu)技術(shù)指標(biāo)。在水泥的選擇上，應(yīng)選用質(zhì)量穩(wěn)定、生產(chǎn)批量大的大型旋窯產(chǎn)品，不得使用立窯水泥；水泥品種上優(yōu)先選用硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥，可能產(chǎn)生水化熱影響時(shí)宜選用低熱水泥，不宜選擇早強(qiáng)水泥、超細(xì)水泥和高堿水泥。礦物摻合料的選擇和使用原則：高爐礦渣粉和粉煤灰根據(jù)實(shí)際需求在進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)試配后有選擇性的使用；粉煤灰可以降低混凝土收縮率和水化熱，適合用于對(duì)體積穩(wěn)定性和抗裂及抗?jié)B性要求較高的部位；高爐礦渣粉有較好的耐熱和耐腐蝕性。骨料在混凝土中石子主要起骨架作用，砂起到填充作用，共同起到穩(wěn)定混凝土體積的作用；粗骨料進(jìn)場(chǎng)需要特別注意顆粒級(jí)配、壓碎值指標(biāo)、含泥量和泥塊含量；細(xì)骨料需要特別注意細(xì)度模數(shù)、含泥量、泥塊含量和氯離子含量。外加劑應(yīng)該選用正規(guī)廠家生產(chǎn)的質(zhì)量穩(wěn)定可靠的外加劑，選用前應(yīng)該和水泥做適應(yīng)性試驗(yàn)，檢驗(yàn)合格后方可使用。設(shè)計(jì)上控制和降低混凝土裂縫出現(xiàn)機(jī)率體現(xiàn)在兩方面：首先，在混凝土配合比設(shè)計(jì)中體現(xiàn)“保障混凝土強(qiáng)度的情況下，盡量降低和減少水泥用量”，添加優(yōu)質(zhì)的礦物摻合料可以使混凝土滿足不同的施工環(huán)境和需要，保障后期強(qiáng)度增長(zhǎng)率，降低綜合材料成本，有利于變廢為寶、節(jié)能環(huán)保；第二，在混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上充分考慮混凝土應(yīng)力平衡分布，執(zhí)行細(xì)筋密布、局部加強(qiáng)的原則，重視結(jié)構(gòu)縫的設(shè)計(jì)，貫徹“裂縫不可避免，但可以引導(dǎo)和控制”的設(shè)計(jì)觀念，改變傳統(tǒng)習(xí)慣，通過(guò)對(duì)結(jié)構(gòu)縫的布置和設(shè)計(jì)，主動(dòng)引導(dǎo)和控制混凝土裂縫。施工過(guò)程質(zhì)量控制及拆模養(yǎng)護(hù)工序是減少和降低混凝土裂縫出現(xiàn)機(jī)率最關(guān)鍵的工作?；炷帘旧碇皇前氤善凡牧希挥薪?jīng)過(guò)澆筑、振搗、收面、養(yǎng)護(hù)、