建材发展导向２０１０年１１月 施工技术 论混凝土常见裂缝的预防与处理 陈斌 摘要：我国国民经济的增长，带动了建筑业的快速发展，混凝土因其取材广泛、抗压强度高、并且耐火性好、不易风化、养护费用低，成 为当今世界建筑结构中使用最广泛的建筑材料之一。随着商品混凝土的诞生由于施工方便快捷，性能稳定、质量可靠、劳动强度低、生产效率 高、同时又可减少噪音、保护环境等综合优点。而建筑工程中，我们常常会发现混凝土的裂缝问题，而在实际施工中必须对其进行有效控制， 以避免有害裂缝的产生，从而，提高工程质量及经济利益。本文重点就以混凝土裂缝所产生外在现象，详细分析了其产生的根本原因，在分析 其原因的同时，针对具体睛况提出了一些预防、处理措施。 关键词：混凝土裂缝；原因分析；预防措施；裂缝处理 １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。 的混凝土结构中。混凝土浇筑后。在硬化过程中冰泥水化产生大 量的水化热，（当水泥用量在３５０ ５５０ｋ￣ｍ３，每立方米混凝土将 释放出１７５００～２７５００ｋＪ的热量，从而使混凝土内部温度升达 ７０￣Ｃ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２５～２６￣Ｃ时，混凝土内便会 产生大致在ＩＯＭＰａ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。 。 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 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 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；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*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 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：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。 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。 混凝土裂缝产生的原因很多，有变形引起的裂缝：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。 主要预防措施：①尽量选用低热或中热水泥，如矿渣水泥、 粉煤灰水泥等。②减少水泥用量。将水泥用量尽量控制在 ４５０ｋｇ／ｍ。以下。③降低水灰比，一般混凝土的水灰比控制在０．６ 以下。④改善骨料级配，掺加粉煤灰或高效减水剂等来减少水 泥用量，降低水化热。⑤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 ２凝土工程中常见裂缝及预防 ２．１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 度。⑥在混凝土中掺加一定量的具有减水、增塑、缓凝等作用的 ・１２９・ 施工技术 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。⑦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。⑧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。⑨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。⑩加强混凝土温 度的监控，及时采取冷却、保护措施。⑩预留温度收缩缝。⑩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。⑩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。⑩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。 ２．２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０．０５ ０．２ｍｍ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：①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。②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，同时掺加合适的减水剂。③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。④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。 ２．３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 ２０ ３０ｃｍ，较长的裂缝可达２－３ｍ，宽１－５ｍｍ。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 ・１３０・ 建材发展导向２０１０年１１月 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浇筑混凝土 之前，将基层和模板浇水均匀湿透。④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。⑤在高温和大风天气要设置遮阳 和挡风设施，及时养护。 ２．４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：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防止混凝土浇灌过程中地基被水 浸泡。④模板拆除的时间不能太早，且要注意拆模的先后次序。 ⑤在冻土上搭设模板时要注意采取一定的预防措施。 ２．５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～些碱性离子，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：①选用碱活性小的砂石骨料。②选用低 碱水泥和低碱或无碱的外加剂。③选用合适的掺和料抑制碱骨 料反应。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。通常的预防措施有．ａ．保证钢筋保护层的厚度。ｂ，混凝土 级配要良好。ｃ．混凝土浇注要振捣密实。ｄ．钢筋表层涂刷防腐涂 料。 ３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、 建材发展导向２０１０年１１月 施工技术 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，电化学防以 及仿生自愈合法。 目的。阴极防、氯盐提取法、碱性复原法是化学防中常 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。 ３．６仿生自愈合法 仿生自愈合法是一种新的裂缝处理方法，它模仿生物组织 对受创伤部位自动分泌某种物质，而使创伤部位得到愈合的机 能，在混凝土的传统组分中加入某些特殊组分（如含粘结剂的液 芯纤维或胶囊），在混凝土内部形成智能型仿生自愈合神经网络 ３．１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，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。 ３．２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（如图１）。 图１裂缝灌浆法 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。 ３．３结构加固法 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。 ３．４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。 ３．５电化学防 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 系统，当混凝土出现裂缝时分泌出部分液芯纤维可使裂缝重新 愈合。 ４结语 裂缝是混凝土结构中普遍存在的一种现象，它的出现不仅 会降低建筑物的抗渗能力，影响建筑物的使用功能，而且会引 起钢筋的锈蚀，混凝土的碳化，降低材料的耐久性，影响建筑物 的承载能力，因此要对混凝土裂缝进行认真研究、区别对待，采 用合理的方法进行处理，并在施工中采取各种有效的预防措施 来预防裂缝的出现和发展，保证建筑物和构件安全、稳定地工 作。 （作者单位：南通通西建筑装璜有限公司） ・１３１・
