混凝土裂缝的预防与处理

罗贵生

建筑工程大部分是由混凝土预制拼装或现浇而成的。微细小裂缝通常是一种无害裂缝,对混凝土结构的承重、防渗及其他功能不会产生太大的危害。但是严重的裂缝将直接威胁到建筑工程的使用寿命甚至人民的生命财产安全。因此对混凝土裂缝的控制已成为建筑工程建设中必须高度重视的问题。

1 混凝土裂缝的成因

混凝土是一种由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料拌和而形成的非均质脆性材料。在混凝土施工中,发现了裂缝,首先必须准确分析产生裂缝的原因,确定此裂缝对结构物产生的危害,才能及时采取有效的措施,避免或根除裂缝对结构物带来的安全隐患。混凝土裂缝是混凝土的一种常见病害。混凝土体内存在微裂缝是不可避免的,但表面出现可见裂缝是相对的,是可以避免的。

裂缝产生的原因有理论方面的原因,设计方面的原因,更有施工方面的原因:构件超载;水泥凝结或膨胀不正常;化学反应;水灰比、坍落度过大或使用过量粉砂;混凝土施工过分振捣,模板、垫层过于干燥;在施工过程中,由于施工工艺不当,致使支座处负筋下陷,保护层过大,固定支座变成塑性支座,使板上部沿梁支座处产生裂缝;施工中,混凝土未达到规定强度过早拆模,或者在混凝土未达到终凝时间就上荷载,造成混凝土楼板的塑性变形,致使混凝土早期强度低或无强度时,承受弯、压、拉应力,导致楼板产生内伤或断裂;大梁两侧的楼板不均匀沉降也会使支座产生负弯矩,造成横向裂缝;温度变化;地基不稳定引起的裂缝等。只有正确判断和分析混凝土裂缝的成因,才能有效地控制和减少混凝土裂缝的产生。

2 混凝土裂缝的分类

因荷载引起的裂缝、因变形引起的裂缝、因设计施工操作不当引起的裂缝。按裂缝的方向、形状划分有:水平裂缝、垂直裂缝、横向裂缝、纵向裂缝、斜向裂缝以及放射状裂缝等,裂缝一般可分为微观裂缝和宏观裂缝两大类。按裂缝深度划分有:贯穿裂缝、深层裂缝及表面裂缝。

3 混凝土裂缝预防措施

1)混凝土原材料的选取使用严格把关。

如果由于原材料因素产生裂缝,将对结构物的安全性及耐久性带来致命隐患,并且无法根除。为防止水及骨料中有害杂质对水泥混凝土的腐蚀,应严格控制混凝土的搅拌用水、养护用水和集料的硫化物及硫酸盐的含量。因此,选择水、砂、石、水泥、外加剂、钢筋、钢绞线等原材料严格按试验规范要求,并且对水质检测要达到混凝土用水标准,对粗细集料的含泥量、有害物质含量、耐久性等严格控制,在试配前做好碱骨料反应试验,对水泥细度、强度、用水量、安定性、凝结时间等,及外加剂的各项性能指标严格按规范要求检测,对钢筋、钢绞线按规范抽检,妥善存放,防止其严重锈蚀。比如:JTJ F30-2003公路水泥混凝土路面施工技术规范里规定:对于粗、细集料,必须进行碱集料反应试验,且经碱集料反应试验后,试件应无裂缝、酥裂、胶体外溢等现象,在规定试验龄期的膨胀率应小于0.10%。

2)采用优质掺合料措施,改善混凝土的施工性能和耐久性能。

根据结构物所处环境、所在部位、承载能力及自身特点合理调整配合比。配合比设计时一方面可以减少胶凝材料总量,减少塑性收缩;一方面通过降低水泥用量,并掺加一定数量的外加剂来降低水化热,提高强度及抗渗性、抗冻性、耐久性等性能。如掺入缓凝型的外加剂,那么就会推迟放热峰值出现时间,降低温度的峰值;掺入一定比例的聚丙烯纤维,减小混凝土收缩;掺入膨胀剂,适度膨胀,以抵消混凝土的收缩,防止开裂。制备过程中应充分应用掺加具有复合功能的外加剂,采用优质掺合料等措施,才能改善混凝土的耐久性能。

3)降低水分从混凝土表面的蒸发速度。

首先,应降低水分从混凝土表面的蒸发速度,在混凝土尚未出现析水前,防止强风吹拂和烈日曝晒;其次,尽快修整抹面,及时养护,防止混凝土表面水分蒸发而干燥,并采用二次抹面,以减少表面收缩裂纹;最后,在浇筑混凝土前,应将基层浇湿。必须避开在高温气候条件施工,因在高温天气下,水泥水化作用加快,内部水化热不易及时散开,而产生温度裂缝,同时因水分蒸发加快,使混凝土迅速干燥而收缩,易产生收缩裂缝。

4)严格按配合比施工。

混凝土配合比经试验确定后,严格按配合比施工,特别加强对水泥和外加剂的计量,并根据不同类型的外加剂适当延长搅拌时间,合理分箱分室,间隔浇筑,或预埋散热管,控制混凝土出机温度、入模温度,浇筑后水化热高峰期混凝土内表最大温差小于20℃,混凝土表面与大气最大温差小于20℃。控制从搅拌至入模的时间,在运输过程中采取措施防止其水分蒸发、离析等不利因素产生,避免因混凝土自身性能的降低,或温度变化过大引起的裂缝。不断地加强对混凝土振捣,保证混凝土的密实性,提高其强度及抗渗性。对需后加集中应力的混凝土,必须保证混凝土的强度达到规定值后,方可施工。对施工整体连接,采用间跳施工的方法避免对结构物持续加热。

4 混凝土裂缝的处理措施

1)非结构性裂缝。

虽然非结构性裂缝对结构物的安全不会带来直接影响,但将降低其耐久性及使用年限,可用环氧树脂等凝胶做封闭处理,必要时可采取表面涂抹法、填充法、灌浆法。

表面涂抹适用范围是浆材难以灌入的细而浅的裂缝,深度未达到钢筋表面的发丝裂缝,不漏水的裂缝,不伸缩的裂缝以及不再活动的裂缝,这种方法叫表面贴补法,适用于大面积裂缝的处理。填充法是用修补材料直接填充裂缝,作业简单,费用低。宽度小于0.3 mm,深度较浅的裂缝或是裂缝中有充填物,用灌浆法很难达到效果的裂缝以及小规模裂缝的简易处理可采取开V形槽,然后作填充处理。灌浆法利用压送设备(压力 0.2 MPa～0.4 MPa)将补缝浆液注入混凝土裂隙,达到闭塞的目的,也可利用弹性补缝器将注缝胶注入裂缝,从细微裂缝到大裂缝均可适用,处理效果好,不用电力,十分方便。

2)结构受力性裂缝。

对于结构受力性裂缝,需具体分析裂缝对结构的安全性产生的影响。若不危害结构的正常使用,可根据实际情况采取必要的补强措施,增加结构物的稳定性。结构补强法包括断面补强法、锚固补强法、预应力法等。

因拆模不当产生的裂缝、超荷载产生的裂缝、裂缝长时间不处理导致的混凝土耐久性降低、火灾造成的裂缝,影响结构强度的可采取结构补强法。例如,因地基沉降引起裂缝,可采取加粉喷桩、注浆等措施加固地基;因集中应力引起压裂破坏,可采用加垫大面积钢板分散应力;因受拉、受弯、抗剪引起裂缝,可采用锚定挂钢筋网、喷锚等措施加强。混凝土裂缝处理效果的检查包括钻芯取样试验、压水试验、修补材料试验、压气试验等。

5 结语

混凝土结构产生的裂缝,有些完全可以通过严格控制混凝土施工中各道工序来避免,有些可以通过改善外界环境来避免。若出现裂缝后,根据其形态,具体分析产生的原因,并采取相应的措施避免造成进一步的危害,从根本上进行“综合治理”。只有这样,才能既治标又治本,才能确保工程质量。

[1]李荣云,吴海涛.施家队强排站混凝土裂缝的成因分析[J].水利科技与经济,2004(7):32-33.

[2]赵 岩.浅谈钢筋混凝土结构裂缝原因及预防[J].现代经济信息,2009(15):15-16.