混凝土裂缝成因分析及对策研究

李　慧　张正亚　李瑞红（.郑州工商学院，河南　郑州　450000；.南通职业大学，江苏　南通　6000）



混凝土裂缝成因分析及对策研究

李慧1张正亚1李瑞红2
（1.郑州工商学院，河南郑州450000；2.南通职业大学，江苏南通226000）

目前在土木工程中混凝土结构居多，由于内外因素的作用，混凝土结构难免存在裂缝，而裂缝是降低混凝土结构物承载能力、耐久性等性能的主要原因。鉴于此，结合工程实例，通过剖析混凝土裂缝的成因，提出混凝土裂缝的处理对策，供工程实际参考。

混凝土裂缝；成因；对策

在当今土木工程中，使用最广泛的建筑材料莫过于混凝土。混凝土因其原材料来源丰富、价格便宜、抗压强度高，能够根据模板的形状浇筑成各种构件，而且耐火性能好、养护费用低等优点，已成为结构的主体材料，但混凝土的抗拉强度低，容易出现收缩。混凝土是以水泥为主的胶凝材料浆体，将松散的砂石材料等混合粘结在一起而形成的多元、多相、非均质水泥基复合材料。混凝土从开始灌注到振捣这个过程可能会出现粗细骨料下沉、水泥浆体上浮的现象，而水泥浆体受粗细骨料的约束，在混凝土表面和内部出现大量细微裂缝。而随养护条件、环境条件和荷载情况的变化会出现各种各样的裂缝。

混凝土作为非均质脆性材料，其面临着自身变形、施工及约束等一系列问题，经硬化成型的混凝土中存在着许多的微孔隙、气穴和微裂缝。而正因为这些初始缺陷的存在，使混凝土表现出一些非均质的特性。一般微裂缝是一种无害裂缝，对混凝土的承载能力、抗渗、抗冻和其他使用功能不产生危害，但当混凝土经受荷载、温差等因素综合作用之后，微裂缝就会不断延伸甚至连通，最终形成人们肉眼能够看到的宏观裂缝，此宏观裂缝就是混凝土结构工程中常提及的裂缝。基于裂缝的种类繁多，要从根本上解决混凝土裂缝的问题，就需从混凝土裂缝的成因入手，作出正确的判断和分析，进而有效控制和减少混凝土结构的裂缝。

1　混凝土裂缝成因分析

1.1建设阶段产生的裂缝

1.1.1设计因素。工程设计不但要考虑工程的质量，还要对工程的材料和技术进行详细的规划。例如，为保证建筑物外观形式的完美，有些建筑物表面存在过多凹凸角，这些凹角会造成应力集中，导致建筑物出现裂缝；设计时若配置构造钢筋过少或过粗等，也容易引起构件裂缝；因设计的承重板厚度过小，整体刚度下降，承重板中钢筋和混凝土的应力均增大，导致承重板出现贯穿性裂缝。

1.1.2原材料因素。混凝土由原材料所引起的裂缝体现在两方面：原材料的质量和配合比。例如，使用导致混凝土收缩性较高的水泥品种；水泥强度等级过高；粗细骨料中含泥量过大，针片状颗粒含量过大；粗细骨料的颗粒级配不符合要求，或采用不恰当的间断级配；混凝土中单位水泥用量和单位用水量过多；混凝土外加剂或掺和料的品种选择不当或掺量不当；砂率、水灰比选择不当造成混凝土和易性偏差等原因均易产生裂缝。

1.1.3施工因素。混凝土施工直接关系着工程的质量，混凝土由施工不当所引起的裂缝体现在两方面：施工方法不规范和养护措施不恰当。例如，高空浇注混凝土时，烈日暴晒或风速过大等；大体积混凝土浇注时，施工现场对混凝土采用的降温和保温措施不到位，引起混凝土内外温差过大，产生温度裂缝；施工现场振捣混凝土不当，如漏振、过振、振捣棒抽撤过快等；大体积混凝土工程缺少二次抹面；施工现场拆模过早或模板拆除不当，导致拆模裂缝；施工现场预应力张拉不当，引起混凝土张拉裂缝；施工现场养护措施不符合规范要求，导致收缩裂缝等。

1.2使用阶段产生的裂缝

混凝土结构物在投入使用阶段，随时间的推移而发展原有裂缝或形成新的裂缝。例如，结构物基础产生不均匀沉降，造成沉降裂缝；使用荷载超负荷；结构物的周围环境如酸、碱、盐等的侵蚀作用产生裂缝；建筑物装修时随意拆除承重墙或凿洞等；混凝土徐变亦会造成结构物的开裂或裂缝的进一步发展：轻度地震、火灾等不可抗力的意外事件引起结构物的裂缝等。

2　混凝土裂缝处理对策

2.1表面处理法

表面处理法有表面涂抹法和表面贴补法2种方法。其中，表面涂抹法适用于胶浆难以灌入的细而浅的裂缝，或深度没有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进行活动的裂缝；而表面贴补法是针对大面积漏水裂缝的防渗堵漏的方法。

2.2灌浆法

灌浆法是指把一定量的胶凝材料配制成浆液，并通过专用的压力设备将浆液灌入到需要修补的区域，浆液会在区域内逐渐扩散，并且在一段时间后凝固，凝固的浆液起到防渗、补强、堵漏、加固的效果。该方法无论是细微裂缝还是大裂缝均可采用，故应用范围较广且处理效果良好［1］。

2.2.1化学灌浆材料。化学灌浆材料是比较理想的裂缝处理材料，其凝结时间有可调节性，同时又有可灌性。化学灌浆材料种类繁多，如丙烯酞胺、聚氨醋、环氧树脂等。

2.2.2普通水泥灌浆。对于厚混凝土墙、大体积水坝以及水工结构岩石基础上的裂缝，可以用普通水泥封闭灌溉。

2.2.3聚合物灌注。含有氨基甲酸乙酯、丙烯酰胺聚合物等材料的灌浆料与水反应生成固态沉淀物或泡沫材料，从而起到封闭裂缝的作用。该法通常用于潮湿的环境中。

2.3填充法

填充法基于裂缝宽度的不同，处理方式也不同。对于宽度大于0.3mm的裂缝，一般采用直接将修补材料填充裂缝的方法。而对于宽度小于0.3mm、深度较浅的裂缝，或者裂缝中虽有充填物但用灌浆法无法达到预期效果的裂缝等可采用先开V型槽，而后再作填充处理。两种方法中前者作业简单，费用低；后者相反。

2.4结构补强法

结构补强法一般包括锚固补强法、断面补强法和预应力加固法等。该方法适用于超荷载引起的裂缝，或裂缝长时间不处理致使混凝土耐久性降低的裂缝，以及因火灾造成混凝土结构强度下降的裂缝等。对于混凝土裂缝处理效果的检查试验有钻芯取样试验、修补材料试验、压水试验、压气试验等。

2.5电化学防护法

电化学防护法是通过施加电场在介质中的电化学作用，来改变混凝土或钢筋混凝土所处的环境状态，令钢筋发生钝化，进而达到防腐目的的方法。该方法具有受环境因素影响较小的优点，故适用于混凝土和钢筋混凝土的长期防腐、已裂结构及新建结构。电化学防护法常用且有效的方法有阴极防护法、碱性复原法和氯盐提取法3种。

2.6仿生自愈合法

仿生自愈合法是一种模仿生物组织对其受创伤位置自动分泌某些物质，而令创伤部位得以愈合的方法［2］。该方法是裂缝处理的一种新方法，在商品混凝土的传统组分中加入某些特殊的组分（如含黏结剂的胶囊或液芯纤维），进而在混凝土内部形成智能型仿生自愈合的神经网络系统，一旦混凝土出现裂缝，会自动分泌出部分液芯纤维保证裂缝重新愈合。

3　混凝土裂缝控制案例分析

3.1在建工程产生裂缝描述

南水北调中线工程辉县第七标段大蒲河公路桥0#桥台背墙于2012年4月质量排查过程中发现了0.03～0.23mm的纵向裂缝。裂缝检测方法及设备如表1所示。根据《南水北调中线干线工程混凝土结构质量缺陷及裂缝处理技术规定（试行）》文件，该处质量缺陷判别为Ⅲ类缺陷。

3.2裂缝的成因分析

工作人员通过认真分析，发现是建设阶段施工不当造成的。该处混凝土浇筑完成后拆模过早，且未及时进行洒水养护，造成内外温差过大，进而形成温度裂缝。

3.3裂缝的处理方案

该处混凝土裂缝对桥梁外观有影响，而对桥梁运行安全无不良影响。考虑到混凝土裂缝易造成钢筋锈蚀，降低混凝土的耐久性，经讨论最终确定采用改性环氧树脂利用灌浆法进行处理。

3.4裂缝处理后质量检查结果

此次贯穿裂缝处理完毕，达到10d龄期后，由第三方试验室进行裂缝压水试验，每条裂缝试验时至少布置1个检查孔。通过压水试验，所检裂缝处理后未出现渗水现象。

3.5裂缝处理总结

针对大蒲河公路桥混凝土裂缝产生的原因，在施工时应尽量避免环境恶劣时节，优化混凝土的施工工序，降低入仓混凝土的温度，并在浇筑完成后加大养护力度。

表1　裂缝检测方法及设备

4　结语

混凝土裂缝是普遍存在的历史问题，也是一个从来没有停止研究的课题。混凝土裂缝会降低混凝土结构物的承载性能和耐久性能，而预防与控制混凝土裂缝需要设计、施工、监理、建设方等多方面的配合协调。对于已出现的混凝土裂缝应分析其成因，及早对其进行控制和处理，从而保证土木结构物的安全与稳定。

［1］赵鹏涛.建筑工程中混凝土裂缝的成因及处理方法［J］.科技致富向导，2012（3）：168.

［2］王震.混凝土裂缝的成因及预防措施［A］.山西省第十二届青年优秀水利科技论文选集，2015.

Cause Analysis and Countermeasure Research of Concrete Crack

Li Hui1Zhang Zhengya1Li Ruihong2
（1.Zhengzhou Technology and Business University，Zhengzhou Henan 450014；2.Nantong Vocational College，Nantong Jiangsu 226000）

At present，concrete structure is in the majority in civil engineering，due to the role of internal and external factors，the concrete structure will inevitably exist cracks，the crack is the main reason for reducing the carrying capacity and durability of concrete structures.In view of this，combined with the engineering example，through the analysis of the causes of concrete cracks，this paper put forward the concrete crack treatment measures，for the engineering practical reference.

concrete crack；cause；countermeasure

TU745.39

A

1003-5168（2016）04-0104-03

2016-03-15

李慧（1982-），女，硕士，讲师，研究方向：高性能混凝土、混凝土结构。