混凝土裂缝控制与修复

　

(华北理工大学　河北　唐山　063200)

引言

自20世纪以来，国内外建筑工程中混凝土工程的规模不断扩大，当代混凝土正向着高强、高流动性、高耐久性的方向发展。然而，随着混凝土结构的普遍应用，由于混凝土施工过程操作不当、自身特性、环境条件影响和结构设计缺陷等问题，致使混凝土裂缝问题越来越严重。混凝土裂缝的产生不仅会影响建筑结构美观，还破坏构件的整体性和耐久性，降低结构强度，最后甚至对结构的安全性造成极大的威胁。因此，混凝土结构裂缝控制与修复，是国内外混凝土施工中非常重要而又迫切的课题。

一、国内外研究现状

混凝土是建筑工程中最重要的材料，随着社会工业化的发展，混凝土施工技术也随之而进步，然而，混凝土结构兴建初期，人们普遍忽视混凝土过早劣化的现象，仍认为混凝土性能降低此类现象是由于施工过程中养护操作不当或者现存规范出现问题所引起的。直至20世纪初起，人们才开始认识到混凝土裂缝控制问题。

1969年，德国的Springen schmid教授改进了原有的开裂实验架，通过大量的实验结果表明：水泥品质是影响混凝土性能的重要因素。

RILEM于1989年创立了混凝土早期热裂缝TC119技术委员会，1998年S.Bernander出版《避免混凝土早期热裂缝》论文集，这些都对混凝土裂缝控制研究具有宝贵的借鉴意义。

2006年，英国哥伦比亚大学N.Banthia和R.Gupta对塑性收缩开裂的实验研究结果表明：聚丙烯能有效控制混凝土塑性裂缝的开展。

近年来，国内数所高校和研究院也相继对混凝土的裂缝控制进行探索研究。

王铁梦教授于1999年出版了《工程结构裂缝》一书，书中通过工程实例系统介绍了各种工程结构裂缝的控制措施，为后续的研究奠定了良好的实验与理论基础。

清华大学陆新征、江见鲸利用无网格方法并结合传统有限元分析方法，通过不需要单元网格的前提下可以简单的调整节点分布，并介绍了裂缝分类、宏观裂缝生成和开展的模拟方法，能较准确地分析混凝土受力变形和裂缝开展情况，得到传统有限元计算难以生成的结果。

李树奇对添加聚丙烯纤维混凝土实验进行分析并得出结论：通过聚丙烯纤维网可以很大程度上改善混凝土的品质，提高混凝土的综合使用性能，有效控制混凝土塑性收缩裂缝的产生。

二、裂缝控制措施

通过对大量的工程实例进行研究分析，应从设计措施、原材料选择、施工措施等方面进行控制，坚决控制裂缝的开展。

(一)设计措施

设计混凝土构件时，应按照《建筑结构荷载规范》进行荷载取值，避免结构在其设计使用年限内发生超载现象。混凝土施工前，应掌握当地气候条件和施工环境，并根据地震烈度等级、建筑物基本信息等因素编写详细的施工组织设计。

为减少气温条件对混凝土产生的不利影响，应对混凝土进行保温处理，加强建筑物的保温隔热性能。对大面积建筑结构，宜采取分割处理措施，从而减少混凝土自身收缩、环境影响等结构内部应力变化。

(二)原材料的选择

在选择材料时结合抗裂性以及混凝土强度等级等方面的要求，从施工原料方面选取低水化热水泥。混凝土骨料选择应符合《普通混凝土用砂、石质量标准及检验方法标准》，根据结构所处环境不同选用酸碱程度不同的骨料。例：若空气潮湿混凝土最大碱含量不大于3.5kg/m3。为改善混凝土性能，根据工程需要，加入适当矿物掺合料及外加剂。

(三)施工措施

合理的施工措施是防止混凝土结构产生裂缝的重要保障，也是防止混凝土开裂的关键阶段。确定正确的、全面的质量评定体系，做到检查覆盖面要广、质量要求严格、抽查体系要完善；加强预应力混凝土的监管体系，定期检测混凝土的温度动态，减少由外部环境变化而产生的裂缝；提倡对浇筑后的混凝土采用二次振捣技术，提高混凝土的粘结力，增加构件整体密实度。养护过程中，要及时用湿润的塑料、草袋等材料覆盖混凝土，确保混凝土表面能够缓慢冷却。

三、裂缝修补措施

裂缝修补措施主要包括：

(1)表面处理法

表面修补法施工简单，主要用于混凝土结构表面稳定的浅层裂缝，裂缝整体宽度较小，分布不均。

(2)灌浆修补法

化学灌浆法是裂缝修补常用的一种方法，将化学材料配置的浆液灌入裂缝内部后密封，浆体在裂缝中固化、扩散后，浆液具有较高的粘结强度，可达到恢复结构整体性、耐久性的目的。此法适用于裂缝宽度≥0.3mm、裂缝深度较深的裂缝修补。

(3)构造加固法

当裂缝开展较严重，已经影响结构承载力，甚至对结构的安全性造成极大的威胁时，应采取构造加固法。常见的构造加固多为增加结构横截面积、在构件四周外粘或外包型钢、构件表面粘贴纤维加固、外加预应力等方法。

(4)仿生自愈合法

仿生自愈合法是目前正在研究的一种新型裂缝修补方法。这种方法很大程度的模仿了生物组织创伤自愈能力，即靠其自身分泌愈合物质，应用到混凝土裂缝修补中，在混凝土中加入一些特殊组分使其形成神经网络自愈系统，起到修补作用。