混凝土结构裂缝的成因及处理方法

项可兰

(马钢利民公司 安徽马鞍山 243000)

1 混凝土结构裂缝产生的原因

混凝土的内部结构很特殊，是由水泥、外加剂、水以及掺合料，按一定比例配制而成的硬性胶凝材料。具有较高的抗压强度和良好的耐久性，普遍应用于土木结构的工业厂房建筑，但因其抗拉强度低、抵抗变形的能力差，产生裂缝是一种常见现象。那么，混凝土为什么容易产生裂缝?

1.1 裂缝的客观因素

理论上讲，混凝土裂缝是指混凝土在温度和湿度变化条件下，因为各种材料在形成混凝土中的不可或缺，但因其变形不一致而相互“打架”，硬化并出现体积变形，从而导致了混凝土裂缝的产生。我们知道，混凝土搅拌后是一种不定型的可塑性材料，其增加强度的主要胶结材料是水泥，而水泥的化学收缩又与水泥的标号、品种、用量，特别是施工工艺密切相关。内行人都明白，仅就水泥的标号而言，其标号越高、细度愈大、用量愈多，混凝土的收缩率也就随之增加，这是混凝土出现裂缝的根本原因，也是不可避免的物理属性。特别是泵送混凝土出现裂缝更是难以杜绝。因此，我们要正确认识、科学处理混凝土裂缝，将混凝土工程质量控制在国家标准范围内。

1.2 裂缝的常见形态

混凝土出现裂缝的形态多种多样，概而言之，主要有如下几种：第一、塑性裂缝。这种形态多在新浇注的混凝土构件表面出现，因为新浇混凝土暴露于在外，加上客观环境中相对湿度、温度和风速以及水灰比和混凝土凝结时间等的影响，混凝土在终凝前几乎没有强度，或者刚刚终凝强度很小，受高温或较大风力的影响，混凝土表面失水过快，使混凝土体积急剧收缩，而此时混凝土自身的强度又无法抵抗其本身收缩，因此出现了塑性收缩裂缝的情况。第二、沉降裂缝 。产生沉陷裂缝的根本原因是地基土质松软、不均匀和回填土不实，或者模板刚度不足，模板支撑间距过大以及支撑底部松动等。尤其在寒冷的冬季，模板支撑在冻土上，因为冻土化冻不均匀，模板倾斜或沉降受力不匀，混凝土结构就产生了沉降裂缝。沉降裂缝大多呈现深进、贯穿和梭形的特点。第三、温度裂缝。在大体积混凝土表面或温差变化较大地区，混凝土结构出现温度裂缝较为常见。混凝土体积较大的话，在混凝土浇筑硬化过程中，由于大量的水化热，累积在混凝土内部一时难以散发，致使内部温度急剧上升，而混凝土外表散热迅速，内外产生较大温差，造成内部与外部热胀冷缩的程度不同，使混凝土外部产生一定的拉应力，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。在温差变化较大的地区或时节进行混凝土施工，也会使混凝土表面温度急剧下降产生收缩，进而产生裂缝。温度裂缝没有一定规律，宽度也大小不一，冬宽夏窄较为明显。

1.3 变形裂缝的特征

变形裂缝是混凝土结构裂缝最集中的表现，既因不均匀沉降所致，也由温度和收缩等引起，有其鲜明的特征，一方面混凝土的收缩影响其性能，如果收缩产生的裂缝控制不住，有可能引起结构开裂、变形或破坏；另一方面水泥散发出的热量使混凝土气温骤升，从而与外部气温形成一定的温差产生温度应力，会直接导致混凝土的开裂及增加裂缝的宽度；此外配筋不足、配合比设计不当等，也直接影响混凝土的抗拉强度，造成混凝土变形开裂；同时养护不当，也是混凝土变形开裂不可忽视的原因，养护越接近标准条件，混凝土开裂的可能性就越小。如果现场混凝土浇筑振捣不均匀或出现漏振等情况，则会造成混凝土离析，降低结构的整体强度，从而发生变形裂缝。

2 混凝土裂缝的处理方法

混凝土结构裂缝处理，简言之，就是采取科学的方法对混凝土裂缝进行修复，使其达到原有的技术标准。具体实施中，要根据不同建筑的实际情况，区别对待各种裂缝的成因、特征，确定不同的科学处理方法，使其达到预期的效果。

2.1 表面修补法

混凝土结构出现裂缝后，首先要确认裂缝的部位和裂缝形态，针对性的分别采取对应的处理措施。表面修补法是一种简单实用的方法，对稳定和结构承载能力没有影响的表面裂缝且裂缝较窄，即可采取表面修补法处理，尤其是表面封闭法，用于修补对结构影响不大的静止裂缝，防止化学物质、水汽和二氧化碳的侵入，简单易行，效果明显。具体做法是在裂缝表面涂刷沥青、油漆等防腐材料，以及拌环氧胶泥和水泥浆等，即可修补和防止混凝土受各种作用的影响继续开裂。灌浆法也是表面修补一种极易见效的方法，采用压力设备将甲基苯烯酸酯、环氧树脂和水泥浆压入混凝土裂缝中，就能起到封堵加固的目的，特别是树脂灌注法，它具有较高的机械强度，并能抵抗混凝土所遇到的化学侵蚀。嵌缝法则是裂缝封堵中惯用的一种方法，它沿裂缝表面凿u型或v型槽，在槽中嵌填塑料油膏、聚氯乙烯胶泥、丁基橡胶等塑性材料，以达到封闭裂缝的目的。

2.2 结构加固法

如果裂缝严重到影响混凝土结构安全性能，修补已解决不了问题时，就要对混凝土结构进行加固处理。加固有严格的工艺要求，必须经专业工程技术人员严格进行专业评估后方可施行。加固法通常有围套加固、钢箍加固和粘贴加固三种方法。围套加固就是在尺寸允许的范围内，在结构外部围包钢筋混凝土套，增加钢筋截面，提高承载能力，而裂缝严重的，还要加包钢丝网。钢箍加固法则是在结构裂缝部位四周加型钢套箍或u型螺栓，提高结构的刚度及承载能力。粘贴加固则将型钢或钢板用粘结剂粘贴到构件混凝土裂缝部位表面，使钢板或型钢与混凝土连成整体，提高抗压能力和安全系数。

2.3 施加预应力法

通过外部施加预应力，形成与原有混凝土结构紧密对接的结实砂浆，这是处理混凝土结构裂缝的可行而有效的方法。具体做法，先在裂缝表面开槽，清理杂质后涂刷界面剂、连续嵌入低水灰比的砂浆。这里要特别注意，在涂层及其表面处理时，要注意优先选用低水化热的矿渣水泥拌制混凝土，并适当使用缓凝减水剂，在保证混凝土设计强度等级的前提下，降低水灰比和减少水泥用量，还可掺入适量的微膨胀剂或膨胀水泥，使混凝土结构的收缩得到补偿，降低混凝土的温度应力，从而减少混凝土表面收缩，达到避免裂缝产生的目的。

2.4 混凝土置换法

采用混凝土置换方法，是处理混凝土严重损坏的补救方法，操作流程是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，有水泥砂浆、普通混凝土和聚合物或砂浆。此外，电化学防护法，在混凝土结构裂缝预防中使用效果也不错，就是通过施加电场在介质中的电化学作用，改变钢筋混凝土或混凝土结构所处的环境状态，这样可以达到预防裂缝和防腐的目的。化学防护法常用的有氯盐提取法、阴极防护法和碱性复原法三种。化学防护法具有受环境因素干扰较小，适用钢筋和混凝土长期防裂、防腐，既可用于已裂结构，也可用于新建结构，实践效果十分突出。

3 注重施工质量和养护

工业建筑中混凝土结构裂缝是一种普遍现象，从一定意义上说也无法完全避免。但是，裂缝的出现不仅影响结构的安全性和建筑物的美观，还会引起结构的锈蚀，加速混凝土的碳化，降低混凝土的使用功能。正因为如此，我们既要做好裂缝产生后的技术处理，更好做好施工时的质量保障和养护，增强混凝土结构的安全可靠性和经久耐用性。

3.1 提高混凝土质量

混凝土质量是减少各种裂缝的关键，如何提高混凝土质量，首先要做好原材料的选择，尤其是水泥的选择，应坚持使用水热化反应较低、强度高的水泥，因为水泥强度高，其后期裂缝的概率小。而配剂时，膨胀剂、减水剂要择优选用，而且严格把关水与水泥的比例，同时保证砂、石子颗粒的大小，尽可能将混凝土的空隙率保持在最低水平，从而降低后期混凝土的收缩空间，减少裂缝的出现。在施工过程中，要针对混凝土结构裂缝经常出现的共性问题，采取有效的技术措施，进行防范、控制以及及时消缺，确保混凝土结构的工程质量。

3.2 提高浇筑成功率

提高混凝土浇筑施工一次成功率，是避免混凝土结构出现裂缝的重要保证。必须千方百计杜绝因协调不好、安排不周，浇筑时间上的差异导致混凝土凝固出现不同层次而产生裂缝的现象发生。工作的衔接和顺畅尤其重要，在绑扎楼层底板钢筋时，应同时将线管埋好，保证一致的施工时间，同时做好业主、施工单位和混凝土浇筑的多方协调，要求施工单位依据实际情况，适当扩大钢筋工的数量，以及时处理混凝土浇注施工前与施工过程中，出现的临时活动跳板放于容易出现裂缝的位置等问题，为一次浇筑成功提供保障，从而提升凝固效果。此外，混凝土浇筑一旦完成，必须禁止在其凝固彻底之前对其进行踩压，防止因为踩压发生变形，加速后期裂缝的出现。

3.3 保证凝固时间

混凝土浇筑结束后，需要凝固时间，期间的收缩过程，必然受到外界诸多因素的干扰，如影响自由收缩，必然会出现裂缝。因此，保证混凝土浇筑后的凝固时间，是混凝土施工保证质量的关键环节。浇注完成后，凝固刚开始，不可以在上面使用器械吊卸大件物品，以防对凝固阶段的混凝土产生冲击。如果上层楼房工期较紧，可在处于凝固阶段的楼层表面，通过加立杆与横杆，搭置模板支架，使其强度能够支撑吊运材料的重量，避免因载荷过重而出现裂缝。施工过程中，应确保钢筋位置合理，并及时对其完成绑扎，保证运用物件结实牢固。模板使用应在专业人员的指导下进行，选用构造合理、强度较大的模板完成铺设，模板不可提前拆卸，以免影响凝固效果。

3.4 控制水的应用

水泥之所以叫水泥，是因为水是水泥的重要组成部分，为反应提供充沛的热源，但在水泥搅拌和施工过程中，如果水量过大，反而不利于混凝土的凝固，影响骨料与凝胶体之间粘合。一旦水分大量蒸发后，会导致凝胶体收缩，裂缝便会在施工界面发生。因此，在建筑施工过程中，要选择水的配比比较科学合理的水泥，以减少施工中及后期发生裂缝的概率。

3.5 重视工后养护

要想减少和尽量避免混凝土结构裂缝，做好混凝土浇筑施工后的养护十分重要。混凝土在凝固阶段，水分开始流失，这就需要养护时及时补水，保证其凝固质量。因此，浇注施工完成后，应安排专门人员定期适量进行补水，一方面防止混凝土因凝固收缩造成裂缝，另一方面避免因内外温差而产生裂缝。当然，在养护过程中，补水要根据季节、环境、界面的实际情况进行，既及时满足，也“适可而止”，所补的水量控制在需求范围。

总之，混凝土结构裂缝是厂房、水利、桥梁、隧道等土木建筑工程中一种普遍现象，裂缝的存在和发展会使钢筋等材料出现腐烂，降低承载力和耐久力，影响建筑安全、美观和使用寿命。因此，针对裂缝出现的原因，制定科学的处理措施，并注重在施工和养护过程中，减少混凝土裂缝发生、发展，切实提高工业建筑物安全可靠性和使用年限。