混凝土病害形成的原因及预防措施

张清贵

【摘 要】 建设工程发生混凝土的裂缝现象是一个综合问题，通常的做法为对混凝土的裂缝进行修复并对施工技术人员进行惩罚，该种方法虽然可弥补裂缝，但无法使建筑混凝土工程裂缝产生的根本源头上得到预防和消除。结合多年的工作经验，并参考大量文献资料，本文分析了混凝土主要病害之一裂缝产生原因，提出了防治对策和处理方法。

【关键词】 混凝土结构 病害 裂缝 防治

建筑事业飞速发展的标志为混凝土大范围的运用和结构增多，然而混凝土的裂缝则成为了影响工程施工质量以及建筑行业发展的一大因素，尤其是对混凝土结构的稳定性和安全性来讲，混凝土裂缝是结构和工程的一大“癌症”。其质量直接影响到工程结构的适用性、安全性和耐久性。为此，人们对混凝土的质量给予了极大的关注。目前，混凝土的裂缝较为普遍，在建筑工程中裂缝几乎无所不在，尽管我们在施工中采取各种措施，小心谨慎，但裂缝仍然时有出现。

1 混凝土裂缝病害现象

混凝土裂缝的出现，多数在施工期就存在，有的虽然在施工期以后，也多在运行初期5～10 年以内。裂缝的存在直接导致混凝土抗拉性能的降低，裂缝也会引导有害物质进入混凝土内部，造成钢筋锈蚀，甚至混凝土结构破坏。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害程度控制在一定的范围之内，对建筑物安全是不会产生不良影响的。

在设计混凝土时都允许一定范围内开裂，从结构安全方面考虑，这不会出现问题。但是问题关键是一旦产生裂缝，加之各外力共同的作用，特别是水下混凝土结构，在高压力及具有侵蚀性的介质对裂缝具有破坏作用，有可能造成在设计允许的范围内裂缝会进一步变大并蔓延。因此，结构设计时除了要考虑安全问题外，还要注意环境的长期持久作用。

2 混凝土裂缝的种类

2.1 按裂缝产生的原因分类

（1）混凝土裂缝的产生主要就是因为次应力和外负载的直接应力而导致的，混凝土裂缝的80%基本上属于因为变形而导致的裂缝，20%属于负载引起的裂缝。（2）变形引起的裂缝。因为混凝土内部结构（温度变化、收缩、不均匀等） 变化而发生的裂缝，当混凝土受到约束和限制时变产生内应力，而内应力一旦超过一定极限时就会产生裂缝，而一旦发生裂缝，才能降低内应力的受力，才能使得受力平衡。

2.2 根据混凝土裂缝所处状态分类

混凝土裂缝根据其状态可以分为：闭合、愈合、不稳定、稳定、运动、静止等状态，不同状态下的混凝土裂缝有不同的处理方式，对于不稳定和运动状态下的混凝土裂缝，应该采取补救措施，而处于稳定、愈合状态下的混凝土裂缝则可以不必采取措施处理，而是这种裂缝不会影响建筑物的质量，因为一些裂缝经过一段时间的使用后，经过化学作用可以自行愈合。

2.3 根据混凝土出现的形态分类

混凝土裂缝的形态具有很多种：表面的、深入的。横向的、纵向的、断面的、倾向的、对角的等等。

3 混凝土裂缝的特征

（1）混凝土浇捣成型后1～3h，在构件的表面产生沉缩裂缝，裂缝分布很规则，裂缝上口大，深度不大。（2）裂缝在构件表面，缝宽在0.05～0.2mm之间。裂缝纵横交错，没有规律性，多沿短方向分布，且长短不一，互不连贯。（3）混凝土在浇筑后，因温差引起的裂缝。特别是大体积混凝土构件，在硬化其间水泥放出大量水化热，内部温度不断上升，则表面和内部温度差超过25℃，急极易产生冷缩裂缝，在表面较浅的范围内出现。（4）深度的和贯穿的温差裂缝，多由于结构降温速度快或到外界约束而引起的。这类裂缝常在桥、板上平行于段边出现，与构件垂直，其形状多数是两端细、中间宽。早期裂缝都出现在混凝土终凝前；硬化后的裂缝与构件尺寸、构造、约束、环境因素有关，有的几天、几十天甚至数月后才出现裂缝。

4 病害的成因分析

4.1 设计方面

细部构造处理不当；承载力不足；构件的计算简图和实际的受力状况不符；构件局部承压能力不足；在设计时没有考虑一些较重要的次应力产生的作用。

4.2 材料方面

水泥水化热所引起的温差较大；水泥安定性不符合要求；拌和物泌水、沉陷；混凝土的配合比不满足要求；外加剂的使用存在问题；砂和石含泥量或含超过规定量的有害杂质；骨料内有碱性的骨料或者已风化骨料；混凝土干缩。

4.3 施工方面

拌和外加掺合剂时不够不均匀；搅拌及运输的时间较长；混凝土泵送过量增加水泥及水的用量；浇筑的速度快；浇筑顺序错误；振捣不实；混凝土在终凝之前钢筋搅动；保护层过薄；施工缝位置错误；滑模的施工工艺不当；模板支撑变形大；模板的拼接不严造成漏浆；模板拆除过早；混凝土养护不当，在早期失水多；构件运输、堆放和吊装不当。

4.4 温度

混凝土对温度变化有着较为敏感的反应，特别是混凝土在物理性质上会表现出热胀冷缩的特点，如果出现温度的剧烈变化会产生混凝土结构内外和温度形变趋势，进而导致应力的出现，如果此时应力和拉力出现较大的差异，就会在混凝土结构上出现裂缝，在建筑混凝土工程施工中，春秋两季是出现混凝土温度裂缝的高峰期。

4.5 荷载作用

在建筑混凝土工程施工过程中，部分施工单位为方便施工且缩短施工工期，会在结构没有达到标准要求时添加一些荷载，这时的混凝土强度还没有达到成品标准，荷载过早的作用会使得混凝土发生开裂。

4.6 地基沉降

当建筑工程进行到混凝土项目时，整个建筑结构的重量会迅速增加，如果出现地基土质和桩基结构方面的问题，会造成地基沉降，而这些沉降会给建筑物带来形变，导致混凝土结构受力的改变，出现对混凝土有害的切力和剪力，当剪切力在混凝土薄弱部位过大时就会出现裂缝。此外，在北方由于冻土层的存在，会给地基带来冻胀的影响，形成对地基顶推和拉伸的外力，这也会使混凝土出现裂缝。

5 混凝土病害预防措施

5.1 设计阶段

在计划上要注意到那些容易开裂的部位，如深基与浅基、曲折跨处等，应考虑到由于地基的差异沉降或结构缘故而引起的单薄要害部位，在计划中加以解决。在构件截面容许、配筋率稳固而且浇筑方便的条件下，钢筋直径越细、间距越小则对预防开裂越有利。

5.2 施工阶段

良好的施工方案与预防对控制开裂有很大的关联。施工方案应确定浇筑量、施工缝间距、位置及构造、浇筑时间、运输及振捣等。一次浇筑长度由垂直施工缝支解，最好是设置在变截面处或遭受拉、剪、弯应力较小的部位。除控制一次浇筑厚度外，分层位置即水平施工缝留设位置也应加以注意。确定浇筑时间要避开酷热天气和昼夜温差大的日子。如果必须在夏日酷热天气施工，则应采取降温措施来控制混凝土入模温度。

因施工质量问题而产生的裂缝发生率在95%以上。施工阶段是裂缝预防的主要阶段，因此，在施工阶段要注意以下几个问题：首先混凝土要有合适的配合比。选择合适的配合比，不仅要满足强度要求、施工要求，还要从防止产生裂缝的需要出发。其次钢筋的成型和模板安装位置要准确、牢固，以免施工中变形。钢筋上的污物和氧化铁皮要清除，以免影响粘结力。第三是浇筑、振捣操作要合理，特别是振捣操作技术，要按照规范操作，要恰到好处。

5.3 混凝土养护

养护的目的是使混凝土正常硬化，强度增长，不受或少受外界影响。施工中要想法使混凝土温度逐步降低到靠近外界气温，缩小降温历程中的温差。以便减小温度应力发生。通例养护要领是洒水，对一般混凝土结构，减小预防龟裂是可行的。大体积混凝土由于块体内外温度不一致，强度增长的差异，通常是在强度增长慢的部位开裂，其养护应满足养护要领。具体说，避开外界天气的影响，养护期应以混凝土强度增长最快的阶段为准，即7～28d，最好能长些。

6 常见裂缝缺陷修补

若混凝土的表面只存在较小麻面和掉皮，可用泥浆来进行表面抹平。

6.1 抹面层

浆涂抹前要用钢丝刷将表面的浮渣刷去，再用压力水进行冲洗。修补之后应注意对其进行养护，养护条件要比原有构件养护条件高出一等级，从而确保修补的质量。

6.2 填缝法

对数量较少而较宽的裂缝，或由于钢筋的锈胀使得混凝土沿筋剥落所产生的裂缝，可采用填缝法对其进行处理。填缝的材料主要有环氧砂浆、环氧树脂、水泥砂浆、聚合物水泥砂浆等。填充之前，顺缝凿成槽，若防渗漏要求较高可加层防水油膏。对与锈胀缝要凿到钢筋露出，去锈并涂防锈涂料。在填缝之前可以在槽面涂上环氧树脂浆液，来加强填充料与混凝土面层的粘结力。

6.3 灌浆法

用压力法将各种封缝浆液注入到裂缝底部，提高构件的耐久性、整体性和防水性。该种方法主要适用在裂缝深度较深，宽度大于0.3mm的裂缝修补。

6.4 其他的修补方法

若混凝土的表面孔洞较大时，可以采用小豆石混凝土填实。对表面面积较大的混凝土表面缺损，可以采用喷射混凝土等方法处理。

7 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，要严格按规程、规范要求施工，严把质量关，防患于未来，尽可能地降低混凝土裂缝的出现；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。

参考文献

[1]王斌洲.水泥混凝土路面施工新技术及病害处治应用研究[D].西安建筑科技大学，2008.

[2]陈红梅.钢筋混凝土桥梁病害分析及其维修加固[D].大连理工大学，2011.

[3]康维.浅谈混凝土裂缝产生的原因及处理[J].中国科技财富，2011，03：109+106.