浅谈大型混凝土构筑物裂缝产生的原因及防治措施

赵鹏 孙莹

摘要：本文结合工作实践对大型混凝土结构裂缝的一般处理方法進行分析介绍。

关键词：砼结构 裂缝处理 原因分析 具体措施

1 裂缝情况调查

对己出现裂缝情况的调查是获得第一手资料，用以分析推断裂缝产生的原因，并判断裂缝是有害或无害的，有无处理的必要及选择何种修补、加固补强的处理措施，其调查内容主要有：

（1）裂缝的分布现状：裂缝形式、所在位置、长度、宽度、深度是否是贯穿开裂；

（2）裂缝出现及发展情况：发现裂缝出现的时间、开裂及发展过程、裂缝展开速度等； （3）裂缝对建筑物的影响程度：是否渗漏水、对钢筋锈蚀造成的影响程度、外观影响等；

（4）设计资料：施工图纸文件、设计变更、竣工图纸、结构设计计算资料等；

（5）施工情况：原材料及砼包括：粗细骨料的品种、产地、规格、颗粒级配、含泥量及针片状、空隙率、有害物质含碱量等；掺合料种类、细度等级和掺量；外加剂的种类、用量、同水泥的相容性；用水量及水质；水泥的品种、用量、强度等级及检验的相关资料；拌合物的用水量、坍落度、流动性、泌水、粘聚性初凝时间等。砼的设计配合比及施工配合比；搅拌机型号、容量、搅拌时间、出机坍落度；运输机械及停置时间；砼成形浇筑：入模温度、分层厚度、浇筑方向、振捣顺序、施工缝的留置和处理、表面的压抹、覆盖及养护等。同时还要调查模板是否下沉变形、地基下沉变形、砼浇筑时的环境，风速、温湿度、下雨等影响因素。

2 原因分析及推断

2.1 采用原材料及施工期间产生裂缝的主要原因分析

（1）原材料方面：水泥存放时间长、受潮产生凝结、非正常膨胀、水化热高；骨料连续级配不均匀、含泥量大、骨料表面含碱；掺合料比例过大、细度不达标；外加剂掺量过大或过小、与水泥或掺合料的相容性不好。混凝土初凝的塑性和沉降收缩、硬化过程中缺水产生的干燥、水化和自身收缩、砼硬化后期的温度体积变化、碳化、干湿体积变化等。

（2）施工控制方面：原材料、外掺合料、外加剂掺量不准；搅拌时间过长或不足、拌合物不均匀、任意加水；运输停置时间长、泵送输不出加生水改变砼的水灰比；浇筑顺序不当、入模速度快、摊铺分层过厚、振捣不及时过振或漏振、施工缝处理不当；养护不到位末及时覆盖保湿或保温、早期失水补充不及时、在强度很低时过早上人或吊装材料、造成砼结构的内伤。

2.2 砼自身在环境中变化的原因分析

（1） 沉降收缩：发生在砼硬化过程前的塑性阶段，当下沉的固体颗粒遇到水平钢筋或受侧模板的阻碍时，就会与周围的砼形成沉降差，在砼顶部表面形成塑性沉降裂缝。

（2） 塑性收缩：砼在浇筑振捣后开始凝结硬化，拌合物表面在自然环境下水分也较快蒸发，内部水分不断向表面迁析，形成砼在塑性阶段体积的微小收缩。

（3） 干燥收缩：这种收缩发生在砼的硬化过程中，由于失水而逐渐干燥产生的水泥石体积收缩。

（4）自身收缩：水泥浆在模板内形成所需要的形状后，与外界无质量交换时，由于拌合物中水的不断减少，微毛细管中水分形成凹液面产生负压，导致砼自身收缩。

（5） 水化收缩：水泥水化反应生成水化物的体积小在反应前水泥与水的体积，绝对体积减少。

（6）碳化收缩：Ca（OH）2和CO2结合，生成CaCO3，其密度变大但体积缩小。

（7）干湿对体积变化的影响：砼硬化后在高湿环境下会因水过多而膨胀，干燥失水后体积产生收缩。

（8）温度对体积变化的影响：水泥遇水后产生水化热导致砼体积膨胀，温度降低则体积缩小。

3 外表面修补处理方法

3.1 表面处理

当裂缝宽度<0.2mm及以下时，钢筋未受到浸蚀时用表面处理措施进行处理。主要用来提高结构的防水、防止裂缝的扩大、延长结构的耐久性。这种表面处理措施的不足是砂浆无法深入到裂缝内部，不能彻底对裂缝补好，对于裂缝宽度有变化的，应采用有弹性的材料填充，大面积处理时应注意防止空鼓、起皮、防裂，加强早期的保湿防护。施工前先用钢丝刷清除修补部位表面的污染，并打毛表面用压力水冲洗干净，处理时表面干燥均匀涂刷修补材料；处理用材料根据建筑物所处环境位置缝的形状而定，可用水泥素浆、水泥砂浆、弹性涂膜防水、聚合物砂浆等。由于是薄层施工，对修补后表面的保湿很重要。

3.2 灌浆处理

灌浆处理是将水泥类材料或环氧树脂在一定压力下注入到裂缝的内部深处，填满缝隙。为保证注浆效果，必须采用压力达到缝的内部空隙。压力灌浆法分为高压和低压两种。用低压注入时其用量可以控制，裂缝不会因压力过大而加宽，修补材料易于渗入到缝隙内部，适用于裂缝宽度较窄、深度较浅的裂缝。对于裂缝较宽、深度较深的裂缝，低压力无法达到深度范围，必须采用高压力注浆才可将浆伸入到内部达到目的。高压注入时如压力过大，可能会导致裂缝宽度增加，注意控制压力不宜过大。

3.3 填充处理

填充法适合于修补比较宽的裂缝，即宽度>0.5mm的缝，施工前沿裂缝凿成八字型，冲洗干净再填充修补材料。如钢筋己出现锈蚀时，应将钢筋除锈并经防锈处理后再填充修补。

4 加固补强处理方法

4.1 粘结钢板法

粘结钢板法加固是常对钢筋用量不足时采用。施工时将钢板作为补强用材料，通过结构胶粘结在需要加固的表面处。一般粘贴在构件的侧面，使其与砼结构件形成一体共同受力，以提高结构体的承载力。粘结钢板法使用的材料主要是钢板和结构胶。

4.2 粘贴碳纤维布法

粘贴碳纤维布的方法加固，是使用碳纤维配套树脂将碳纤维布作为补强材料粘贴在砼构件表面，同构件成为一个整体共同承担结构的荷载。粘贴碳纤维布方法与粘贴钢板的加固机理基本相似，但更高强效果好，施工简捷方便，具有极好的耐腐蚀性和耐久性。

4.3 预应力法

采用预应力方法是借助所施加的预应力，来减少构件中的拉应力，结构件施加压应力，使裂缝闭合或减少裂缝的宽度，增加结构件的承载能力和刚度。预应力法不仅可以用于局部加固补强，还可以改变构件或整个结构的受力状态，但要有相应设备，施工过程比较复杂。

4.4 增大截面积法

在己有的构件外部补浇砼，使其增大截面积以提高承载力。施工时必须注意新旧砼的粘结强度，使其粘结牢固成为一体。

4.5 包钢加固法

是采用不同型号的型钢，在结构件的外部或四周焊接加固，这种方法用于柱、梁的加固较多，由于某种原因柱、梁截面较小而采取包钢方法加固，其同构件接触的效果较好，对提高承载力效果明显，但要注意对钢材的防腐蚀保护问题。

参考文献

[1] 王宗昌，王晓菊.实用建筑施工技术（第二版） [M].北京：中国计划出版社，2004.

[2]吴中伟，廉慧珍.高性能混凝土[M].北京：中国铁道出版社，1999.

[3]冯乃谦.实用混凝土大全[M].北京：科学出版社，2001.