水泥砼裂縫成因及修復淺析

林 忠

廣西壯族自治區都安公路管理局，廣西 河池 530732

0 引言

水泥砼路面在當前路橋建設中廣為使用，具有使用壽命長、耐磨度高、抗壓性強、穩定性高等諸多優點，然而當前在施工不當和養護不及時等多方面因素影響下，路橋的水泥砼面會出現裂縫。砼作為非均質的一種脆性材料，由水泥、水和骨料等構成，還包括空隙中的氣體，一定溫度和濕度狀態下，當混凝土發生固化后，其各種成分的體積變化并不相等，在這種力的作用下，會在產生細微的、不規則的、不連貫的裂縫[1]。這種裂縫的出現，會導致其抗壓強度和結構穩定性等特性變差，并且小裂縫可能會發展為宏裂縫，該問題在近年來愈演愈烈，如何解決水泥砼裂縫問題成為路橋施工的一個重要技術環節。因此，對于相關工程技術和施工人員來說，掌握水泥砼裂縫產生的原因，分析其解決方法是十分重要的。本文針對水泥砼結構中裂縫，分析其產生原因和防治措施。

1 水泥砼裂縫產生原因

1.1 所用材料

1.1.1 水泥砼結構比例的變化

目前，大型工程中使用的水泥砼中，其設計所需采用的鋼筋量逐漸增加，排布也更緊密。這造成施工上的困難，在施工時不得不采用大坍落度結構砼，而大坍落度的產生是以使用減少水泥砼中的粗骨料用量為代價的，細骨料和水泥用量比例的增大，所用水的增加，導致水泥砼固結中體積變化的穩定性變小，抗壓強度等變弱，從而增加了裂縫產生的可能性。

1.1.2 水泥

水泥細度問題：水泥的細度趨于變高，有些水泥成品其顆粒非常集中，粗顆粒很少或幾乎沒有，事實上水泥中粗顆粒的存在對于砼的穩定性和減緩裂縫的產生都有很大的好處[2]，對混凝土的耐久性和防止裂縫產生都有很大的好處。然而隨著標準對細度要求的提高，水泥越來越細，導致水泥砼容易在3d中出現裂縫，這主要是由于水泥溶于水后放熱速度加快，溫度急劇升高，外表面和內部產生極大的溫差，從而出現內約束力，導致裂縫問題的加劇。同時高標號水泥的盲目使用，由于其特有的雙摻技術，比如硅粉的摻用，技術不當的話也易導致裂縫的產生。水泥中C3S的含量高的話，也會導致水泥水化過程中發熱過多，易產生裂縫。水泥與外加劑的不適應也易導致裂縫的產生，比如磺酸類外加劑。

1.1.3 水灰比

水灰比過大會對砼的強度產生重要影響，也是裂縫產生的主要原因之一。盡管隨著科技的發展，高效減水劑的使用可以將水灰比降低到一定程度，但對于混凝土來說，用水量仍然相對過高，仍然極易導致裂縫產生。

1.2 施工工藝和施工環境

1.2.1 砼振搗工藝

施工中，振搗工藝不當也會導致砼產生裂縫，欠振和過振都是錯誤的方法。 一次下料過多，會導致振搗不實。板縫中漏出水泥，可能會導致砼中蜂窩的形成。

1.2.2 施工現場的風速

風速超過過大（一般為超過4級），會導致砼表面水分揮發過快，導致塑性裂縫的產生。特別是現澆結構，由于面積較大，澆注時間長，容易使裂縫問題變得嚴重，例如寬裂縫的產生。因此，施工人員有必要對施工日的風力狀況進行提前了解。

1.2.3 施工現場環境溫度和濕度

在高溫環境中施工的砼，當溫度驟降時，就會導致裂縫問題。例如夏天施工的砼到了冬天，可能會產生裂縫，在夏季問題則更為嚴重，晝夜溫差增大，白天溫度較高，夜晚溫度相對較低，這種大溫差就特別易使砼產生嚴重的裂縫。因此，將終凝時間選在當地最低溫度可以有效防止裂縫產生，但是由于受到各種外界因素影響，往往很難做到。

1.2.4 采用泵送砼方式

施工現場采用砼泵，通過運輸管道輸送砼的方式逐漸被普遍采用，泵送砼可以減少人力、提高工作效率，節省時間。但是該方法要求砼具有一定的流動性，對骨料粒徑的細度也有要求，以防止在管道中堵塞，同時水泥配比會增加，以及添加一些超細外加劑，這對于砼的強度和穩定性都是有不利影響的，特別是對于目前越來越大規模的路橋建設和城市高層建筑來說，需要考慮這一點。

1.3 化學反應導致砼裂縫

化學反應也可能會導致砼裂縫的產生，主要有以下幾種方式：混凝土澆注后，砼內含有的堿和具有堿活性的骨料可能會發生緩慢反應，生成產物，達到一定時間后，產物會吸收水分發生體積變化，從而導致砼裂縫的產生；砼中含有較多的CaO，會和空氣中的水反應，生成產物是體積增大，導致砼裂縫產生；砼中所含的鋼筋抗氧化層過薄的話，會導致鋼筋氧化，發生化學反應，鋼筋銹蝕，砼體積膨脹導致砼裂縫產生；砼中含有的鋁酸三鈣遇到硫酸鹽時，會產生硫酸鈣沉淀物，導致砼體積變大，從而造成裂縫產生。

2 砼裂縫的預防和修復措施

2.1 提高砼自身的極限拉伸性能

砼的極限拉伸應變力較小，不利于其抗裂，當其抗壓強度增大時，極限拉伸會增大，因此砼的極限拉伸值隨著抗壓強度的提高而有所提高，因此，提高砼的抗壓強度可提高其抗裂性能。選用高標號的砼，其抗壓強度較大；傳統上添加卵石配制砼，但向砼中添加碎石等外加物，可以較快增大砼的極大拉伸；提高砼構成中骨料的粒徑大小，可以提高砼的極限拉伸。

2.2 嚴格把關混凝土施工質量

對砼中水灰比和水泥用量嚴格把關，在砼路面施工時，將基層和模板等用水澆透，使其充分浸濕，防止其吸收砼中的水分，并且在砼澆筑完工后用潮濕的材料覆蓋，特別是在高溫時段，注意保濕；及時把握砼的切縫時間；添加減水劑，減少砼中水的比例；保證砼路面基層密度和強度足夠高；在砼與模板之間涂抹脫模劑，減少兩者之間的粘結作用。

2.3 砼裂縫的修復方法

2.3.1 翻補法

翻補法為傳統方法，對于路面板斷裂、板邊板角的修補可采用此方法，將破損部分周圍小塊區域鑿除，然后重新澆筑砼。但接縫處要注意防止水進入，可填灌。但該方法缺點是耗時長且浪費人力較多，修補代價高。

2.3.2 注漿法

對于由于砼路面和基層出現空層導致的裂縫，可以采用注漿法修補裂縫，在板塊上鉆孔，利用注漿泵注漿。該方法的整體性較好。

2.3.3 擴縫粘結修復法

該方法是將裂縫深度擴大之后用快速修補材料進行粘結修復。主要工序是：切割擴縫，翻挖和整理縫面，配置修補材料，澆筑修補，振搗抹平。

2.3.4 裂縫自修復技術

該方法是為新技術，指砼在內外條件的作用下，釋放或生成物質進行自封閉，使裂縫愈合。目前主要有結晶沉淀技術，指在水的作用下，利用物理等原理使砼的細小裂縫進行自修復，主要是裂縫中的二氧化碳和水遇到水泥中的氫氧化鈣會反應生成難溶物質碳酸鈣。沉淀物在裂縫中聚積，由于化學粘結作用，裂縫會逐漸被修復；電解沉積技術，利用砼的導體特性（鋼筋可看做陰極），水下的電極為陽極，在陰陽極之間通入直流電，砼表面和裂縫上會生成沉積物，如碳酸鈣、氫氧化鎂等。

3 結論

路橋建設中水泥砼的大量使用，使得人們對砼裂縫問題廣為關注和研究，必須意識到砼裂縫是一個十分復雜的問題，它產生原因并不是單一的，是多因素影響的結果，設計到選材、設計、施工和養護等多個方面。建設者們應該本著負責的態度，在涉及到裂縫產生的各個環節，嚴格把關。在問題產生后，要及時解決，查清原因再解決問題，隨著科技的進步和發展，在砼建設者們的集體努力下，相信混凝土裂縫問題終有一天會徹底解決。

[1]宗玉.水泥混凝土裂縫產生的原因分析及控制措施[J].考試周刊，2009(9)：194-195.

[2]楊文科.水泥混凝土裂縫產生的原因分析[J].混凝土，2004(5)：26-27.

[3]孟繁忠.水泥混凝土路面裂縫成因及預防措施[J].華東公路，2000(2)：17-18.

[4]孫家瑛.水泥混凝土路面裂縫成因及預防治理措施[J].國外公路，1999，19(5)：21-25.