混凝土病害形成的原因及預防措施

張清貴

【摘 要】 建設工程發生混凝土的裂縫現象是一個綜合問題，通常的做法為對混凝土的裂縫進行修復并對施工技術人員進行懲罰，該種方法雖然可彌補裂縫，但無法使建筑混凝土工程裂縫產生的根本源頭上得到預防和消除。結合多年的工作經驗，并參考大量文獻資料，本文分析了混凝土主要病害之一裂縫產生原因，提出了防治對策和處理方法。

【關鍵詞】 混凝土結構 病害 裂縫 防治

建筑事業飛速發展的標志為混凝土大范圍的運用和結構增多，然而混凝土的裂縫則成為了影響工程施工質量以及建筑行業發展的一大因素，尤其是對混凝土結構的穩定性和安全性來講，混凝土裂縫是結構和工程的一大“癌癥”。其質量直接影響到工程結構的適用性、安全性和耐久性。為此，人們對混凝土的質量給予了極大的關注。目前，混凝土的裂縫較為普遍，在建筑工程中裂縫幾乎無所不在，盡管我們在施工中采取各種措施，小心謹慎，但裂縫仍然時有出現。

1 混凝土裂縫病害現象

混凝土裂縫的出現，多數在施工期就存在，有的雖然在施工期以后，也多在運行初期5～10 年以內。裂縫的存在直接導致混凝土抗拉性能的降低，裂縫也會引導有害物質進入混凝土內部，造成鋼筋銹蝕，甚至混凝土結構破壞。混凝土工程中裂縫問題是不可避免的，在一定的范圍內也是可以接受的，只是要采取有效的措施將其危害程度控制在一定的范圍之內，對建筑物安全是不會產生不良影響的。

在設計混凝土時都允許一定范圍內開裂，從結構安全方面考慮，這不會出現問題。但是問題關鍵是一旦產生裂縫，加之各外力共同的作用，特別是水下混凝土結構，在高壓力及具有侵蝕性的介質對裂縫具有破壞作用，有可能造成在設計允許的范圍內裂縫會進一步變大并蔓延。因此，結構設計時除了要考慮安全問題外，還要注意環境的長期持久作用。

2 混凝土裂縫的種類

2.1 按裂縫產生的原因分類

（1）混凝土裂縫的產生主要就是因為次應力和外負載的直接應力而導致的，混凝土裂縫的80%基本上屬于因為變形而導致的裂縫，20%屬于負載引起的裂縫。（2）變形引起的裂縫。因為混凝土內部結構（溫度變化、收縮、不均勻等） 變化而發生的裂縫，當混凝土受到約束和限制時變產生內應力，而內應力一旦超過一定極限時就會產生裂縫，而一旦發生裂縫，才能降低內應力的受力，才能使得受力平衡。

2.2 根據混凝土裂縫所處狀態分類

混凝土裂縫根據其狀態可以分為：閉合、愈合、不穩定、穩定、運動、靜止等狀態，不同狀態下的混凝土裂縫有不同的處理方式，對于不穩定和運動狀態下的混凝土裂縫，應該采取補救措施，而處于穩定、愈合狀態下的混凝土裂縫則可以不必采取措施處理，而是這種裂縫不會影響建筑物的質量，因為一些裂縫經過一段時間的使用后，經過化學作用可以自行愈合。

2.3 根據混凝土出現的形態分類

混凝土裂縫的形態具有很多種：表面的、深入的。橫向的、縱向的、斷面的、傾向的、對角的等等。

3 混凝土裂縫的特征

（1）混凝土澆搗成型后1～3h，在構件的表面產生沉縮裂縫，裂縫分布很規則，裂縫上口大，深度不大。（2）裂縫在構件表面，縫寬在0.05～0.2mm之間。裂縫縱橫交錯，沒有規律性，多沿短方向分布，且長短不一，互不連貫。（3）混凝土在澆筑后，因溫差引起的裂縫。特別是大體積混凝土構件，在硬化其間水泥放出大量水化熱，內部溫度不斷上升，則表面和內部溫度差超過25℃，急極易產生冷縮裂縫，在表面較淺的范圍內出現。（4）深度的和貫穿的溫差裂縫，多由于結構降溫速度快或到外界約束而引起的。這類裂縫常在橋、板上平行于段邊出現，與構件垂直，其形狀多數是兩端細、中間寬。早期裂縫都出現在混凝土終凝前；硬化后的裂縫與構件尺寸、構造、約束、環境因素有關，有的幾天、幾十天甚至數月后才出現裂縫。

4 病害的成因分析

4.1 設計方面

細部構造處理不當；承載力不足；構件的計算簡圖和實際的受力狀況不符；構件局部承壓能力不足；在設計時沒有考慮一些較重要的次應力產生的作用。

4.2 材料方面

水泥水化熱所引起的溫差較大；水泥安定性不符合要求；拌和物泌水、沉陷；混凝土的配合比不滿足要求；外加劑的使用存在問題；砂和石含泥量或含超過規定量的有害雜質；骨料內有堿性的骨料或者已風化骨料；混凝土干縮。

4.3 施工方面

拌和外加摻合劑時不夠不均勻；攪拌及運輸的時間較長；混凝土泵送過量增加水泥及水的用量；澆筑的速度快；澆筑順序錯誤；振搗不實；混凝土在終凝之前鋼筋攪動；保護層過薄；施工縫位置錯誤；滑模的施工工藝不當；模板支撐變形大；模板的拼接不嚴造成漏漿；模板拆除過早；混凝土養護不當，在早期失水多；構件運輸、堆放和吊裝不當。

4.4 溫度

混凝土對溫度變化有著較為敏感的反應，特別是混凝土在物理性質上會表現出熱脹冷縮的特點，如果出現溫度的劇烈變化會產生混凝土結構內外和溫度形變趨勢，進而導致應力的出現，如果此時應力和拉力出現較大的差異，就會在混凝土結構上出現裂縫，在建筑混凝土工程施工中，春秋兩季是出現混凝土溫度裂縫的高峰期。

4.5 荷載作用

在建筑混凝土工程施工過程中，部分施工單位為方便施工且縮短施工工期，會在結構沒有達到標準要求時添加一些荷載，這時的混凝土強度還沒有達到成品標準，荷載過早的作用會使得混凝土發生開裂。

4.6 地基沉降

當建筑工程進行到混凝土項目時，整個建筑結構的重量會迅速增加，如果出現地基土質和樁基結構方面的問題，會造成地基沉降，而這些沉降會給建筑物帶來形變，導致混凝土結構受力的改變，出現對混凝土有害的切力和剪力，當剪切力在混凝土薄弱部位過大時就會出現裂縫。此外，在北方由于凍土層的存在，會給地基帶來凍脹的影響，形成對地基頂推和拉伸的外力，這也會使混凝土出現裂縫。

5 混凝土病害預防措施

5.1 設計階段

在計劃上要注意到那些容易開裂的部位，如深基與淺基、曲折跨處等，應考慮到由于地基的差異沉降或結構緣故而引起的單薄要害部位，在計劃中加以解決。在構件截面容許、配筋率穩固而且澆筑方便的條件下，鋼筋直徑越細、間距越小則對預防開裂越有利。

5.2 施工階段

良好的施工方案與預防對控制開裂有很大的關聯。施工方案應確定澆筑量、施工縫間距、位置及構造、澆筑時間、運輸及振搗等。一次澆筑長度由垂直施工縫支解，最好是設置在變截面處或遭受拉、剪、彎應力較小的部位。除控制一次澆筑厚度外，分層位置即水平施工縫留設位置也應加以注意。確定澆筑時間要避開酷熱天氣和晝夜溫差大的日子。如果必須在夏日酷熱天氣施工，則應采取降溫措施來控制混凝土入模溫度。

因施工質量問題而產生的裂縫發生率在95%以上。施工階段是裂縫預防的主要階段，因此，在施工階段要注意以下幾個問題：首先混凝土要有合適的配合比。選擇合適的配合比，不僅要滿足強度要求、施工要求，還要從防止產生裂縫的需要出發。其次鋼筋的成型和模板安裝位置要準確、牢固，以免施工中變形。鋼筋上的污物和氧化鐵皮要清除，以免影響粘結力。第三是澆筑、振搗操作要合理，特別是振搗操作技術，要按照規范操作，要恰到好處。

5.3 混凝土養護

養護的目的是使混凝土正常硬化，強度增長，不受或少受外界影響。施工中要想法使混凝土溫度逐步降低到靠近外界氣溫，縮小降溫歷程中的溫差。以便減小溫度應力發生。通例養護要領是灑水，對一般混凝土結構，減小預防龜裂是可行的。大體積混凝土由于塊體內外溫度不一致，強度增長的差異，通常是在強度增長慢的部位開裂，其養護應滿足養護要領。具體說，避開外界天氣的影響，養護期應以混凝土強度增長最快的階段為準，即7～28d，最好能長些。

6 常見裂縫缺陷修補

若混凝土的表面只存在較小麻面和掉皮，可用泥漿來進行表面抹平。

6.1 抹面層

漿涂抹前要用鋼絲刷將表面的浮渣刷去，再用壓力水進行沖洗。修補之后應注意對其進行養護，養護條件要比原有構件養護條件高出一等級，從而確保修補的質量。

6.2 填縫法

對數量較少而較寬的裂縫，或由于鋼筋的銹脹使得混凝土沿筋剝落所產生的裂縫，可采用填縫法對其進行處理。填縫的材料主要有環氧砂漿、環氧樹脂、水泥砂漿、聚合物水泥砂漿等。填充之前，順縫鑿成槽，若防滲漏要求較高可加層防水油膏。對與銹脹縫要鑿到鋼筋露出，去銹并涂防銹涂料。在填縫之前可以在槽面涂上環氧樹脂漿液，來加強填充料與混凝土面層的粘結力。

6.3 灌漿法

用壓力法將各種封縫漿液注入到裂縫底部，提高構件的耐久性、整體性和防水性。該種方法主要適用在裂縫深度較深，寬度大于0.3mm的裂縫修補。

6.4 其他的修補方法

若混凝土的表面孔洞較大時，可以采用小豆石混凝土填實。對表面面積較大的混凝土表面缺損，可以采用噴射混凝土等方法處理。

7 結語

裂縫是混凝土結構中普遍存在的一種現象，它的出現不僅會降低建筑物的抗滲能力，影響建筑物的使用功能，而且會引起鋼筋的銹蝕，混凝土的碳化，降低材料的耐久性，影響建筑物的承載能力，因此，要嚴格按規程、規范要求施工，嚴把質量關，防患于未來，盡可能地降低混凝土裂縫的出現；對混凝土裂縫進行認真研究、區別對待，采用合理的方法進行處理，并在施工中采取各種有效的預防措施來預防裂縫的出現和發展，保證建筑物和構件安全、穩定。

參考文獻

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