混凝土結構工程裂縫處理方法淺析

何建青

(四川立宇建筑工程有限公司, 四川南充 637099)

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混凝土結構工程裂縫處理方法淺析

何建青

(四川立宇建筑工程有限公司, 四川南充 637099)

文章主要對混凝土結構工程裂縫處理從掩飾裂縫、修補裂縫、封閉裂縫以及加固處理這四方面進行闡述。

裂縫； 防治； 處理

1 處理裂縫的原則

1.1 對裂縫的認識

對混凝土的裂縫有正確的認識，是處理裂縫問題的首要準則。盡管可以采取一系列措施來控制混凝土結構中的裂縫，但混凝土結構裂縫的出現仍難以避免。通常工程中的裂縫不過是其固有內在裂縫在一定條件下延伸、發展到構件表面，形成肉眼可見的裂縫而已。混凝土結構在一定條件下是允許帶裂縫工作的，因此對絕大多數混凝土構件而言，產生裂縫是正常的。但是，寬度超過一定限度的可見裂縫畢竟是混凝土結構的一種缺陷，可能會造成以下方面的負面影響。

(1)影響美觀，觀感質量不佳；

(2)有些貫穿裂縫引起液體、氣體滲漏，因此直接影響了結構的使用功能；

(3)有些較寬的裂縫會引起用戶的不安全感，造成心理壓力；

(4)嚴重的受力裂縫預示著結構抗力衰竭，會引起結構安全問題；

(5)裂縫引起的鋼筋銹蝕和混凝土性能劣化，會減短結構的使用壽命。

因此，對混凝土結構中的裂縫仍應采取針對性的措施加以處理。工程實踐表明，防止裂縫(堵)出現是十分困難的。比較現實的做法是：一方面盡量避免可見裂縫的發生；另一方面則承認裂縫難以避免，并妥善處理已經產生的裂縫(補)，將其影響降低到可以接受的最低限度。

1.2 裂縫判斷的重要性

裂縫的處理必須建立在對裂縫作正確判斷的基礎之上“對癥下藥”。不同原因引起不同性質裂縫，對結構安全以及使用功能的影響差別很大。因此，正確判斷裂縫就變得非常現實而且重要，這是解決裂縫問題的關鍵。裂縫出現后，應根據對開裂混凝土結構的檢測，調查結果進行綜合分析，推斷裂縫產生的原因、性質、發展趨勢以及對結構性能和使用功能的影響，并以此為依據，選擇合理的方法進行處理。

實際結構工程中的可見裂縫，絕大多數是由于溫度、收縮、強迫位移等非荷載因素引起的間接裂縫。對于這類裂縫，基本上可以不擔心安全問題。但對某些影響使用功能的間接裂縫，則必須封閉消除。而對于標志結構抗力衰竭，預示結構即將破壞(尤其是脆性破壞或倒塌、解體等)的個別受力裂縫，則應及時采取措施，停止使用并進行加固處理或拆除。

前述有關的分析表明，不同原因引起的不同性質的裂縫，其影響、后果及處理方式有著巨大的差異。而采取哪種處理方法完全取決于對裂縫性質的判斷。因此，裂縫判斷的重要性是不言而喻的。

2 裂縫的處理方法

應根據裂縫的特征、產生的原因，發展趨勢、對結構性能的影響程度，采用不同的方法對其進行處理，以達到事半功倍的目的。混凝土結構中的可見裂縫的處理方法大體可以分為以下幾類：(1)掩飾裂縫；(2)修補裂縫；(3)封閉裂縫；(4)結構加固。

2.1 掩飾裂縫

2.1.1 適用范圍

“掩飾裂縫”適用于對輕微裂縫的處理。輕微裂縫也可以稱為無害裂縫，一般寬度較小，深度也有限，通常用肉眼勉強可以辯認。其除了對觀瞻可能造成影響以外，對于結構使用功能、承載安全和耐久性基本上不造成影響。因此，只要裂縫已經穩定，無須采用特別的處理手段，簡單地進行表面處理，加以掩飾就可以了。

2.1.2 處理方法

(1)結構表面涂刷。

一般施工方法為：先用鋼絲刷將混凝土表面打毛，清除表面附著物；然后用水沖洗干凈后充分干燥；最后用涂刷材料充填混凝土表面的裂縫。施工的關鍵在于界面結合的牢固程度。這種方法的優點是比較簡便；缺點是修補施工無法深入到裂縫內部，對延伸裂縫難以追蹤其變化。

(2)后澆混凝土掩蓋；

(3)表面抹灰裝修；

(4)清水表面處理；

(5)建筑手法處理。

上述處理方法1和方法4，只適用于已靜止、已經穩定的淺層裂縫，不適合處理處于發展期的裂縫、凹槽。

2.1.3 驗收

掩飾裂縫的主要目的就是為了消除可見缺陷，改進觀瞻上的效果。因此，處理施工完成以后，按相應施工質量驗收規范對于外現質量的要求，進行檢查、驗收就可以了。

2.2 修補裂縫

2.2.1 適用范圍

修補裂縫的處理方法適用不影響安全和使用功能的較寬裂縫。實際工程中，基本不影響安全和使用功能的一般裂縫是很難避免的。即使在施工階段經嚴格控制而未出現裂縫，在服役初期結構也難免因收縮、溫度變化或基礎沉降而開裂。實際結構中，絕大多數的可見裂縫均屬此類。對這類裂縫，僅作修補即可。

2.2.2 處理方法

(1)鑿槽嵌補。

鑿槽嵌補法是在開裂混凝土結構的表面上沿裂縫剔鑿凹槽，其后嵌填修補材料，以消除結構表面的可見裂縫。凹槽可為V形，寬度和深度可為40～60 mm左右。凹槽鑿成后，可用壓縮空氣清掃槽內殘碴并用高壓水沖洗干凈。接著用環氧樹脂、環氧膠泥、抹平。有時表面還要刷水泥凈漿或其他涂料，或者進行表面處理，壓實抹平，使外形平整、光滑、美觀。在某些場合，為了功能的需要，還將加做防水油膏或加做防銹涂料層等。水泥砂漿由于會收縮，所以使用時一般加入適量的膨脹劑。當鋼筋已經銹蝕時，應先將鋼筋除銹并做防銹處理后，再嵌補修補材料。鑿槽嵌補的方法只是一種消除結構表面可見裂縫的方法，其并不能填補混凝土內部的裂縫，故結構中仍可能殘存裂縫。但這些內部裂縫對于結構安全和使用功能并不構成影響。當然，這種方法會對原混凝土結構造成一定程度的損害，施工量也較大。

(2)扒釘控制裂縫。

對尚處于發展期的寬大而且不穩定的裂縫，有時為了避免裂縫的繼續延伸和發展加寬，可以跨裂縫采用扒釘加以控制。此時除鑿槽嵌補以外，還要沿裂縫以一定間距和跨度預先鉆孔，固定扒釘。

這種方法可以增強裂縫區域的抗力，但可能會使混凝土在其他地方(比如附近區域)產生裂縫，因此，應考慮對其相鄰區域的混凝土進行監測或處理。

(3)自行愈合。

在潮濕及無拉應力的情況下，一種稱之為“自愈合”的自然修復方法可能比較有效。其常應用于閉合潮濕環境中的非活動裂縫，例如屋蓋、地下室墻混凝土中的靜止裂縫。

這種愈合作用通過水泥的連續水化以及存在于空氣和水中的CO2對水泥漿體中的Ca(OH)2碳化而產生碳酸鈣CaCO3晶體，其在裂縫中沉淀、聚集和生長，從內部密封裂縫。此外，晶體之間相互連接，產生了一種機構粘結力，在相鄰晶體之間及晶體與水泥漿體及骨料表面形成化學粘結力，對修補裂縫產生有利作用。

在愈合過程中，裂縫和鄰近混凝土的飽水度是獲得足夠強度的必要條件。可以將開裂截面當沒在水中或者將水蓄在混凝土的表面，使裂縫中充滿水。在整個愈合過程中，必須保證裂縫的濕潤狀態，否則出現干濕循環現象會使愈合強度急劇下降。愈合過程應當在裂縫出現后就立即付諸實施，推遲愈合，會使強度恢復程度降低。

(4)仿生自愈合法。

目前正在研究一種新的裂縫處理方法，即“仿生自愈合法”。它模仿生物組織對受創部位自動分泌某種物質，而使創傷部位得到愈合的機能。在混凝土的傳統組分中加入某些特殊組分(如含膠粘劑液芯纖維的膠囊)，在混凝土分泌出的部分液芯纖維，就可使裂縫重新愈合。

2.2.3 驗收

在施工過程中發現的一般缺陷裂縫，及時進行處理后，按施工質量驗收規范的要求檢查驗收就可以了。對交付使用以后在服役期出現的一般裂縫，同樣在修補處理的施工完成以后，按施工質量驗收規范的要求進行檢查和驗收。

2.3 封閉裂縫

2.3.1 適用范圍

對于已構成嚴重缺陷的裂縫，例如，滲水、漏雨而影響使用功能的裂縫；或寬度很大超過限值，表明抗力消耗較大但尚沒有構成安全性問題的受力裂縫，則應進行封閉，對其進行比較知徹底的處理。

2.3.2 處理方法

(1)壓力灌漿。

利用壓力將修補材料的漿液灌入裂縫內部，從而消除裂縫。這是一種無損的方法，適用于寬度較大、而且較深的裂縫，尤其是貫通裂縫或混凝土破碎裂縫的修補。具有工藝簡單、無須鉆孔、處理裂縫的針對性強等特點。這種修補方法可以消除結構深層的裂縫，粘結彌合被裂縫分割破碎的混凝土，達到密實混凝土的目的。灌漿材料可為水泥漿或環氧樹脂、甲基丙烯酸脂、聚合物水泥等，一般應具有黏度小、粘結性能好、收縮性小、抗滲性好、抗拉強度高、無毒或低毒等特點。有時，為了灌注工藝的要求，還須添加稀釋劑、增塑劑、固化劑等摻加劑以提高灌漿效果。同樣，為了功能性的目的，有時還須摻入各種外加劑。修補漿液的配制需要有一定的經驗和嚴格的操作工藝。壓漿泵的配置，壓力的選擇，壓漿咀的間距等工藝參數，應根據裂縫檢測結果經估算確定。

(2)抽吸灌漿。

其利用抽吸真空造成的負壓，將修補材料的漿液吸入裂縫內部，從而消除裂縫。工藝原理為封閉裂縫后，利用扣吸管的吸盤對裂縫內抽氣造成負壓，將涂布在裂縫表面的漿液吸入裂縫內，從而達到封閉裂縫的目的。當然，漿液的配制、吸管的規格、布置的間距等工藝參數，也應由裂縫檢測的結果經估算確定。

常用的漿液包括環氧樹脂、丙烯酸脂以及其他專用的混凝土膠粘劑。封閉前需注意清除裂縫內影響粘結的污染物。

(3)浸漬混凝土。

被裂縫分割破碎的混凝土，當其范圍較廣且寬度和深度也很大的情況下，靠壓力或抽吸灌漿已很難解決問題。此時，為了恢復混凝土的整體性，可以通過鉆孔后的高壓灌漿形成浸漬混凝土，以恢復混凝土的抗力。具體方法是在需處理的混凝土區域內鉆孔，并高壓注入修補材料。使其沿裂縫和缺陷深入材料內部，填補所有的縫隙，從而增強混凝土的密實性。浸漬混凝土的實質已經屬于改性的混凝土了，經處理以后的混凝土力學性能實際上已有了很大的改善。

(4)鉆孔灌漿。

鉆孔灌漿法一般可分為騎縫鉆孔法和斜孔埋管法兩種。

①騎縫鉆孔法；②斜孔處理法。

(5)補充加強筋。

①普通鋼筋；②預應力筋。

2.3.3 驗收

灌漿、吸漿或浸漬混凝土施工需要有配套的專用設備，施工的工藝參數須通過檢測計算并結合工程經驗確定。普通鋼筋錨固需有專門的材料，預應力鋼筋張拉應有相應的設備。因此通常應請素質較高，并具有實際經驗和專用裝備的專業隊伍進行施工。封閉裂縫需有專門制訂的施工技術方案，比如上述處理方法1、3和4中關于漿液的配制、灌漿口的布置、壓力的選擇、灌入量的確定、灌漿的質量等要求均應明確規定。一般通過控制灌漿量并由漿液從裂縫溢出判斷灌漿的效果。

驗收時需檢查施工操作記錄，并由觀察、判斷進行驗收。若采用補充加強筋的方法修復裂縫，驗收時一定要檢查鋼筋的錨固措施是否可靠。

2.4 加固處理

2.4.1 適用范圍

在混凝土結構中，由于鋼筋變形、屈服而引起的裂縫，具有一定的延性性質；而以混凝土破碎為特征的裂縫，則很容易迅速發展為酥裂、壓潰而具有突然破壞的危險。尤其是混凝土受壓、受剪形式的破壞，從開裂到崩潰的發展過程很快，容易形成無預兆的脆性破壞，甚至引起構件斷裂、壓潰乃至結構解體、倒塌。若經檢測和復核發現結構抗力不足，且有作為破壞預兆標志而有安全隱患的裂縫，則應對相關的構件進行加固處理。此時裂縫問題已退居次要地位，結構安全已成為問題的關鍵。

2.4.2 處理方法

(1)增大截面法。

增大截面法系采用與原結構相同的材料增大混凝土結構件的截面面積，同時增配鋼筋，從而提高其承載力、剛度或改變其自然頻率的和直接加固方法。這種方法可廣泛用于混凝土結構梁、板、柱、墻體等構件的加固。增大截面法優點是工藝簡單、適用范圍廣；缺點是施工期間建筑結構不能正常使用且周期較長，此外由于增大構件截面，在增加構件自重的同時減少了使用空間。

(2)外包鋼材法。

外包鋼筋法系對鋼筋混凝土梁、柱外包型鋼、扁鋼焊成的構架，并灌注結構膠點接，以達到構件整體受力，共同約束原構件的加固方法。這種方法適用于使用上不允許增大混凝土截面尺寸，而又需要大幅度地提高承載力和抗震能力的混凝土梁、柱。加固結構的環境溫度不應高于60 ℃；當環境具有腐蝕性介質時，還應有可靠的防護措施。外包鋼材法在基本不增大構件截面尺寸的情況下增加構件的延性和剛度，提高了承載力，特別適用于大跨度的受彎或受壓結構件，但加固費用較高。

(3)錨貼鋼板法。

錨貼鋼板法系采用結構膠粘劑及錨栓將鋼板粘貼于混凝土受彎、大偏心受壓或受拉構件的表面，使鋼板參與受力，形成整體性的復合截面，以提高構件承載力的一種加固方法。這確保長期使用安全，加固后構件的環境溫度不應高于60℃。當環境具有腐蝕性介質時，還應有可靠的防護措施。有防火要求時，應按構件耐火等級要求進行防護處理。

(4)粘貼纖維法。

粘貼纖維法是用膠粘劑將纖維布或纖維板等復合材料粘貼到構件需要加強的部位，常用于承受靜力作用下的受彎或受拉構件。加固時可選用玻璃纖維(GFRP)、周期短、對環境影響小、加固后不影響結構外觀。

粘貼碳纖維復合材料的施工工藝如下：①混凝土表面處理。②放線與下料。③粘貼纖維片材。④養護后驗收。

(5)外加預應力法。

外加預應力法系采用在構件體外加預應力的鋼拉桿(分水平拉桿、下撐式拉桿和組合式拉桿三種)或撐桿，對結構進行加固的方法。這種方法適用于要求提高承載力、剛度和抗裂性及加固后占用空間粘的混凝土承重結構。加固后可以減少構件的撓度、縮小裂縫寬度甚至可以使裂縫完全閉合。但此法不宜用于處在溫度高于60 ℃環境下的混凝土結構，否則應進行防護處理；也不適用于收縮徐變大的混凝土結構。

(6)混凝土置換法。

混凝土置換法是處理嚴重損壞混凝土的一種有效方法。這種方法是先將損壞的混凝土剔除，然后再置換入新的混凝土或其他材料。常用的置換材料有：普通混凝土或水泥砂漿、聚合物或改性聚合物混凝土或砂漿。施工中，可采用噴射混凝土的方法以確保新老混凝土界面粘結良好。

(7)改變傳力途徑法。

改變傳力途徑法是對結構的計算圖加以改選，增加新的傳力途徑，從而達到加固結構體系的目的。主要方法有以下幾種：

①增設構件加固法；②增設支點加固法；③增加結構整體性加固法；④改變結構剛度比加固法；⑤卸載加固法。

(8)基礎加固。

在加固上部結構的同時，如果基礎本身承載力不足，地基承載力或變形無法滿足安全和正常使用的要求，則應優先采用增大截面法、改變持力層和改變基礎類型的方法對基礎進行加固。一般增大截面法適用于柱下獨立基礎、條形基礎的加固，通過擴大基礎底板面積，可降低地基附加壓力達到滿足地基承載力和變形的要求。如果建筑原持力層土質太差，可通過豎向構件將上部荷載傳遞到下部較好土層。當局部增大截面不能滿足要求時，可將原獨立或條形基礎改造成筏形基礎或箱形基礎，以提高基礎的承載能力和抵抗不均勻沉降的能力。如果建筑在使用過程中由于地基不均勻沉降而出現傾斜開裂等危險跡象，應待上部結構加固完成后再進行紀偏或加固作業。結構加固比較復雜，已不單是裂縫處理問題而屬于另外的范疇了。

3 驗收

結構加固意味著對原有設計的修改變動。根據《混凝土結構工程施工質量驗收規范》的要求，應按加固設計方案中所提出的質量要求，按非正常驗收執行。

[1] GB 50010—2002 混凝土結構設計規范[S]. 北京：中國建筑工業出版社，2002.

[2] GB 50204—2002 混凝土結構工程施工質量驗收規范[S]. 北京：中國建筑工業出版社，2002.

[3] 邸小壇，周燕. 建筑結構檢測加固[M]. 北京：中國建筑工業出版社，1995.

[4] 王鐵夢. 工程結構裂縫控制[M]. 北京：中國建筑工業出版社，1997.

[5] 何星華，高小旺. 建筑工程裂縫防治指南[M]. 北京：中國建筑工業出版社，2005.

[6] 韓素芳，耿維恕. 鋼筋混凝土結構裂縫控制指南[M]. 北京：化學工業出版社，2006.

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[定稿日期]2016-07-13