淺析大體積混凝土裂縫成因及防治

張潔

摘要：大體積混凝土中裂縫是“常發病”和“多發病”。裂縫的成因有多種，如果采取一定的設計和施工措施，很多裂縫是可以克服和控制的。本文簡單綜述了混凝土裂縫的成因，防治措施和處理常用的一些方法。

關鍵詞：大體積混凝土；裂縫；成因；防止；處理

一、大體積混凝土裂縫的成因

（一）荷載引起的裂縫

1.直接應力裂縫是指外荷載引起的直接應力產生的裂縫。設計計算階段，結構計算時不計算或部分漏算；計算模型不合理；結構受力假設與實際受力不符；荷載少算或漏算；內力與配筋計算錯誤。結構設計時不考慮施工的可能性；設計斷面不足；結構剛度不足；構造處理不當；設計圖紙交代不清等。施工階段，不加限制地堆放施工機具、材料；不按設計圖紙施工；擅自更改結構施工順序；改變結構受力模式等。使用階段，超出設計載荷；發生大風、大雪、地震、爆炸等。

2.次應力裂縫是指由外荷載引起的次生應力產生裂縫。在設計外荷載作用下，由于建筑物的實際工作狀態同常規計算有出入或計算不考慮，從而在某些部位引起次應力導致結構開裂。實際工程中，次應力裂縫是產生荷載裂縫的最常見原因。

（二）收縮裂縫

混凝土的收縮引起收縮裂縫。收縮的主要影響因素是混凝土中的用水量和水泥用量，混凝土中的用水量和水泥用量越高，混凝土的收縮就越大。選用水泥品種的不同，干縮、收縮的量也不同。混凝土的逐漸散熱和硬化過程引起的收縮，會產生很大的收縮應力，如果產生的收縮應力超過當時的混凝土極限抗拉強度，就會在混凝土中產生收縮裂縫。

（三）溫差裂縫

大體積鋼筋混凝土與地基澆筑初期，水泥水化產生大量的水化熱，達到502.42j/g，1-3天內放出的熱量是總熱量的一半，由于混凝土是熱的不良導體，水化熱積聚在混凝土內部，使其內部溫度急劇上升，混凝土內部形成的中心溫度高，熱膨脹大，因而在中心產生壓應力，在表產生拉應力，這種內外溫差在混凝土凝結初期產生的拉應力超過混凝土的抗壓強度及鋼筋的約束作用時就會產生裂縫；另外，在拆模前后，表面溫度降低很快，造成了溫度陡降，也會導致裂縫的產生。但是最常見的是由水化熱引起內外溫差造成的裂縫。

（四）鋼筋銹蝕引起的裂縫

由于混凝土質量較差或保護層厚度不足，混凝土保護層受二氧化碳侵蝕炭化至鋼筋表面，使鋼筋周圍混凝土堿度降低，引起鋼筋表面氧化膜破壞，鋼筋中鐵離子與侵入到混凝土中的氧氣和水分發生銹蝕反應，由于銹蝕，使得鋼筋有效斷面面積減小，鋼筋與混凝土握裹力削弱，結構承載力下降，并將誘發其它形式的裂縫，加劇鋼筋銹蝕，導致結構破壞。

（五）施工工藝的影響

施工工藝低下是大體積混凝土產生裂縫的最重要原因之一。施工過程中在混凝土拌和、運輸、平倉振搗、養護和表面保護等環節上未能重視和嚴格控制，造成混凝土質量差、強度不均、暴露時間長等，降低了混凝土的抗裂能力，在不很大的溫度應力下就產生了裂縫。

二、防治大體積混凝土裂縫的主要措施

根據混凝土裂縫成因，采取適當措施進行預防要比事后補救有效的多。也就是說采取以防為主的方法，歸納起來，可以從以下幾個方面著手：

（一）設計

在設計上要注意到那些容易開裂的部位，如深基與淺基、高低跨處等，應考慮到由于地基的差異沉降或結構原因而引起的薄弱環節，在設計中加以解決。在構件截面允許、配筋率不變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。

（二）施工方案

良好的施工方案與預防、控制裂縫有很大的關系。施工方案主要應確定一定澆筑量、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分割，最好是設置在變截面處或承受拉、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，一般來說，因盡量留在變截面處，或遠離受拉鋼筋部位而設在混凝土的受壓區，確定澆筑時間的原則應盡量避開炎熱天氣和晝夜溫差大的日子。如果必須在夏季施工，則應采取材料降溫措施來控制混凝土入模溫度。

（三）施工質量

由于施工質量原因而產生的裂縫發生率在95%以上。因此，施工階段是裂縫預防的主要階段，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。

（四）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。常規養護方法是噴水，對一般混凝土結構，減小表面收縮，防止龜裂是可行的。大體積混凝土由于塊體內外溫度不一致，強度增長不同，常常是在強度增長慢的表面開裂，其養護就不能只滿足于用常規方法。具體說，盡量晚拆模，拆模后要立即覆蓋或及時回填，避開外界氣候的影響，養護期應以混凝土強度增長最快的階段為準，即7至28天，最好能長些。

三、裂縫處理

（一）表面修補法

表面修補法是一種簡單、常見的修補方法，它主要適用于穩定和對結構承載能力沒有影響的表面裂縫以及深進裂縫的處理。

（二）灌漿、嵌縫封堵法

灌漿法主要適用于對結構整體性有影響或有防滲要求的混凝土裂縫的修補，它是利用壓力設備將膠結材料壓入混凝土的裂縫中，膠結材料硬化后與混凝土形成一個整體，從而起到封堵加固的目的。常用的膠結材料有水泥漿、環氧樹脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等化學材料。

嵌縫法是裂縫封堵中最常用的一種方法，它通常是沿裂縫鑿槽，在槽中嵌填塑性或剛性止水材料，以達到封閉裂縫的目的。

另外，灌漿時間應選擇考慮在混凝土溫度最低的三、四月份進行。因為 ，這時的混凝土張開度最大，灌注效果也最好，這一點應特別注意。

（三）結構加固法

因超荷載產生的裂縫、裂縫長時間不處理導致的混凝土耐久性降低、火災造成的裂縫等影響結構強度可采取結構補強法。主要有以下幾種方法：加大混凝土結構的截面面積，在構件的角部外包型鋼、采用預應力法加固、粘貼鋼板加固、增設支點加固以及噴射混凝土補強加固。

（四）混凝土置換法

混凝土置換法是處理混凝土嚴重損壞的一種有效方法，此方法是先將損壞的混凝土剔除，然后再置換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。

（五）電化學防護法

電化學防腐是利用施加電場在介質中的電化學作用，改變混凝土或鋼筋混凝土所處的環境狀態，鈍化鋼筋，以達到防腐的目的。陰極防護法、氯鹽提取法、堿性復原法是化學防護法中常用而有效的三種方法。

（六）仿生自愈合法

仿生自愈合法是一種新的裂縫處理方法，它模仿生物組織對受創傷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，如含粘結劑的液芯纖維或膠囊，在混凝土內部形成智能型仿生自愈合神經網絡系統，當混凝土出現裂縫時分泌出部分液芯纖維可使裂縫重新愈合。

四、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結構物的抗滲能力，影響結構物的使用功能，而且會引起鋼筋的銹蝕，混凝土的碳化，降低材料的耐久性，影響結構物的承載能力。因此，要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，從而有效的保證工程質量。

參考文獻：

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