李光華  郭利萍

    混凝土是目前用量最大的一種建筑材料，廣泛應用于工業與民用建筑、農林與城市建設、水利與海港工程。然而，許多混凝土結構在建設與使用過程中出現了不同程度、不同形式的裂縫。這不僅影響建筑物的外觀，更危及建筑物的正常使用和結構的耐久性。因此，裂縫問題倍受人們關注。

 

    根據混凝土裂縫產生的原因，可分為結構性裂縫與非結構性裂縫兩大類。

    （1）結構性裂縫是由各種外荷載引起的裂縫，也稱荷載裂縫。它包括由外荷載的直接應力引起的裂縫和在外荷載作用下結構次應力引起的裂縫。

    （2）非結構性裂縫是由各種變形變化引起的裂縫。它包括溫差，干縮濕脹和不均勻沉降等因素引起的裂縫。這類裂縫是在結構的變形受到限制時引起的內應力造成的。從國內外的研究資料以及大量的工程實踐看，非結構性裂縫在工程中占了絕大多數，約為80%，其中以收縮裂縫為主導。

 

    （1）施工期間出現的裂縫。包括沉降收縮裂縫、自身收縮裂縫、溫度裂縫、施工操作不當出現的裂縫、早期凍脹作用引起的裂縫以及一些不規則裂縫。

    （2）使用期間出現的裂縫。包括鋼筋銹蝕膨脹產生的裂縫、鹽堿類介質及酸性侵蝕氣液引起的裂縫、堿骨料反應引起的裂縫以及循環動荷載作用下損傷累積引起的裂縫等。

 

    （1）縱向裂縫，平行于構件底面，順筋分布，主要由鋼筋銹蝕作用引起；

    （2）橫向裂縫，垂直于構件底面，主要由荷載作用、溫差作用引起；

    （3）剪切裂縫，由于豎向荷載或震動位移引起；

    （4）斜向裂縫、八字形或倒八字形裂縫，常見于墻體混凝土梁，主要因地基的不均勻沉降以及溫差作用引起；

    （5）各種不規則裂縫，此外，還有因混凝土拌和或運輸時間過長引起的網狀裂縫，現澆樓板四角出現的放射狀裂縫或板面出現的十字形裂縫等等。

 

    根據裂縫所處的運動狀態及其發展趨勢，可分為以下兩類:

    （1）穩定裂縫。這種裂縫不影響持久應用，包括兩類：一類是在運動過程中可以自愈合的裂縫，常見于一些新建的防水工程中，這是由于裂縫處水泥顆粒在滲漏過程中與水進一步化合，兩者形成的凝膠物質將膠合裂縫封閉，從而滲漏停止，裂縫達到自愈。另一類是處于穩定運動中的裂縫，如在周期性荷載作用下產生的周期性擴展和閉合的裂縫。

    （2）不穩定裂縫。這種裂縫將產生不穩定性的擴展，影響結構物的持久使用，應視其擴展部位，采取相應的措施。

 

    收縮裂縫是由濕度變化引起的，它占混凝土非結構性裂縫中的主要部分。混凝土是以水泥為主要膠結材料，以天然砂、石為骨料加水拌合，經過澆筑成型、凝結硬化形成的人工石材。在施工中，為保證其和易性，往往加入比水泥水化作用所需的水分多4~5倍的水。多出的這些水分以游離態形式存在，并在硬化過程中逐步蒸發，從而在混凝土內部形成大量毛細孔、空隙甚至孔洞，造成混凝土體積收縮。此外，混凝土硬化過程中水化作用和碳化作用也會引起混凝土體積收縮。一般來說，水灰比越大、水泥強度越高、骨料越少、環境溫度越高、表面失水越大，則其收縮值越大，也越易產生收縮裂縫。工程中常見的措施：

 

    （1）摻加高效減水劑、泵送劑以盡量降低用水量；施工時，下料不宜過快，并振搗密實。

    （2）對于早期收縮裂縫的防治，除加強早期養護外，宜在混凝土終凝前進行二次抹壓，在材料上可摻加促凝劑，且宜采用早期強度高、保水性好的普通硅酸鹽水泥；對于干縮裂縫的防治，可以適當延長養護時間，材料上宜選用粉煤灰水泥或中低熱水泥等干縮率小的品種。

    （3）盡可能降低水泥用量，增大粗骨料的含量，且宜選用石灰巖作為粗骨料，因為它對收縮的抗裂性優于安山巖和砂巖；應嚴格控制骨料的含泥量，砂率不宜過大，骨料應具有良好的級配。

 

    混凝土結構一旦開裂應立即采取相應的措施。目前，常用的修補方法有表面封閉法、壓力灌漿法。

 

    針對寬度小于0.2mm 的微裂縫，可將聚合物水泥膏、彈性密封膠或滲透性防水劑涂刷于裂縫表面，以恢復其防水性和耐久性。該法施工簡單，但僅適用于淺裂縫。

    （1）工藝流程:表面刷毛并沖洗→嵌補表面缺損（可用環氧膠泥或乳膠水泥）→選材涂復。

    （2）施工要點：a.由于涂層較薄，應選用粘結力強且不宜老化的材料；b.對活動裂縫，應采用延伸率較大的彈性材料；c.涂復均勻，不得有氣泡。

 

    針對寬度大于0.3mm且深度較大的裂縫，可將化學灌漿材料（如聚氨酯、環氧樹脂或水泥漿液）通過壓力灌漿設備注入到裂縫深處，以恢復結構整體性、防水性及耐久性。

    （1）工藝流程:鑿槽→埋設漿嘴→封縫→密封檢查→配制漿液→灌漿→封孔→灌漿質量檢查。

    （2）施工要點：a.灌漿材料宜選用粘結力強、可灌性好的樹脂類材料，通常選用環氧樹脂；b.對于寬度大于2mm的特大裂縫可采用水泥類材料，對于活動性裂縫宜采用經稀釋的環氧樹脂或聚氨酯；c.化學灌漿壓力控制在0.2-0.4MPa，水泥漿灌漿壓力控制在0.4-0.8MPa，增大壓力并不提高灌漿速度，也不利于灌漿效果；d.灌漿后，待漿液初凝而不外滲時，方可拆下灌漿嘴（盒、管）。

 

    混凝土裂縫問題是項技術難題，長期困擾工程界。近年來，隨著高早強型水泥的大量使用、商品混凝土泵送施工的大力推廣、混凝土強度等級的提高、大體積混凝土的涌現，在取得成效的同時也使裂縫問題更為突出，甚至成為混凝土質量問題的焦點。而目前混凝土裂縫主要是收縮變形和溫度變形所致，控制這些裂縫除了廣大工程建設人員在設計與施工方面采取相應措施外，從而將裂縫問題降低到最小限度。

 

 

(本文來源：陜西省土木建筑學會  文徑網絡：文徑 楊葉 編輯  劉真 審核)