9.混凝土工程中常见裂缝问题的预防与处理措施(已修改).doc

1、混凝土工程中常见裂缝问题的预防与处理措施 摘 要 混 凝 土 的 裂 缝 问 题 是 一 个 普 遍 存 在 而 又 难 于 解 决 的 工程 实 际 问 题 ， 本 文 对 混 凝 土 工 程 中 常 见 的 一 些 裂 缝 问 题 进 行 了 探 讨分 析 ， 并 针 对 具 体 情 况 提 出 了 一 些 预 防 、 处 理 措 施 。1.前 言混 凝 土 是 一 种 由 砂 石 骨 料 、 水 泥 、 水 及 其 他 外 加 材 料 混 合 而 形成 的 非 均 质 脆 性 材 料 。 由 于 混 凝 土 施 工 和 本 身 变 形 、 约 束 等 一 系 列问 题 ， 硬 化 成 型

2、 的 混 凝 土 中 存 在 着 众 多 的 微 孔 隙 、 气 穴 和 微 裂 缝 ，正 是 由 于 这 些 原 因 ， 混 凝 土 建 筑 和 构 件 通 常 都 是 带 缝 工 作 的 。 由于 裂 缝 的 存 在 和 发 展 通 常 会 使 内 部 的 钢 筋 等 材 料 产 生 腐 蚀 ， 降 低 钢筋 混 凝 土 材 料 的 承 载 能 力 、 耐 久 性 及 抗 渗 能 力 ， 影 响 建 筑 物 的 外 观 、使 用 寿 命 ， 严 重 者 将 会 威 胁 到 人 身 安 全 。 混 凝 土 裂 缝 产 生 原 因很 多 ， 有 变 形 引 起 的 裂 缝 ， 如 温 度 变

3、化 、 收 缩 、 膨 胀 ； 不 均匀 沉 陷 等 原 因 引 起 的 裂 缝 ； 有 外 部 荷 载 作 用 引 起 的 裂 缝 ， 有养 护 环 境 不 当 和 化 学 作 用 引 起 的 裂 缝 等 等 。 在 实 际 工 程 中 要 区 别对 待 ， 根 据 实 际 情 况 解 决 问 题 。2.混 凝 土 工 程 中 常 见 裂 缝 及 预 防2.1 干 缩 裂 缝 及 预 防干 缩 裂 缝 多 出 现 在 混 凝 土 养 护 结 束 后 的 一 段 时 间 或 是 混 凝 土 浇筑 完 毕 后 的 第 一 周 内 。 水 泥 浆 水 分 的 蒸 发 会 产 生 干 缩 ， 且 这

4、 种 收缩 是 不 可 逆 的 。 干 缩 裂 缝 的 产 生 主 要 是 由 于 混 凝 土 内 外 水 分 蒸 发 程度 不 同 而 导 致 变 形 不 同 的 结 果 ； 混 凝 土 受 外 部 条 件 的 影 响 ， 表 面 水分 损 失 过 快 ， 变 形 较 大 ， 内 部 湿 度 变 化 较 小 变 形 较 小 ， 较 大 的 表 面干 缩 变 形 受 到 混 凝 土 内 部 约 束 力 ， 产 生 较 大 拉 应 力 而 产 生 裂 缝 。 相对 湿 度 越 低 ， 水 泥 浆 体 干 缩 越 大 ， 干 缩 裂 缝 越 易 产 生 。 干 缩 裂 缝 多为 表 面 性 的 平

5、 行 线 状 或 网 状 浅 细 裂 缝 ， 宽 度 多 在0.05 0.2mm 之 间 ， 大 体 积 混 凝 土 中 平 面 部 位 多 见 ， 较 薄 的 梁 板中 多 沿 其 短 向 分 布 。 干 缩 裂 缝 通 常 会 影 响 混 凝 土 的 抗 渗 性 ， 引 起 钢筋 的 锈 蚀 影 响 混 凝 土 的 耐 久 性 。 在 水 压 力 的 作 用 下 会 产 生 水 力 襞 裂 ，影 响 混 凝 土 的 承 压 力 等 等 。 混 凝 土 的 干 缩 主 要 是 和 混 凝 土 的 水 灰 比 、水 泥 的 成 分 ， 水 泥 的 用 量 ， 集 料 的 性 质 和 用 量 ，

6、 外 加 剂 的 用 量 等 等有 关 。干 缩 裂 缝 的 预 防 措 施 ：2.1.1 选 用 收 缩 量 较 小 的 水 泥 ， 一 般 采 用 中 低 热 水 泥 和 粉 煤 灰水 泥 ， 降 低 水 泥 用 量 。2.1.2 混 凝 土 的 干 缩 受 水 灰 比 的 影 响 较 大 ， 水 灰 比 越 大 ， 干缩 越 大 。 因 此 在 混 凝 土 配 合 比 的 设 计 时 应 尽 量 控 制 好 水 灰 比 的 选 用 ，同 时 掺 加 合 适 减 水 剂 。2.1.3 严 格 控 制 混 凝 土 搅 拌 和 施 工 时 的 配 合 比 ， 混 凝 土 的 用 水量 绝 对

7、不 能 大 于 设 计 配 合 比 中 的 用 水 量 。2.1.4 加 强 混 凝 土 的 早 期 养 护 ， 并 适 当 延 长 混 凝 土 的 养 护 时 间 。冬 季 施 工 时 适 当 延 长 混 凝 土 的 保 温 覆 盖 时 间 ， 并 涂 刷 养 护剂 养 护 。2.1.5 在 混 凝 土 结 构 中 设 置 适 当 的 收 缩 缝 。2.2 塑 性 收 缩 裂 缝 及 预 防塑 性 收 缩 是 指 混 凝 土 在 凝 结 之 前 ， 表 面 因 失 水 较 快 而 产 生 的收 缩 。 塑 性 收 缩 一 般 发 生 在 干 热 或 大 风 天 气 出 现 ， 裂 缝 多 呈

8、 中 间 宽 ，两 端 细 且 长 短 不 一 ， 互 不 连 贯 状 态 。 较 短 的 裂 缝 一 般 长20 30cm， 较 长 的 裂 缝 可 达 2 3m， 宽 1 5mm。 其 产 生 的 主 要原 因 为 ： 混 凝 土 在 终 凝 前 几 乎 没 有 强 度 或 强 度 很 小 ， 或 者 混 凝 土 刚刚 终 凝 而 强 度 很 小 时 ， 受 高 温 或 较 大 风 力 的 影 响 ， 混 凝 土 表 面 失 水过 快 ， 造 成 毛 细 管 中 产 生 较 大 的 负 压 而 使 混 凝 土 体 积 急 剧 收 缩 ， 而此 时 混 凝 土 的 强 度 又 无 法 抵 抗

9、 其 本 身 收 缩 ， 因 此 产 生 龟 裂 。 影 响 混凝 土 塑 性 收 缩 开 裂 的 主 要 因 素 有 水 灰 比 、 混 凝 土 的 凝 结 时 间 、 环 境温 度 、 风 速 、 相 对 湿 度 等 等 。塑 性 收 缩 的 预 防 措 施 ：2.2.1 选 用 干 缩 值 较 小 早 期 强 度 较 高 的 硅 酸 盐 或 普 通 硅 酸 盐 水泥 。2.2.2 严 格 控 制 水 灰 比 ， 掺 加 高 效 减 水 剂 来 增 加 混 凝 土 的 坍 落度 和 和 易 性 ， 减 少 水 泥 及 水 的 用 量 。2.2.3 浇 筑 混 凝 土 之 前 ， 将 基 层

10、 和 模 板 浇 水 均 匀 湿 透 。2.2.4 及 时 覆 盖 塑 料 薄 膜 或 者 潮 湿 的 草 垫 、 麻 片 等 ， 保 持 混 凝土 终 凝 前 表 面 湿 润 ， 或 者 在 混 凝 土 表 面 喷 洒 养 护 剂 等 进 行 养 护 。2.2.5 在 高 温 和 大 风 天 气 要 设 置 遮 阳 和 挡 风 设 施 ， 及 时 养 护 。2.3 沉 陷 裂 缝 及 预 防沉 陷 裂 缝 的 产 生 是 由 于 结 构 地 基 土 质 不 匀 ， 松 软 ； 回 填土 不 实 ； 浸 水 等 造 成 不 均 匀 沉 降 所 致 ； 或 者 因 为 模 板 刚 度 不 足 ，

11、模 板 支 撑 间 距 过 大 或 支 撑 底 部 松 动 ， 产 生 贯 穿 性 裂 缝 ， 其 走 向与 沉 陷 情 况 有 关 ， 一 般 沿 与 地 面 垂 直 或 呈 30 45角 方 向发 展 ， 较 大 的 沉 陷 裂 缝 ， 往 往 有 一 定 的 错 位 ， 裂 缝 宽 度 往 往 与 沉 降量 成 正 比 关 系 。 裂 缝 宽 度 受 温 度 变 化 的 影 响 较 小 。 地 基 变 形 稳 定 以后 ， 沉 陷 裂 缝 也 基 本 趋 于 稳 定 。沉 陷 裂 缝 的 预 防 措 施 ：2.3.1 对 松 软 土 、 填 土 路 基 有 上 部 结 构 施 工 前 应

12、 进 行 必 要 的 夯实 和 加 固 。2.3.2 保 证 模 板 有 足 够 的 强 度 和 刚 度 ， 且 支 撑 牢 固 ， 并 使地 基 受 力 均 匀 。2.3.3 防 止 混 凝 土 浇 灌 过 程 中 地 基 被 水 浸 泡 。2.3.4 模 板 拆 除 的 时 间 不 能 太 早 ， 且 要 注 意 拆 模 的 先 后 次 序 。2.3.5 在 冻 土 上 搭 设 模 板 时 要 注 意 采 取 一 定 的 预 防 措 施 。2.4 温 度 裂 缝 及 预 防温 度 裂 缝 多 发 生 在 大 体 积 混 凝 土 表 面 或 温 差 变 化 较 大 地 区 的 混凝 土 结

13、构 中 。 混 凝 土 浇 筑 后 ， 在 硬 化 过 程 中 ， 水 泥 水 化 产 生 大 量 的水 化 热 ， （ 当 水 泥 用 量 在 350 550kg/m3， 每 立 方 米 混 凝 土 将释 放 17500 27500kJ 的 热 量 ， 从 而 使 混 凝 土 内 部 温 度 升 70 左 右 甚 至 更 高 ） 。 由 于 混 凝 土 的 体 积 较 大 ， 大 量 的 水 化 热 聚 积在 混 凝 土 内 部 而 不 易 散 发 ， 导 致 内 部 温 度 急 剧 上 升 ， 而 混 凝 土 表 面散 热 较 快 ， 这 样 就 形 成 内 外 的 较 大 温 差 ， 较

14、 大 的 温 差 造 成 内 部 与 外部 热 胀 冷 缩 的 程 度 不 同 ， 使 混 凝 土 表 面 产 生 一 定 的 拉 应 力 （ 实 践 证明 当 混 凝 土 本 身 温 差 达 到 25 26 时 ， 混 凝 土 内 便 会 产 生 大致 在 10MP 左 右 的 拉 应 力 ） 。 当 拉 应 力 超 过 混 凝 土 的 抗 拉 强 度 极限 时 ， 混 凝 土 表 面 就 会 产 生 裂 缝 ， 这 种 裂 缝 多 发 生 在 混 凝 土 施 工 中后 期 。 在 混 凝 土 的 施 工 中 当 温 差 变 化 较 大 ， 或 者 是 混 凝 土 受 到 寒 潮的 袭 击

15、等 ， 会 导 致 混 凝 土 表 面 温 度 急 剧 下 降 ， 而 产 生 收 缩 ， 表 面 收缩 的 混 凝 土 受 内 部 混 凝 土 的 约 束 ， 将 产 生 很 大 的 拉 应 力 而 产 生 破 坏， 形 成 裂 缝 ， 这 种 裂 缝 通 常 只 在 混 凝 土 表 面 较 浅 的 范 围 内 产 生 。温 度 裂 缝 的 走 向 通 常 无 一 定 的 规 律 ， 大 面 积 结 构 裂 缝 常 纵 横 交错 ； 梁 板 类 长 度 尺 寸 较 大 的 结 构 ， 裂 缝 多 平 行 于 短 边 ； 深 入 和 贯 穿性 的 温 度 裂 缝 一 般 与 短 边 方 向 平

16、 行 或 接 近 平 行 ， 裂 缝 沿 着 长 边 分 段出 现 ， 中 间 较 密 。 裂 缝 宽 度 大 小 不 一 ， 受 温 度 变 化 影 响 较 为 明 显 ，冬 季 较 宽 ， 夏 季 较 窄 。 高 温 膨 胀 引 起 的 混 凝 土 温 度 裂 缝 是 通 常 中 间粗 两 端 细 ， 而 冷 缩 裂 缝 的 粗 细 变 化 不 太 明 显 ， 此 种 裂 缝 的 出 现 会 引起 钢 筋 的 锈 蚀 ， 混 凝 土 的 碳 化 ， 降 低 混 凝 土 的 抗 冻 融 、 抗 疲 劳 及 抗渗 能 力 等 。主 要 预 防 措 施 ：2.4.1 尽 量 选 用 低 热 或

17、中 热 水 泥 ， 如 矿 渣 水 泥 、 粉 煤 灰 水 泥 等。2.4.2 减 少 水 泥 用 量 ,将 水 泥 用 量 尽 量 控 制 在 450kg/m3 以下 。2.4.3 降 低 水 灰 比 ， 一 般 混 凝 土 的 水 灰 比 控 制 在 0.6 以 下。2.4.4 改 善 骨 料 级 配 ， 掺 加 粉 煤 灰 或 高 效 减 水 剂 等 来 减 少 水 泥用 量 ,降 低 水 化 热 。2.4.5 改 善 混 凝 土 的 搅 拌 加 工 工 艺 ， 在 传 统 的 “三 冷 技 术“的 基 础 上 采 用 “二 次 风 冷 “新 工 艺 ， 降 低 混 凝 土 的 浇 筑

18、温 度 。2.4.6 在 混 凝 土 中 掺 加 一 定 量 的 具 有 减 水 、 增 塑 、 缓 凝 等 作 用的 外 加 剂 ， 改 善 混 凝 土 拌 合 物 的 流 动 性 、 保 水 性 ， 降 低 水 化 热 ， 推迟 热 峰 的 出 现 时 间 。2.4.7 高 温 季 节 浇 筑 时 可 以 采 用 搭 设 遮 阳 板 等 辅 助 措 施 控 制 混凝 土 的 温 升 ， 降 低 浇 筑 混 凝 土 的 温 度 。2.4.8 大 体 积 混 凝 土 的 温 度 应 力 与 结 构 尺 寸 相 关 ， 混 凝 土 结 构尺 寸 越 大 ， 温 度 应 力 越 大 ， 因 此 要

19、 合 理 安 排 施 工 工 序 ， 分 层 、 分 块浇 筑 ， 以 利 于 散 热 ， 减 小 约 束 。2.4.9 在 大 体 积 混 凝 土 内 部 设 置 冷 却 管 道 ， 通 冷 水 或 者 冷 气 冷却 ， 减 小 混 凝 土 的 内 外 温 差 。2.4.10 加 强 混 凝 土 温 度 的 监 控 ， 及 时 采 取 冷 却 、 保 护 措 施 。2.4.11 预 留 温 度 收 缩 缝 。2.4.12 减 小 约 束 ， 浇 筑 混 凝 土 前 宜 在 基 岩 和 老 混 凝 土 上 铺 设 5mm 左 右 的 砂 垫 层 或 使 用 沥 青 等 材 料 涂 刷 。2.4

20、.13 加 强 混 凝 土 养 护 ， 混 凝 土 浇 筑 后 ， 及 时 用 湿 润 的 草 帘、 麻 片 等 覆 盖 ， 并 注 意 洒 水 养 护 ， 适 当 延 长 养 护 时 间 ， 保 证 混 凝 土表 面 缓 慢 冷 却 。 在 寒 冷 季 节 ， 混 凝 土 表 面 应 设 置 保 温 措 施 ， 以 防 止寒 潮 袭 击 。2.4.14 混 凝 土 中 配 置 少 量 的 钢 筋 或 者 掺 入 纤 维 材 料 将 混 凝 土的 温 度 裂 缝 控 制 在 一 定 的 范 围 之 内 。2.5 化 学 反 应 引 起 的 裂 缝 及 预 防碱 骨 料 反 应 裂 缝 和 钢

21、筋 锈 蚀 引 起 的 裂 缝 是 钢 筋 混 凝 土 结 构 中 最常 见 的 由 于 化 学 反 应 而 引 起 的 裂 缝 。 混 凝 土 拌 和 后 会 产 生 一 些 碱 性离 子 ， 这 些 离 子 与 某 些 活 性 骨 料 产 生 化 学 反 应 并 吸 收 周 围 环 境 中 的水 而 体 积 增 大 ， 造 成 混 凝 土 酥 松 、 膨 胀 开 裂 。 这 种 裂 缝 一 般 出 现 中混 凝 土 结 构 使 用 期 间 ， 一 旦 出 现 很 难 补 救 ， 因 此 应 在 施 工 中 采 取 有效 措 施 进 行 预 防 。主 要 的 预 防 措 施 ：2.5.1 选

22、 用 碱 活 性 小 的 砂 石 骨 料 。2.5.2 选 用 低 碱 水 泥 和 低 碱 或 无 碱 的 外 加 剂 。2.5.3 选 用 合 适 的 掺 和 料 抑 制 碱 骨 料 反 应 。 由 于 混 凝 土 浇 筑 、振 捣 不 良 或 者 是 钢 筋 保 护 层 较 薄 ， 有 害 物 质 进 入 混 凝 土 使 钢 筋 产 生锈 蚀 ， 锈 蚀 的 钢 筋 体 积 膨 胀 ， 导 致 混 凝 土 胀 裂 ， 此 种 类 型 的 裂 缝 多为 纵 向 裂 缝 ， 沿 钢 筋 的 位 置 出 现 。3. 裂 缝 处 理裂 缝 的 出 现 不 但 会 影 响 结 构 的 整 体 性 和

23、 刚 度 ， 还 会 引 起 钢 筋 的锈 蚀 、 加 速 混 凝 土 的 碳 化 、 降 低 混 凝 土 的 耐 久 性 和 抗 疲 劳 、 抗 渗 能力 。 因 此 根 据 裂 缝 的 性 质 和 具 体 情 况 我 们 要 区 别 对 待 、 及 时 处 理 ，以 保 证 建 筑 物 的 混 凝 土 裂 缝 的 修 补 措 施 主 要 有 以 下 一 些 方 法 ： 表 面修 补 法 ， 灌 浆 、 嵌 逢 封 堵 法 ， 结 构 加 固 法 ， 混 凝 土 置 换 法 ， 电 化 学防 护 法 以 及 仿 生 自 愈 合 法 。3.1 表 面 修 补 法表 面 修 补 法 是 一 种

24、简 单 、 常 见 的 修 补 方 法 ， 它 主 要 适 用 于 稳 定和 对 结 构 承 载 能 力 没 有 影 响 的 表 面 裂 缝 以 及 深 进 裂 缝 的 处 理 。 通 常的 处 理 措 施 是 在 裂 缝 的 表 面 涂 抹 水 泥 浆 、 环 氧 胶 泥 或 在 混 凝 土 表 面涂 刷 油 漆 、 沥 青 等 防 腐 材 料 ， 在 防 护 的 同 时 为 了 防 止 混 凝 土 受 各 种作 用 的 影 响 继 续 开 裂 ， 通 常 可 以 采 用 在 裂 缝 的 表 面 粘 贴 玻 璃 纤 维 布等 措 施 。3.2 灌 浆 、 嵌 逢 封 堵 法灌 浆 法 主 要

25、 适 用 于 对 结 构 整 体 性 有 影 响 或 有 防 渗 要 求 的 混 凝 土裂 缝 的 修 补 ， 它 是 利 用 压 力 设 备 将 胶 结 材 料 压 入 混 凝 土 的 裂 缝 中 ，胶 结 材 料 硬 化 后 与 混 凝 土 形 成 一 个 整 体 ， 从 而 起 到 封 堵 加 固 的 目 的。 常 用 的 胶 结 材 料 有 水 泥 浆 、 环 氧 树 脂 、 甲 基 丙 烯 酸 酯 、 聚 氨 酯 等化 学 材 料 。 嵌 缝 法 是 裂 缝 封 堵 中 最 常 用 的 一 种 方 法 ， 它 通 常 是 沿 裂缝 凿 槽 ， 在 槽 中 嵌 填 塑 性 或 刚 性

26、止 水 材 料 ， 以 达 到 封 闭 裂 缝 的 目 的。 常 用 的 塑 性 材 料 有 聚 氯 乙 烯 胶 泥 、 塑 料 油 膏 、 丁 基 橡 胶 等 等 ； 常用 的 刚 性 止 水 材 料 为 聚 合 物 水 泥 砂 浆 。3.3 结 构 加 固 法当 裂 缝 影 响 到 混 凝 土 结 构 的 性 能 时 ， 就 要 考 虑 采 取 加 固 法 对 混凝 土 结 构 进 行 处 理 。 结 构 加 固 中 常 用 的 主 要 有 以 下 几 种 方 法 ： 加 大混 凝 土 结 构 的 截 面 面 积 ， 在 构 件 的 角 部 外 包 型 钢 、 采 用 预 应 力 法 加固

27、 、 粘 贴 钢 板 加 固 、 增 设 支 点 加 固 以 及 喷 射 混 凝 土 补 强 加 固 。3.4 混 凝 土 置 换 法混 凝 土 置 换 法 是 处 理 严 重 损 坏 混 凝 土 的 一 种 有 效 方 法 ， 此 方 法是 先 将 损 坏 的 混 凝 土 剔 除 ， 然 后 再 置 换 入 新 的 混 凝 土 或 其 他 材 料 。常 用 的 置 换 材 料 有 ： 普 通 混 凝 土 或 水 泥 砂 浆 、 聚 合 物 或 改 性 聚 合 物混 凝 土 或 砂 浆 。3.5 电 化 学 防 护 法电 化 学 防 腐 是 利 用 施 加 电 场 在 介 质 中 的 电 化

28、学 作 用 ， 改 变 混 凝土 或 钢 筋 混 凝 土 所 处 的 环 境 状 态 ， 钝 化 钢 筋 ， 以 达 到 防 腐 的 目 的 。阴 极 防 护 法 、 氯 盐 提 取 法 、 碱 性 复 原 法 是 化 学 防 护 法 中 常 用 而 有 效的 三 种 方 法 。3.6 仿 生 自 愈 合 法仿 生 自 愈 合 法 是 一 种 新 的 裂 缝 处 理 方 法 ， 它 模 仿 生 物 组 织 对 受创 伤 部 位 自 动 分 泌 某 种 物 质 ， 而 使 创 伤 部 位 得 到 愈 合 的 机 能 ， 在 混凝 土 的 传 统 组 分 中 加 入 某 些 特 殊 组 分 (如

29、含 粘 结 剂 的 液 芯 纤 维或 胶 囊 )， 在 混 凝 土 内 部 形 成 智 能 型 仿 生 自 愈 合 神 经 网 络 系 统 ， 当混 凝 土 出 现 裂 缝 时 分 泌 出 部 分 液 芯 纤 维 可 使 裂 缝 重 新 愈 合 。4. 结 论裂 缝 是 混 凝 土 结 构 中 普 遍 存 在 的 一 种 现 象 ， 它 的 出 现 不 仅 会 降低 建 筑 物 的 抗 渗 能 力 ， 影 响 建 筑 物 的 使 用 功 能 ， 而 且 会 引 起 钢 筋 的锈 蚀 ， 混 凝 土 的 碳 化 ， 降 低 材 料 的 耐 久 性 ， 影 响 建 筑 物 的 承 载 能 力， 因 此 要 对 混 凝 土 裂 缝 进 行 认 真 研 究 、 区 别 对 待 ， 采 用 合 理 的 方 法进 行 处 理 ， 并 在 施 工 中 采 取 各 种 有 效 的 预 防 措 施 来 预 防 裂 缝 的 出 现和 发 展 ， 保 证 建 筑 物 和 构 件 安 全 、 稳 定 地 工 作 。作者：