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摘要：本文主要介绍了混凝土结构中常见的几种裂缝，包括产生原因和相应的预防措施，同时还对一些已经产生裂缝的混凝土结构的处理方法。
关键词：裂缝、产生、预防、处理、混凝土结构
在工业与民用建筑中，混凝土结构常产生微观或宏观裂缝。混凝土结构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产生锈蚀，降低钢筋混凝土结构、构件的承载能力、耐久性及抗渗能力，影响建筑物的外观、使用寿命，严重者将会威胁到结构的安全性。很多工程的失事都是由于裂缝的不稳定发展所致，因此，不得不加固处理，在设计及施工中有针对性的采取措施，可能避免或减少出现上述问题。
裂缝的产生
混凝土裂缝产生的原因很多，有变形引起的裂缝:如温度变化、收缩、膨胀、不均匀沉陷等原因引起的裂缝；有外载作用引起的裂缝；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，采取不同的措施予以预防和控制。根据资料收集整理，将常见的几种混凝土构件裂缝概括如下：
一、干缩裂缝
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一周左右。水泥浆中水分的蒸发会产生干缩，且这种收缩是不可逆的。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，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行线状或网状浅细裂缝，宽度多在0.05 -0.2mm之间。
干缩裂缝通常会影响混凝土的抗渗性，引起钢筋的锈蚀和混凝土的耐久性，严重时将影响混凝土的承载力等。混凝土干缩主要和混凝土的水灰比、水泥的成分、水泥的用量、集料的性质和用量、外加剂的用量等有关。
混凝土干缩裂缝（一） 混凝土干缩裂缝（二）
主要预防措施有：
（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，降低水泥的用量。
（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设计中应尽量控制好水灰比的选用，同时掺加适量的减水剂。
（3）加强混凝土的早期养护，并适当延长混凝土的养护时间。冬季施工时要适当延长混凝土保温覆盖时间，并涂刷养护剂养护。
（4）在混凝土结构中设置合适的收缩缝。
二、 塑性收缩裂缝
具体地，塑性收缩裂缝分为塑性塌落裂缝和塑性收缩裂缝。
塑性塌落裂缝一般多在混凝土浇注过程或浇注成型后，在混凝土初凝前发生，由于混凝土拌合物中的骨料在自重作用下缓慢下沉，水向上浮，即所谓的泌水，若是素混凝土，混凝土内部下沉是均匀的，若是钢筋混凝土，则混凝土沿钢筋下方继续下沉，钢筋上面的混凝土被钢筋支顶，使混凝土沿钢筋表面产生顺筋裂缝。这种塑性塌落裂缝，对于大流动性混凝土或水灰比较大的混凝土尤为严重。一般情况下，塑性塌落裂缝的深度多达钢筋的表面，裂缝宽度一般为1-2mm。
混凝土塑性收缩裂缝
塑性收缩裂缝一般多在混凝土浇注后初凝前还处于塑性状态时出现的，它的形状很不规则且长短不一，互不连贯，类似干燥的泥浆面。产生这种裂缝的原因有：
1.混凝土浇筑后，表面没有及时覆盖，受风吹日晒或由于天气炎热、蒸发量大、大风或混凝土本身水化热高等原因，从而导致表面游离水份蒸发过快，混凝土产生急剧体积收缩，而此时混凝土早期强度低，不能抵抗这种变形应力而产生裂缝。根据有关统计资料结果表明，通常当混凝土拌合物表面水份蒸发率超过0.5kg/㎡h时，混凝土将产生急剧收缩，特别是大流动性混凝土，其塑性收缩值为200X，中等流动性混凝土，其塑性收缩值约为(60-100)X；
2.使用收缩率大的水泥，水泥用量过多或骨料的含泥量、粉尘含量过大。由于混凝土自身的收缩加大，造成开裂；
3.对于结构表面系数大，水灰比较大的薄壁构件，施工时未及时覆盖导致混凝土表层失水过快，混凝土初凝前又未做收水及二次搓毛压平措施时，也易产生塑性收缩裂缝；
4.模板过于干燥也是导致这类裂缝的原因。塑性收缩裂缝宽度一般在0. 5-2mm左右。
处理这些塑性收缩裂缝的措施有：
（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）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。
（3）浇筑混凝土之前，将基层和模板浇水均匀湿透。
（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，或者在混凝土面喷洒养护剂等进行养护。
（5）在高温和大风天气要设置遮阳和挡风设施，及时养护。
三、沉降裂缝
裂缝多为深进或贯穿性的，其位置与沉陷方向一致。较大的沉陷裂缝，往往有一定的错位，裂缝宽度与沉降值成正比。裂缝产生的原因是结构构件落在未经处理的回填土或松软地基上。混凝土浇灌后，因地基侵水引起不均匀沉降而导致裂缝。特别是平卧生产的钢筋混凝土构件(如薄腹梁)，由于侧向刚度差，配筋少，最易引起弦、腹杆或梁的侧面产生裂缝。另外因模板刚度不足，模板支撑间距过大或支撑底部松动以及过早拆模，也常导致此类沉降裂缝出现。
对次类裂缝防治措施如下：
（1）避免在松软土或填上上制作构件，如确实需要，必须经夯实处理后再作预制场地；
（2）保证模板有足够的强度和刚度，支撑牢固。并使地基受力均匀；
（3）防止混凝土浇注过程中地基被水侵泡；
（4）模板拆除的时间不能太早，且要注意拆模的先后次序；
（5）在冻土上搭设模板时要注意采取一定的预防措施。
四、温度裂缝
温度裂缝多发生在大体积混凝土结构中。混凝土在硬化过程中水泥产生大量的水化热，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。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较大，或者是混凝土受到寒潮的袭击等，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。
主要防治措施有：
（1）采用低水化热水泥或掺入适量粉煤灰以缓解混凝土早期强度；
（2）减少水泥用量，将水泥用量尽量控制在450kg/；
（3）如允许，可在大体积混凝土中掺入一定量毛石缓解水化热；
（4）如为窄长结构，可伸缩缝；
（5）混凝土浇筑时可分层施工，也可加入适量的缓凝剂；
（6）减少约束作用等。
五、化学反应引起的裂缝
碱骨料反应裂缝和钢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。
主要预防措施：
（1）选用碱活性小的砂石骨料；
（2）选用低碱水泥和低碱或无碱的外加剂；
（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，此种类型的裂缝多沿钢筋的位置出现。
通常的预防措施有：
（1）保证钢筋保护层的厚度；
（2）混凝土级配要良好；
（3）混凝土浇注要振捣密实；
（4）钢筋表层涂刷防腐涂料。
裂缝的处理
裂缝的出现不但会影响结构的整体性和刚度，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，以保证建筑物的安全使用。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。
表面修补法：
表面修补法是一种简单、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。
灌浆、嵌缝封堵法：
灌浆法主要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、甲基丙烯酸酷、聚氨酷等化学材料。
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。
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、粘贴钢板加固、增设支点加固以及喷射混凝土补强加固。
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。
电化学防护法：
电化学防护是利用施加电场在介质中的电化学作用，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。这种方法的优点是防护方法受环境因素的影响较小，适用钢筋、混凝土的长期防腐，既可用于己裂结构也可用于新建结构。
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。
参考文献：
[1]混凝土结构设计原理.中国建筑工业出版社 ，2008.
[2]鞠丽艳.混凝土裂缝抑制措施的研究进展.混凝土，2002. 5.
[3]混凝土结构设计规范(GB50010-2002)
论文作者:马泽琛,王振兴,关志辉
论文发表刊物:《防护工程》2018年第29期
论文发表时间:2018/12/26
标签：混凝土论文; 裂缝论文; 塑性论文; 钢筋论文; 表面论文; 水灰比论文; 水泥论文; 《防护工程》2018年第29期论文;