融水县城乡建设规划办公室
摘要：因为混凝土结构特点就是化学性质稳定,耐久性好 ,后期的保养和维护简便或不用养护就能正常的使用，因此混凝土结构在工业与民用工程中广泛采用。混凝土是由水、水泥、石渣以及其他的添加材料混合而成的。然而混凝土自身有伸缩的特点,若在施工过程中处理不及时、水灰比例和振捣方式不合理、后期维护不到位以及内部钢筋有腐蚀的情况,极易出现裂缝的现象。裂缝的出现影响建筑的正常使用，降底结构的刚度及耐久性能。从现阶段而言,裂缝问题已经变得十分常见。如果工程人员未能对其及时处理,很容易导致其问题变得越发复杂,进而导致处理难度增加,阻碍工程的正常开展。为此,相关工程人员理应对其原因展开全面分析,以此采取最为合适的应对方案。
关键词：工民建；混凝土；裂缝；控制技术
1工民建混凝土结构工程裂缝常见种类
1.1结构性裂缝
结构性裂缝也称荷载裂缝，是混凝土结构在荷载作用下产生的裂缝，应力达到或超过结构构件的极限承载能力时，裂缝不断扩展直到构件破坏失去承载能力。一般受弯裂缝发生在梁跨中，裂缝垂直于梁轴，受剪裂缝发生在梁支座附近，与梁轴斜向相交。由于混凝土抗拉能力低，约为抗压能力的十分之一，而混凝土结构通常是由混凝土和内部钢材共同受力，因此荷载裂缝难以避免，需按照结构类别及结构环境进行验算，确保最大裂缝宽度控制在规范充许范围内，一般室内正常环境的混凝土结构最大裂缝宽限值为0.3mm。
1.2非结构性裂缝
1.2.1干湿型裂缝
干湿型裂缝是在混凝土干燥过程中由于毛细孔水的蒸发，导致混凝土的收缩，当收缩受到约束时，产生的收缩应力超过混凝土抗拉强度时产生的裂缝。混凝土是由水作为载体混合水泥、砂石等材料而成,为了保证混凝土的和易性，用水量远超水泥水化所需用量，约70%的水不参与水泥水化，在混凝土浇捣后逐渐向外蒸发，产生大量的毛细孔，形成毛细孔负压，水分蒸发越快，负压越大，混凝土收缩越快。由于混凝土表面与流动的空气接触，水分蒸发快，混凝土收缩快，而混凝土内部不与空气直接接触，水分蒸发很慢，混凝土收缩慢，因此会在表面混凝土内部产生拉应力，应力超过混凝土抗拉强度时产生裂缝。混凝土早期水分蒸发快，收缩应力大，且早期混凝土强度低，极易产生裂缝。干湿型裂缝是混凝土结构最常见的裂缝，裂缝呈不规则形状，一般在混凝土表层较浅位置。
1.2.2温度裂缝
温度裂缝是由于混凝土内各部分温度不同，存在温差，热胀冷缩不一致在混凝土内部产生拉应力过大而引起的裂缝。温度裂缝通常分两种类型。
一种是混凝土硬化初期，由于水泥水化产生大量的热，混凝土表面热量散发快而内部热量很难散发，从而在混凝土内部形成温度梯度，混凝土表面温度低膨胀小甚至向内收缩，混凝土内部温度高向外膨胀，互相制约，在混凝土外表产生很大的拉应力，当应力超过混凝土抗拉强度时产生裂缝。对于大体积混凝土，由于内部水化热极难散发，内部温度很高，温度应力大，极易产生裂缝，要引起足够的重视。
另一种类型是混凝土构件受外界环境温度影响产生热胀冷缩变形，因构件受到约束从而在混凝土内部产生拉应力，当应力超过混凝土抗拉强度时产生裂缝。如混凝土屋盖等直接与外界接触的大面积构件，受天气影响不断发生热胀冷缩变形又受到支座约束，极易产生裂缝。这类裂缝通常会贯穿混凝土构件，对结构危害大，应在工程设计时采取措施减少温差，减少破坏。
1.2.3化学型裂缝
混凝土化学型裂缝最常风的是碱骨料反应及钢筋锈蚀引起的裂缝。
混凝土碱骨料反应是水泥中的碱性氧化物水解后生成强碱氢氧化钠和氢氧化钾与骨料中夹杂的活性氧化硅化学反应，在骨料表面生成碱-硅酸凝胶，改变了骨料与水泥浆原来的界面。生成的碱-硅酸凝胶具有吸水无限膨胀的特性，将周围水泥石胀裂，使混凝土构件破坏。
混凝土混合物中如有大量的氯离子存在，因氯离子具有很强的氧化能力，能与钢材化学反应生成氯化铁酸性物质，改变钢筋所处环境的PH值，钢筋在酸性环境下极易与空气中的二氧化碳、水结合生成疏松多孔的铁锈，同时体积膨胀，胀裂钢筋保护层，使钢筋与水泥石分离，形成沿钢筋的纵向裂缝，钢筋无保护后加快锈蚀，最终导致混凝土构件承载力降低，构件破坏。
2加强混凝土结构设计、施工环节的管理，控制混凝土结构裂缝
2.1合理进行混凝土结构设计
混凝土的结构设计质量是决定工程质量的重要因素，设计人员应按工程所处环境，合理选用设计参数，如裂缝控制等级、钢筋保护层厚度等，正确计算荷载，科学建模，确保结构受力简洁合理，同时对可能出现结构断面突变带来应力集中及温度应力采取加强构造措施，如设置保温隔热、沉降缝或伸缩缝等。施工前要做好技术交底，让建设施工方明白设计意图、注意事项，与监理、施工人员共同研究探讨重要部位施工措施、质量控制工艺。
2.2合理选择混凝土原材料，把好原材料质量关
2.2.1水泥。
水泥强度等级选择。原则上是配制高强度等级的混凝土选用高强度等级的水泥，配制低强度等级的混凝土选用低强度等级的水泥。一般水泥强度为混凝土配制强度的1.5至2.0倍为宜。
水泥的品种选择。采用何种水泥，应根据混凝土工程的特点和所处环境条件选用。如：硅酸盐水泥强度高，抗冻性、耐磨性好，但早期水化热集中，适用配制高强或要求快硬的混凝土，不宜用于大体积混凝土；普通硅酸盐水泥由于掺入了少量混合材料，与硅酸盐水泥相比，早期硬化速度稍慢，3d强度稍低，适用范围广，一般无特殊要求的混凝土均可选用；矿碴水泥水化热小、耐热性好，但保水性差，干缩大，抗渗性、抗冻性较差，适用于大体积或高温环境中混凝土，不适用于有抗渗或抗冻要求的混凝土；火山灰水泥水化热热小，抗渗性好，但干缩大，抗冻性较差；粉煤灰水泥水化热小、干缩小、抗裂性较高，抗冻性较差。
水泥在使用前，除应持有生产厂家的合格证外，还应做强度、凝结时间、安定性等常规检验。不同品种的水泥要分别存储或堆放，不得混合使用。
2.2.2粗骨料
粗骨料宜选用粒形良好，质地坚硬洁净的碎石或卵石。粗骨料宜选用连续粒径，当条件许可下，最大粒径尽量选用较大的粒径，可节约水泥用量，但骨料粒径要受结构形式和配筋间距限制，按规范规定，最大粒径不超过结构构件最小尺寸的1/4，且不超过最小钢筋净距的3/4，对实心板，最大粒径不超过板厚的1/3，且不超过40mm。控制含泥量，混凝土强度小于C30时，含泥量不大于2%，混凝土强度大于C30时，含泥量不大于1%。
2.2.3细骨料
细骨料宜选用级配良好，质地坚硬，颗粒洁净的天然砂或机制砂。宜优选中砂，当砂中含有较多的粗粒径砂，并以适量的中粒径砂及少量细粒径砂填充空隙，则可达到空隙率及总表面积均小，这样的级配水泥浆用量较少，而且可提高混凝土的密实性与强度。
砂的含泥量过大，会防碍水泥与砂的粘结、增大用水量，从而降低混凝土的强度和耐久性，也增大混凝土的收缩。规范规定，混凝土强度小于C30时，含泥量不大于5%，混凝土强度大于C30时，含泥量不大于3%。
为减少钢筋锈蚀，应严格控制骨料中氯离子含量，规范规定，按干砂的质量百分率计算不得大于0.06%。为避免混凝土碱骨料反应，对重要工程，还应对用砂进行活性氧化硅含量检验。
2.3混凝土的配合比和搅拌
混凝土拌制前，应严格按要求进行混凝土的配合比设计，在满足混凝土强度、耐久性和工作性的要求的前提下，尽可能减少水泥和用水量，确定合适的水灰比。如果水灰比控制不当，水泥用量过多，混凝土硬化过程中水化热大，导致混凝土出现裂缝；若是水灰比过大，一方面，混凝土拌合物中水分越多，水分蒸发也越多，产生的塑性收缩也越大；另一方面，水灰比越大，当混凝土硬化后，多余的水分在混凝土中形成水泡或蒸发后形成气孔，大大地减少了混凝土抵抗荷载的实效有效断面，且可能在孔隙周围产生应力集中，从而产生裂缝；反之，水灰比较小时，混凝土的匀质性和粘聚性变好，产生的塑性沉降较小，塑性收缩裂缝宽度及总面积均较小。但水灰比过小，混凝土拌合物过于干稠，难捣密实，会出现较多的蜂窝、空洞，引起混凝土强度降低，应力集中，产生裂缝。因此，在满足施工要求条件下，应尽量减小水灰比。
混凝土拌制时，要确保原材料与配合比设计所用原材料的一致性。要经常测定骨料的含水率，每工作班不少于一次，当粗细骨料实际含水率发生变化时，应及时调整粗细骨料及拌合用水量。
2.4混凝土的运输
混凝土自搅拌机出料后，应尽快运至浇筑地点，在运输过程中，要防止混凝土出现分层离析、水泥浆流失、坍落度损失、混凝土初凝等现象，如有离析现象，在浇筑前必须进行二次拌合。混凝土自拌制卸料、运输到浇筑完毕须在初凝前完成，一般不超过1.5h,大于25度时不超过1h，参外加济时可适当延长。
2.5混凝土的浇筑
混凝土浇筑入模前，应对基层进行洒水湿润、降温。混凝土入模温度不应底于5度，也不应高于35度。为防止混凝土分层离析，当混凝土自由倾落高度超过2m时，应采用串筒、溜管下料。
浇筑应保证混凝土均匀性和密实性，在具体工作开始之前,应当结合混凝土本身的和易性状况,以此确定摊铺厚度，宜一次连续浇筑，对基础等大体积混凝土可采取斜面分层法浇筑，分层厚度不小于20cm且不大于50cm。为避免冷缝出现，上层混凝土应在下层混凝土初凝前浇筑完毕。随浇随捣，振捣棒要插入下层混凝土50mm左右，加强上下层混凝土的结合。
混凝土的振捣。振动棒应垂直于混凝土表面并快插慢拔均匀振捣；振捣延续时间应使混凝土表面有水泥浆出现，无气泡，无明湿下沉为止；插点要均匀排列，可采用“行列式”或“交错式”，防止漏振，移动距离不大于振动器作用半径的1. 5倍（一般为200-－300mm）。
混凝土浇筑过程，特别是薄板浇筑要注意避免踩踏负筋，现实中，因楼板负筋踩倒，负筋偏离设计位置太多，从而引起楼板支座上部产生荷载裂缝的现象时有发生。混凝土浇筑后，在混凝土初凝前和终凝前宜分别对混凝土裸露表面进行抹面处理，可有效减少混凝土表面的收缩裂缝。
2.6加强混凝土的后期养护
加强混凝土的后期养护是保证混凝土质量，减少混凝土裂缝的重要措施，必须充分重视，并制定养护方案，派专人负责。
混凝土强度达到1.2N/mm2前，不得在其上踩踏作业避免振动。
混凝土浇筑12h内应进行保湿养护，保湿养护可采用洒水、覆盖、喷涂养护剂等方式。
洒水养护时间根据水泥性能确定。用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣水泥拌制的混凝土，在正温条件下，不少于7d；掺用缓凝型外加剂，或有抗渗要求的混凝土，不少于14d。
洒水次数。气温在15度以上时开始的3昼夜中，白天至少3h洒一次，夜间应洒水2次；在以后的养护期中，每昼夜应洒水三次左右。洒水次数应能保证混凝土处于湿润状态；采用塑料布覆盖养护的混凝土，其敞露的全部表面应覆盖严密，并应保持塑料布内有凝结水。当日平均气温低于5度时停止洒水。
2.7加强对大体积混凝土的温度控制
混凝土浇筑完毕后，内部最高温度在3～5d 达到峰值，大体积混凝土由于截面大，水化热难以散发，内外温差大。在升温阶段和降温阶段，容易产生温度裂缝，危害混凝土结构安全。因此大体积混凝土施工必须采取措施降低混凝土内外温差。
2.7.1为控制大体积混凝土的内部最高温度，宜优先选用水化热低、凝结时间长的水泥，如：矿渣硅酸盐水泥、大坝水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥等。
2.7.2降低混凝土的浇筑温度
降低混凝土的出站温度。可采取在搅拌站内搭设遮阳棚；在混凝土拌合用水的水池中加冰块降温；从砂堆、石堆底层取料；提前用水喷淋石子降温等。
缩短混凝土运输时间，避免混凝土在浇筑前温度回升。
降低混凝土浇注温度。可在浇注前对钢筋、模板表面洒水降温；避免模板和新浇注混凝土受阳光直射；利用气温较低的傍晚和晚上进行浇注作业等。
2.7.3根据工程情况，大体积混凝土可采用水冷却方式降低混凝土内部温度。将水管埋设在混凝土中,通过调节进水量和水温,降低混凝土的内部最高温度。当混凝土内部最高温度与表面温度差不大于15度时，可暂停水冷却作业，温差大于25度时重起水冷却。在水冷却过程中，应加强混凝土表面的保温保湿养护，大体积混凝土的保温保湿养护时间不少于14d。水冷降温结束后，及时用水泥浆对冷却管压浆封堵。
3混凝土工程裂缝修复常用方法
第一,压力注浆法，压力注浆法通常是借助于空气机提供的压力将一些裂缝修补液输送到混凝土表层或内部的裂缝,该方法多用于修补0.3mm左右的混凝土裂缝,其能够在一定程度上避免裂缝的进一步扩大。该方法有以下五个施工环节:(1)利用工具将混凝土裂缝四周的杂物清理干净,并通过空气压缩机将压缩空气注入到混凝土内部裂缝,彻底清理内部裂缝的杂物,最后使用乙醇擦拭一下裂缝四周,保证宽度不小于5cm。(2)将灌胶嘴布设在裂缝方向上的节点处,通过工业胶水将灌胶嘴牢牢固定住。(3)利用环氧胶泥或是胶布将混凝土裂缝开口封闭起来,然后用空气压缩机注入空气检验是否完全封闭。(4)接着向裂缝内注入环氧树脂浆液,将灌注的压力控制在0.3MPa左右,灌注工作直至裂缝不再吸入浆液,再延续4min,即刻停止注浆工作。(5)等待一段时间,当浆液已成固态时,撤离注浆设备,处理注浆嘴部位时,可以使用快速固化胶进行封闭处理。最后检测可以向裂缝注入空气或是清水,也可钻芯抽样检查灌浆工作是否合格。压力注浆法如图所示。
压力注浆
第二，开槽法。
这种修补裂缝方法适用于宽度超过0.5mm的裂缝。修补裂缝所使用的材料配合比例是：环氧树脂聚硫橡胶、水泥和砂的比例分别是9.5：11.5：26。修补裂缝的方法是：首先，采用人工的方法，将晒干筛选后的水泥、沙按照规定的比例进行调配，将其均匀的搅拌。然后，根据比例将聚硫橡胶和环氧树脂进行均匀的搅拌，而且将其添加到已经搅拌好的水泥和沙中，再采用人工的方式进行搅拌。最后，使用微量的丙酮将已经搅拌完成的砂浆稀释到适合的稠度，并立即使用橡胶桶将其装进已经开凿完成、清洗干净、吹干的混凝土凿槽里面，实施嵌入。从最初拌合砂浆到嵌入到混凝土裂缝里面，一组砂浆的施工全过程必须要在25分钟左右完成，嵌入后实行砂浆养护，在砂浆嵌入到裂缝槽里面处理完成后两个小时以内，及时使用麻袋或者毛毡将聚硫橡胶改性环氧树脂砂浆修补处进行覆盖，待其完全初凝后，再采用水进行养护。
第三，聚合物浸渍法 。单体能够迅速的修复裂缝。一个单体系统，即一种液体，其包含可以形成固体塑料的有机小分子。通常，单体的挥发性、易燃性以及毒性都是不同的，并且无法和水进行混合。其具备良好的流动性，能够浸入大量的干燥混凝土。可以用于修补混凝土裂缝，近似于水。适用于浸渍的单体系统包含引发剂及基本单体。也可以包含交联剂。在加热的过程中，单体聚合在一个位置，就会形成一种使用寿命长、非常坚硬的塑料体，这样在很大程度上加强混凝土的使用性能。
结论
混凝土结构当中混凝土裂缝属于最为常见的一个问题,而且在整体工程当中,还属于不可避免的,严重影响了整体工程的施工质量,但是通过对其裂缝产生的原因分析可以看出,很多因素还是可以逐渐进行避免的,从各个方面不断地加强要求,避免产生一系列裂缝,这样可以很好地保证人们的生命财产安全,而且也会在一定程度上确保工民建施工质量,符合一定的安全性和稳定性。
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论文作者:覃宇辉
论文发表刊物:《防护工程》2019年第4期
论文发表时间:2019/5/30
标签：混凝土论文; 裂缝论文; 骨料论文; 水泥论文; 水化论文; 应力论文; 水灰比论文; 《防护工程》2019年第4期论文;