混凝土裂缝产生机理控制措施

混凝土裂缝产生机理与控制措施

1．概述

混凝土是目前用量最大的一种建筑材料, 广泛应用于工业与民用建筑、农林与城市建设、水利与海港工程。然而, 许多混凝土结构在建设与使用过程中出现了不同程度、不同形式的裂缝。这不仅影响建筑物的外观, 更危及建筑物的正常使用和结构的耐久性。因此, 裂缝问题倍受人们关注。近年来, 随着预拌混凝土的大力推广应用以及结构形式日趋大型化、复杂化, 使得这一问题变得更为突出。

然而, 混凝土结构的裂缝是一个相当普遍的现象, 大量工程实践以及近代科学关于混凝土强度的细观研究都表明结构物的裂缝

是不可避免的, 它是材料的一种特性。因此,科学地对待裂缝问题是在对裂缝进行分类、研究的基础上,采取有效的措施, 将裂缝的有害程度控制在允许的范围内。

本文将就混凝土结构中常见裂缝产生机理、控制措施作一些浅要分析。

2. 混凝土裂缝分类及其产生机理

2.1 按裂缝产生原因分类

1) 由变形引起的裂缝:包括结构因温度湿度变化、收缩、膨胀、不均匀沉陷等原因引起的裂缝。其特征是结构要求变形,当受到约束和限制时产生内应力,应力超过一定数值后产生裂缝,裂缝出现

后变形得到满足,内应力松弛。这种裂缝宽度大、内应力小,对荷载的影响小,但对耐久性损害大；

2) 由外荷载(动、静荷载) 直接应力引起的裂缝和次应力引起的裂缝。据国内外调查资料表明,工程结构产生属于变形 (温湿度、收缩与膨胀、不均匀沉降) 引起的裂缝约占80 %；属于荷载引起的裂缝约占20 %。

2．2 按裂缝的形状分

裂缝按形状可分为表面的、深入的、贯穿的、断续的、横向的、纵向的、斜向的、对角线的、上宽下窄、上窄下宽、囊核形、外宽内窄的等等。

2．3 按裂缝所处的状态分

裂缝可分为运动、不稳定、稳定、闭合和愈合等状态。对于处于运动和不稳定扩展状态的裂缝,应考虑加固和补救措施。而对于稳定、闭合、愈合的裂缝则可持久的应用。例如有些防水结构,在011mpa 水压下,出现011mm-012mm 裂缝时,可能开始时有轻微渗漏,但经过一段时间后,裂缝处水化的水泥析出 ,逐渐弥合了裂缝,并

与大气中作用,形成结晶,封闭和自愈合裂缝,防止了渗漏的产生,

这种裂缝是稳定的,不会影响工程结构的使用和耐久性。

3. 混凝土裂缝控制措施

混凝土结构一旦开裂应立即在鉴定的基础上采取相应的措施。目前, 常用的控制裂缝方法有表面封闭法、压力灌浆法及填堵法。

3.1 表面封闭法

针对宽度小于0.12mm 的微裂缝, 可将聚合物水泥膏、弹性密封胶或渗透性防水剂涂刷于裂缝表面, 以恢复其防水性和耐久性。该法施工简单, 但仅适用于浅裂缝。

(1) 工艺流程: 表面刷毛并冲洗 y 嵌补表面缺损(可用环氧胶泥或乳胶水泥) y 选材涂复。

(2) 施工要点: 1.由于涂层较薄, 应选用粘结力强且不宜老化的材料；2.对活动裂缝, 应采用延伸率较大的弹性材料；涂复均匀, 不得有气泡。

图1. 表面封闭法

3.2 压力灌浆法

针对宽度大于0.13mm 且深度较大的裂缝, 可将化学灌浆材料( 如聚氨酯、环氧树脂或水泥浆液) 通过压力灌浆设备注入到裂缝深处, 以恢复结构整体性、防水性及耐久性。

(1) 工艺流程: 凿槽 y、埋设浆嘴 y、封缝 y、密封检查 y、配制浆液 y、灌浆 y、封孔y、灌浆质量检查。

( 2) 施工要点:1.灌浆材料宜选用粘结力强、可灌性好的树脂类材料, 通常选用环氧树脂； 2.对于宽度大于2mm的特大裂缝可采用水泥类材料, 对于活动性裂缝宜采用经稀释的环氧树脂或聚

氨酯；3.化学灌浆压力控制在012-014mpa, 水泥浆灌浆压力控制在

014-01 8mpa, 增大压力并不提高灌浆速度, 也不利于灌浆效果；灌浆后, 待浆液初凝而不外渗时, 方可拆下灌浆嘴( 盒、管) 。

4．3 填堵法

针对宽度大于0.15mm 的宽大裂缝或钢筋锈蚀裂缝, 可沿裂缝

将混凝土凿成/u0型或/v0 型槽, 然后嵌填修补材料, 以恢复防水性、耐久性或部分恢复结构整体性。

(1) 工艺流程: 凿槽y、基层处理( 混凝土去污、钢筋除锈) y、涂刷结合剂( 环氧树脂浆液) y、嵌填修补材料y、面层处理。

(2) 施工要点:1.嵌填材料可视具体情况选用环氧树脂、环氧砂浆、聚合物水泥砂浆、聚氯乙烯胶泥或沥青油膏；2.对于锈蚀裂缝, 先对钢筋彻底除锈, 再涂防锈涂料。

4. 结语

混凝土裂缝问题是项技术难题, 长期困扰工程界。近年来, 随着高早强型水泥的大量使用、商品混凝土泵送施工的大力推广、混凝土强度等级的提高、大体积混凝土的涌现, 在取得成效的同时也使裂缝问题更为突出, 甚至成为混凝土质量问题的焦点。而目前混凝土裂缝主要是收缩变形和温度变形所致, 控制这些裂缝除了广

大工程建设人员在设计与施工方面采取相应措施外, 也需要科研

人员尽快地研制出能减少水泥收缩和水化热的高效材料, 从而将

裂缝问题降低到最小限度。

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