简析混凝土裂缝的成因\预防及修补措施

摘要：混凝土工程出现裂缝是比较普遍的现象。其成因较多，最常见原因是由于收缩变形受到约束引发的收缩裂缝和由外部荷载作用引发荷载（受力）裂缝。混凝土出现裂缝是很难避免的，但却是能够预防和治理的。本文简要分析了裂缝的成因及预防措施，并简介了几种修补方法。

关键词：混凝土；裂缝；成因；预防；修补

中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：

混凝土是一种由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而成的非均质脆性材料。由于混凝土施工、本身变形和约束等一系列问题，使混凝土裂缝成了土木、水利、桥梁、隧道等工程中最常见的工程病害。轻者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、耐久性等，严重的将威胁到人民的生命、财产。工程结构出现裂缝比较常见，但结构裂缝大部分是能够通过设计手段、施工措施来避免的。本文着重对混凝土结构裂缝的成因、预防及修补措施三方面进行粗浅的探讨。

一、钢筋混凝土结构常见裂缝原因分析。

混凝土抗压强度较高而抗拉强度很低，约为其抗压强度的十分之一。当结构受力或温度、湿度发生变化时，导致混凝土产生拉应力，极易产生裂缝。

1.材料方面。有些构件裂缝是由材料质量引发的，如水泥安定性差，两种水泥混用，砂、石含泥量大，骨料粒径过小，外加剂质量差或加入量过大等。

2.地基变形。当地基发生不均匀下沉时，在结构内部必然产生极大的应力。当应力超过构件抗力时，将不可避免地出现裂缝，裂缝的形状、方向、宽度决定于地基变形的情况。

3.设计方面。构造处理不当，主次梁交合处主梁未设加强箍筋或附加吊筋；大截面梁未设腰筋；构件断面突变或因开洞、留槽引起应力集中等因素，均可导致构件裂缝的出现。

4.结构荷载方面。结构因承受荷载而产生裂缝的原因很多，施工中或使用中都可能出现。例如构件早期受到震伤，拆除承重模板过早，施工荷载过大，构件堆放、运输、吊装时，垫木或吊点位置不当，预应力张拉值过大或放张不规范等，均可能产生裂缝。较为常见的是钢筋混凝土梁、板等受弯构件，在使用荷载作用下，出现不同程度的裂缝。早期微裂一般不易发现，规范规定有些构件允许出现宽度不大于0.3毫米的裂缝。但对裂缝宽度超过规范规定的，以及不允许出现裂缝的构件出现裂缝，则应属于有害裂缝，须加以认真分析，慎重处理。

5.温度应力裂缝。混凝土与一般物质一样，具有热胀冷缩的物理性质，其线膨胀系数约为1×10-5/℃，当环境温度发生变化时，就会产生温度变形，在构件受到约束不能自由变形时，构件内就会产生附加应力，当温度应力超过混凝土的抗拉强度时，必将出现裂缝。常见的如现浇屋面板垂直于肋梁方向的裂缝，大体积混凝土表面裂缝、烟囱外壁的竖向裂缝等。

6.湿度变形裂缝。普通混凝土在空气中硬结时，体积会发生收缩，由此而在构件内产生拉应力，在早期混凝土强度较低时，混凝土收缩值最大。因此，若构件早期养护不良，极易产生收缩裂缝。这类裂缝，在现浇剪力墙、水池底、壁等工程结构中最为常见。

7.徐变裂缝。结构构件在内应力的作用下，除瞬时弹性变形外，其变形值随时间的延长而增加的现象称为徐变变形。据文献记载受弯构件由于徐变变形的作用，其长期变形值可增加2～3倍，因变形量加大而使拉区混凝土承受拉应力，造成裂缝的出现。预应力构件因徐变会产生较大的应力损失，降低了结构的抗裂性能。此类裂缝常见于受弯构件的拉区，其特征与承受荷载出现裂缝相同。

8.施工方面。由于施工原因造成裂缝出现的因素很多。如混凝土结构养护不良或养护时间不够；水灰比过大、水泥或外加剂加入量过大；搅拌时间不够、振捣不实；钢筋表面污染、保护层过小或过大；任意留置施工缝且不按规定处理；后期施工扰动前期混凝土；构件内外温差大，未采取有效措施；在不宜施工的气候条件下，勉强施工；冬季施工未采取防冻措施等。

二、混凝土结构裂缝的预防措施

1.材料方面。1）水泥：根据工程条件不同，尽量选用水化热较低、强度较高的水泥，严禁使用安定性不合格的水泥：2）骨料应选用粒径适当、级配合理、无碱性反应、有害物质及含泥量符合规定的砂、石材料；3）外掺料宜掺入适量粉煤灰和减水剂等外加剂，超长建筑物或构筑物可加入微膨胀剂，以改善混凝土工作性能，降低水泥用量和用水量，减少收缩。

2.混凝土配料、搅拌及浇筑。1）配合比设计应尽量采取低水灰比、低水泥用量、低用水量。投料计量应准确，搅拌时间应保证；2）浇筑分层应合理，振捣应均匀、适度，不得随意留置施工缝。

3.设计方面。1）建筑平面造型在满足使用要求的前提下，力求简单；控制建筑物的长高比，增强整体刚度和调整不均匀沉降的能力；2）正确设置沉降缝、变形缝，位置和宽度选择要适当，构造要合理；3）砖混结构底层窗台下应采用加筋砌体，洞口较宽的窗台下宜设置钢筋混凝土梁，以防止窗台因地基沉降产生竖向裂缝；4）构件配筋要合理，间距要适当。断面较大的梁应设置腰筋。大跨度、较厚的现浇板，上面中心部位宜配置构造钢筋。主梁在集中应力处，宜加设抗剪钢筋。

4.施工方面。1）加强地基的检查与验收，复杂地基，应做补充勘探。异常地基处理必须谨慎，尽可能使其处理后的承载力与本工程正常地基承载力相同或相近；2）合理设置后浇带，较长的墙、板、基础等结构和主楼与裙房之间等高低层错落处，均应设置后浇带。具体要求可由设计单位确定；3）加强混凝土的早期养护，并适当延长养护时间，当柱、墙等构件浇水养护有困难或不能保证其表面湿润时，应采用覆盖保温材料等做法，以减少混凝土的收缩变形；4）大体积混凝土施工，应做好温度测控工作，采取有效的保温措施，保证构件内外温差不超过规定（25℃）；5）钢筋绑扎位置要正确，保护层厚度准确，钢筋表面应洁净，钢筋代换必须考虑对构件抗裂性能的影响

三、混凝土裂缝的修补方法

随着施工经验的发展，现在混凝土裂缝修补的方法有很多：如表面修补法、灌浆嵌缝封堵法、结构加固法、混凝土置换法、电化学防护法、仿生自愈合法等等，其中灌浆嵌缝封堵法又可分为压力注浆法、涂膜封闭法和开槽填补法三种。以下对上述三种方法做简要介绍。

1.低压注浆法适用于宽度为0.2~0.3mm的混凝土裂缝修补。修补工序如下：裂缝清理粘贴注浆咀和封闭裂缝试漏配制注浆液压力注浆二次注浆清理表面。

当裂缝数量较多时，先要在预计要贴的裂缝位置贴上医用白胶布，再用窄毛刷将封缝用浆沿裂缝来回涂刷。使裂缝封闭，大约10分钟后，揭去胶布条，露出小缝，粘贴注浆咀用键包严。固化后周边可能有裂口，必须反复用浆补上，以避免注浆时漏浆。注浆操作一般在粘咀的第二天进行，若气温高的话半天就可注浆。操作时先用补缝器吸取注浆液，插入注浆咀，用手推动补缝器活塞，使浆液通过注浆咀压入裂缝，当相邻的咀中流出浆液时，就可以拔出补缝器，堵上铝铆钉。一般由上往下注浆，水平缝一般从一端向另一端逐个注浆。为了保证浆液充满，在注浆后约半小时可以对每个注浆咀再次补浆。

2.涂膜封闭法适用于宽度小于0.2mm的微细裂缝的修补，也可用于混凝土外表面的装饰和防水处理，以及防止混凝土保护层的炭化和有害离子对混凝土的腐蚀。工序为：清扫刮腻子涂刷底层涂料涂刷主层涂料涂罩面层。

混凝土表面裂缝、气孔和缺陷先用腻子（混凝土修补胶：粉料=1：1.8~2.0）填充补平，待干后用砂布磨平，再进行底层涂刷（混凝土修补胶：粉料=1：0.7~0.8），涂料在使用前要通过铁窗纱过滤，除去杂质和团块。主层涂料要涂刷三遍，每遍涂刷都要等上遍涂料干后再涂，且两次涂刷方向最好是相互垂直。

3.开槽填补法适用于结构允许开槽而宽度较大但数量不多的裂缝，如墩台或路面混凝土的裂缝。工序为：开槽涂刷界面处理浆压抹聚合物砂浆养护。

先用凿子和扁铲沿裂缝开槽，槽深和宽约3~5cm，呈U型，用刷子在槽底和两壁均匀涂刷一层界面处理浆，在界面处理浆尚未硬化之前，将拌制好的聚合物水泥砂浆用抹刀压入槽中，压实抹平。在养护时不需要浇水，在湿空气中即可，养护期间不得淋雨、日晒或风吹，最好覆盖一层塑料薄膜。

这三种方法可以单独使用，也可以同时使用。例如桥梁裂缝的修补可先注浆,在涂膜封闭；而对于路面、墩台的粗大裂缝则采用开槽填补发为宜；为了防止钢筋锈蚀，混凝土受到有害离子的腐蚀，则可以采用涂膜防水处理。

结束语； 虽然现在混凝土裂缝修补的方法越来越多，效果也越来越好，但与其事后补过不如事前做好预防工作。另外，应该提高对裂缝问题的重视程度，在一些工程项目中不管裂缝严重与否，往往单一的采用人工表层修补敷衍了事，这样对结构的安全性及耐久性势必产生一定影响。对严重的裂缝应尽量采取规范的修补措施以确保工程质量。

参考文献：

[1]朱耀台、詹树林 《混凝土裂缝成因与防治措施研究》[J]，《材料科学与工程学报》，2003（05）

[2]陈磊、陈太林 《混凝土裂缝产生的原因及其防治》[J]，《新材料新装饰》，2004（01）