混凝土裂缝的预防与处理.pdf

水利水电技术第4 2卷2 0 1 年第5期 混 凝 土 裂 缝 的 预 防 与 处 理 刘鹏飞 ，张尹耀 ( 中国人 民武装警察部队 水 电第一总队，广西 南宁5 3 0 0 2 8 ) 摘 要 ：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 ，根据具体情况提 出解决裂缝的措施。 关键 词 ：混凝 土裂缝 ；预 防 ；处理 中图分类号 ：T U 7 5 5 7 文献标 识码 ：B 文章编 号 ：1 0 0 0 0 8 6 0 ( 2 0 1 1 ) o 5 0 0 4 3 0 3 Pr e v e n t i o n an d t r e a t me n t o f c o n c r e t e c r a c k i ng L I U Pe n g f e i ，ZHANG Yi n y a o f T h e N o 1 G e n e r a l T e a m o f A r m e d P o l i c e Hy d r o p o w e r T r o o p s ，N a n n i n g 5 3 0 0 2 8 ，G u a n g x i ， C h i n a ) Ab s t r a c t ：T h e c a u s a t i o n s o f t h e c o n c r e t e c r a c k i n g a r e ma n y，s u c h a s t h e c r a c k i n g c a u s e d b y d e f o r ma t i o n，i e t h e c r a c k s c a u s e d b y t e mpe r a t u r e v a r i a t i o n，s h rin k a g e，e x pa n s i o n，d i f f e r e n t i a l s e t t l e me nt ，e t c ；t h e c r a c k i n g c a u s e d b y e f f e c t o f e x t e r na l l o a d；t h e c r a c ki n g c a us e d f r o m t h e i mp r o p e r c u r i n g e n v i r o nme n t o r c he mi c a l e f f e c t ，e r e ，f o r whi c h d i f f e r e nt t r e a t me n t s mus t be ma d e d u r i n g t h e a c t u a 1 c o n s t r u c t i o na n d t h e n t h e c o u n t e r me a s u r e s f o r t h e t r e a t me n t o f t h e c r a c k i n g mu s t b e p u t f o r w a r d i n a c c o r d a n c e w i t h t h e a c t ua l c o n di t i o n c o nc e r ne d Ke y wo r ds：c o n c r e t e c r a c k i n g；p r e v e n t i o n；t r e a t me n t 1 混凝土工程中常见裂缝及预防 1 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一周左右。水泥砂浆中水分 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 。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 0 5 0 2 m i l l 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。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。 主要预 防措施 ：一是 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。二是混凝土的于缩受水 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 Wa t e rRe s o u r c e s a n dHy d r o p o w e rEn g in e e r i n g V o l 4 2 No 5 尽量控制好水灰 比 ，同时掺加 合适 的减水剂。三是 严格控制混凝土搅拌 和施工 中的配合 比，混凝 土的 用水量绝对 不能 大于 配合 比设 计所 给定 的用 水量。 四是加强混凝土 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。五是在混凝土结构 中设 置合适 的收缩缝。 1 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 裂缝一般在 干热或大 风 天气 出 现 ，裂 缝 多 呈 中 间 宽 两 端 细 且 长 短 不 一 、 互不连贯状态 。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 ，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 收稿 日期 ：2 0 1 I O 3 一 I l 作者简介 ：刘鹏飞 ，男 ，工程师。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 刘鹏飞， 等混凝土裂缝的预防与处理 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。 主要预防措施 ：一是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。二是严格控制水灰 比，掺人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 。三是浇筑混凝土之前，将 基层和模板浇水均匀湿透 。四是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。五是 在高温和大风天气要设置遮 阳和挡 风设施 ，及时养 护。 1 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 ，或回填土不实或浸水而造成不均匀沉降所致 ；或 者因为模板刚度不足 ，模板支撑间距过大或支撑底部 松动等所致 ，特别是在冬季，模板支撑在冻土上 ，冻 土化冻后产生不均匀沉 降，致使 混凝土结构产生裂 缝。此类裂缝多为深进或贯穿性裂缝 ，其走 向与沉陷 情况有关 ，一般沿与地面垂直或呈 3 0 。 4 5 。 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。地基变形稳定之后 ，沉陷裂缝也基本趋于 稳定 。 主要预防措施 ：一是对松软土 、填土地基在上部 结构施工前应进行必要的夯实和加固。二是保证模板 有足够的强度和刚度 ，且支撑牢固，并使地基受力均 匀。三是防止混凝土浇筑过程中地基被水浸泡。四是 模板拆 除的时 间不能 太早 ，且要 注意拆模 的先后次 序。五是在冻土上搭设模板时要注意采取一定的预防 措施 。 1 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 土结构 中。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 。 主要预防措施 ：一是尽量选 用低热或中热水泥 ， 如矿渣水泥、粉煤灰水泥等。二是减少水泥用量 ，将 水泥用量尽量控制在 4 5 0 k g m 以下。三是降低水灰 比，一般混凝土的水灰比控制在 0 6以下。四是改善 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 。五是改善混凝 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 ，降低混凝土的浇筑温度。六是在混凝土中掺加一 定量的具有减水 、增塑、缓凝等作用的外加剂，改善 混凝土拌和物的流动性 、保水性 ，降低水化热，推迟 热峰的出现时间。七是加强混凝土温度的监控 ，及时 采取冷却、保护措施。八是加强混凝土养护 ，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 。 1 5化学反应引起的裂缝及预防 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 般出现在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 ：一是选用碱活性小的砂石骨料。二是选用低碱 水泥和低碱或无碱的外加剂 ，每立方混凝土材料总碱 量不超过 3 k g 1T I 。三是选用合适 的掺合料抑制碱骨 料 反应 。 由于混凝 土浇筑 、振捣不 良或 者钢筋保护层较 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。通常 的预防措施有 ： 一 是保证钢筋保护层 的厚度。二是 混凝土级配要 良 好 。三是混凝土浇筑要振捣密实。四是钢筋表层涂刷 防腐涂料。 2 裂缝处理几种方法 2 1 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。 水利水电技术第4 2卷2 0 1 1 年第 5期 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 2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。 2 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 同 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 设支点加同以及喷射混凝 土 补强加 固。 2 4混凝 土置 换法 混凝土置换法是处理混凝土严重损坏的一种有效 方法 ，此方法是先将损坏的混凝土剔除 ，然后再置换 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 。 2 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 3种方 法 。 2 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 加人某 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。 3 工程应用 刘鹏飞， 等混凝土裂缝的预防与处理 以上方法在不同工程实际中有不同的应用 ，下面 仅以笔者参建的水布垭水利水电工程 中的堆石坝面板 裂缝处理为例 ，介绍一下该丁程 中采用的灌浆 、嵌缝 封堵 法 。 水布垭水 电站位于清江 中游 巴东县 与长阳县交 界处 ，工程级别为 I等 大 ( 1 ) 型 ，水 电一支 队主要 承建建筑物有 ：混凝 土面板 堆石坝 ，左岸河 岸式溢 洪道等 。一期混凝土面板与 2 0 0 5年 1月 6日开始浇 筑 ，2 0 0 5年 3月 2 7 日全部浇筑 完毕 。在随后 的大 坝面板裂 缝 检 测 中 发现 ，裂 缝 最 大值 到 0 7 mi l l ， 深度最小值为 9 3 c m，最大值 为 5 5 0 c m，平均 宽 度 分 布 为 0 3 m m 占 2 。一 般 认为 0 2 m m 以下裂缝可不处理 ，但在 实际操作 中， 也进行 了简单 的处理。对裂缝凿槽后高强度聚合物砂 浆进行修复处理 。对 0 2 m m 以上则进行较为全面的 处理 ，灌浆后在表面进行封闭处理。而在水布垭二 r 程 中为了提高防渗和补强加固的要求 ，裂缝宽度提高到 0 1 m m 的界 限 。 在此例 的面板混凝 土裂缝处理 中 ，主要 目的是 进行 防渗堵漏 和补 强加 固。防渗堵漏要求缝 面处 理 后具有较高抗渗性 和抗 老化性 能 ，能阻止外来水 汽 碳化混凝土和锈蚀钢筋 ，满足结构耐久性和安全运 行 。补强加 固要求缝面处理后有较高粘结强度 最 终要求能恢复混凝土结构 的整体性 。实现该 目的的 最可行手段 ，就是采用化学灌浆封堵处理 。采用此 方法进行处理 ，还要选择适用 的化学浆材 ，如可灌 性 、耐久性等 。水布垭一 期面板 处理竣 工验 收时 ， 因裂缝处理 方法 得 当 ，每 条缝 压 水试 验 检查 都合 格 ，而抽查 取芯 6条裂 缝 ，灌 浆 区域 充填 了饱 满 浆液 ，并 经过 近 一年 多水 库 蓄水 ，无 一条 处理 裂 缝脱落 或 渗 ，无 一裂缝 返 工 ，得 到 了业 主监 理 等 专家 的一致 好 评 ，达 到 了预期 的效 果 ，满 足 了工 程 要 求 。 ( 责任编辑欧阳越 ) 推进依 法行政 实况依 法治水 水利水电技术第4 2卷2 0 1 1年第 5期 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m