普通混凝土裂縫產(chǎn)生的原因

荷載裂縫特征依荷載不同而異呈現(xiàn)不同的特點(diǎn)。這類(lèi)裂縫多出現(xiàn)在受拉區(qū)、受剪區(qū)或振動(dòng)嚴(yán)重部位。但必須指出，如果受壓區(qū)出現(xiàn)起皮或有沿受壓方向的短裂縫，往往是結(jié)構(gòu)達(dá)到承載力極限的標(biāo)志，是結(jié)構(gòu)破壞的前兆，其原因往往是截面尺寸偏小。

混凝土具有熱脹冷縮性質(zhì)，當(dāng)外部環(huán)境或結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度發(fā)生變化，混凝土將發(fā)生變形，若變形遭到約束，則在結(jié)構(gòu)內(nèi)將產(chǎn)生應(yīng)力，當(dāng)應(yīng)力超過(guò)混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)即產(chǎn)生溫度裂縫。在某些大跨徑橋梁中，溫度應(yīng)力可以達(dá)到甚至超出活載應(yīng)力。溫度裂縫區(qū)別其它裂縫最主要特征是將隨溫度變化而擴(kuò)張或合攏。

在實(shí)際工程中，混凝土因收縮所引起的裂縫是最常見(jiàn)的。在混凝土收縮種類(lèi)中，塑性收縮和縮水收縮（干縮）是發(fā)生混凝土體積變形的主要原因，另外還有自生收縮和炭化收縮。

塑性收縮，發(fā)生在施工過(guò)程中、混凝土澆筑后4~5小時(shí)左右，此時(shí)水泥水化反應(yīng)激烈，分子鏈逐漸形成，出現(xiàn)泌水和水分急劇蒸發(fā)，混凝土失水收縮，同時(shí)骨料因自重下沉，因此時(shí)混凝土尚未硬化，稱(chēng)為塑性收縮。塑性收縮所產(chǎn)生量級(jí)很大，可達(dá)1%左右。在骨料下沉過(guò)程中若受到鋼筋阻擋，便形成沿鋼筋方向的裂縫。在構(gòu)件豎向變截面處如T梁、箱梁腹板與頂?shù)装褰唤犹帲蛴不俺翆?shí)不均勻?qū)l(fā)生表面的順腹板方向裂縫。為減小混凝土塑性收縮，施工時(shí)應(yīng)控制水灰比，避免過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的攪拌，下料不宜太快，振搗要密實(shí)，豎向變截面處宜分層澆筑。

縮水收縮（干縮），混凝土結(jié)硬以后，隨著表層水分逐步蒸發(fā)，濕度逐步降低，混凝土體積減小，稱(chēng)為縮水收縮（干縮）。因混凝土表層水分損失快，內(nèi)部損失慢，因此產(chǎn)生表面收縮大、內(nèi)部收縮小的不均勻收縮，表面收縮變形受到內(nèi)部混凝土的約束，致使表面混凝土承受拉力，當(dāng)表面混凝土承受拉力超過(guò)其抗拉強(qiáng)度時(shí)，便產(chǎn)生收縮裂縫。混凝土硬化后收縮主要就是縮水收縮。如配筋率較大的構(gòu)件（超過(guò)3%），鋼筋對(duì)混凝土收縮的約束比較明顯，混凝土表面容易出現(xiàn)龜裂裂紋。

自生收縮，自生收縮是混凝土在硬化過(guò)程中，水泥與水發(fā)生水化反應(yīng)，這種收縮與外界濕度無(wú)關(guān)，且可以是正的（即收縮，如普通硅酸鹽水泥混凝土），也可以是負(fù)的（即膨脹，如礦渣水泥混凝土與粉煤灰水泥混凝土）。

炭化收縮，大氣中的二氧化碳與水泥的水化物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)引起的收縮變形。炭化收縮只有在濕度50%左右才能發(fā)生，且隨二氧化碳的濃度的增加而加快。炭化收縮一般不做計(jì)算。

混凝土收縮裂縫的特點(diǎn)是大部分屬表面裂縫，裂縫寬度較細(xì)，且縱橫交錯(cuò)，成龜裂狀，形狀沒(méi)有任何規(guī)律。

由于基礎(chǔ)豎向不均勻沉降或水平方向位移，使結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生附加應(yīng)力，超出混凝土結(jié)構(gòu)的抗拉能力，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開(kāi)裂。

由于混凝土質(zhì)量較差或保護(hù)層厚度不足，混凝土保護(hù)層受二氧化碳侵蝕炭化至鋼筋表面，使鋼筋周?chē)炷翂A度降低，或由于氯化物介入，鋼筋周?chē)入x子含量較高，均可引起鋼筋表面氧化膜破壞，鋼筋中鐵離子與侵入到混凝土中的氧氣和水分發(fā)生銹蝕反應(yīng)，其銹蝕物氫氧化鐵體積比原來(lái)增長(zhǎng)約2~4倍，從而對(duì)周?chē)炷廉a(chǎn)生膨脹應(yīng)力，導(dǎo)致保護(hù)層混凝土開(kāi)裂、剝離，沿鋼筋縱向產(chǎn)生裂縫，并有銹跡滲到混凝土表面。由于銹蝕，使得鋼筋有效斷面面積減小，鋼筋與混凝土握裹力削弱，結(jié)構(gòu)承載力下降，并將誘發(fā)其它形式的裂縫，加劇鋼筋銹蝕，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞。

要防止鋼筋銹蝕，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)規(guī)范要求控制裂縫寬度、采用足夠的保護(hù)層厚度（當(dāng)然保護(hù)層亦不能太厚，否則構(gòu)件有效高度減小，受力時(shí)將加大裂縫寬度）；施工時(shí)應(yīng)控制混凝土的水灰比，加強(qiáng)振搗，保證混凝土的密實(shí)性，防止氧氣侵入，同時(shí)嚴(yán)格控制含氯鹽的外加劑用量，沿海地區(qū)或其它存在腐蝕性強(qiáng)的空氣、地下水地區(qū)尤其應(yīng)慎重。

大氣氣溫低于零度時(shí)，吸水飽和的混凝土出現(xiàn)冰凍，游離的水轉(zhuǎn)變成冰，體積膨脹9%，因而混凝土產(chǎn)生膨脹應(yīng)力；同時(shí)混凝土凝膠孔中的過(guò)冷水（結(jié)冰溫度在-78度以下）在微觀結(jié)構(gòu)中遷移和重分布引起滲透壓，使混凝土中膨脹力加大，混凝土強(qiáng)度降低，并導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)。尤其是混凝土初凝時(shí)受凍最嚴(yán)重，成齡后混凝土強(qiáng)度損失可達(dá)30%~50%。冬季施工時(shí)對(duì)預(yù)應(yīng)力孔道灌漿后若不采取保溫措施也可能發(fā)生沿管道方向的凍脹裂縫。

混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌和水及外加劑組成。配置混凝土所采用材料質(zhì)量不合格，可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫。

在混凝土結(jié)構(gòu)澆筑、構(gòu)件制作、起模、運(yùn)輸、堆放、拼裝及吊裝過(guò)程中，若施工工藝不合理、施工質(zhì)量低劣，容易產(chǎn)生縱向的、橫向的、斜向的、豎向的、水平的、表面的、深進(jìn)的和貫穿的各種裂縫，特別是細(xì)長(zhǎng)薄壁結(jié)構(gòu)更容易出現(xiàn)。裂縫出現(xiàn)的部位和走向、裂縫寬度因產(chǎn)生的原因而異。    

常用的方法有壓實(shí)抹平，涂抹環(huán)氧粘結(jié)劑，噴涂水泥砂漿或細(xì)石混凝土，壓抹環(huán)氧膠泥，環(huán)氧樹(shù)脂粘貼下班絲布，增加整體面層，鋼錨栓縫合等。

表面涂抹和表面貼補(bǔ)法表面涂抹適用范圍是漿材難以灌入的細(xì)而淺的裂縫，深度未達(dá)到鋼筋表面的發(fā)絲裂縫，不漏水的縫，不伸縮的裂縫以及不再活動(dòng)的裂縫。表面貼補(bǔ)（土工膜或其它防水片）法適用于大面積漏水（蜂窩麻面等或不易確定具體漏水位置、變形縫）的防滲堵漏 。

常用的方法有充填法、預(yù)應(yīng)力法,部分鑿除重新澆筑混凝土等。

用修補(bǔ)材料直接填充裂縫，一般用來(lái)修補(bǔ)較寬的裂縫，作業(yè)簡(jiǎn)單，費(fèi)用低。寬度小于0.3mm，深度較淺的裂縫、或是裂縫中有充填物，用灌漿法很難達(dá)到效果的裂縫、以及小規(guī)模裂縫的簡(jiǎn)易處理可采取開(kāi)Ｖ型槽，然后作填充處理。

適用于縫補(bǔ)寬度≥0.5mm的穩(wěn)定裂縫。

此法應(yīng)用范圍廣，從細(xì)微裂縫到大裂縫均可適用，處理效果好。利用壓送設(shè)備（壓力0.2~0.4Mpa）將補(bǔ)縫漿液注入砼裂隙，達(dá)到閉塞的目的，該方法屬傳統(tǒng)方法，效果很好。也可利用彈性補(bǔ)縫器將注縫膠注入裂縫，不用電力，十分方便效果也很理想。 

可灌入縫寬≥0.05mm的裂縫。

常用的方法有卸荷或控制荷載，設(shè)置卸荷結(jié)構(gòu)，增設(shè)支點(diǎn)或支撐。改簡(jiǎn)支梁為連續(xù)梁等。

常用的方法有增加鋼筋，加厚板，外包鋼筋混凝土，外包鋼，粘貼鋼板，預(yù)應(yīng)力補(bǔ)強(qiáng)體系等。

因超荷載產(chǎn)生的裂縫、裂縫長(zhǎng)時(shí) 間不處理導(dǎo)致的混凝土耐久性降低、火災(zāi)造成的裂縫等影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度可采取結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)法。包括斷面補(bǔ)強(qiáng)法、錨固補(bǔ)強(qiáng)法、預(yù)應(yīng)力法等混凝土裂縫處理效果的檢查包括修補(bǔ)材料試驗(yàn)；鉆心取樣試驗(yàn)；壓水試驗(yàn)；壓氣試驗(yàn)等。

例如：框架裂縫采用增設(shè)隔板深梁法處理。

混凝土置換法是處理嚴(yán)重?fù)p壞混凝土的一種有效方法，此方法是先將損壞的混凝土剔除，然后再置換入新的混凝土或其他材料。常用的置換材料有：普通混凝土或水泥砂漿、聚合物或改性聚合物混凝土或砂漿。 

電化學(xué)防腐是利用施加電場(chǎng)在介質(zhì)中的電化學(xué)作用，改變混凝土或鋼筋混凝土所處的環(huán)境狀態(tài)，鈍化鋼筋，以達(dá)到防腐的目的。陰極防護(hù)法、氯鹽提取法、堿性復(fù)原法是化學(xué)防護(hù)法中常用而有效的三種方法。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是防護(hù)方法受環(huán)境因素的影響較小，適用鋼筋、混凝土的長(zhǎng)期防腐，既可用于已裂結(jié)構(gòu)也可用于新建結(jié)構(gòu)。

仿生自愈合法是一種新的裂縫處理方法，它模仿生物組織對(duì)受創(chuàng)傷部位自動(dòng)分泌某種物質(zhì)，而使創(chuàng)傷部位得到愈合的機(jī)能，在混凝土的傳統(tǒng)組分中加入某些特殊組分(如含粘結(jié)劑的液芯纖維或膠囊)，在混凝土內(nèi)部形成智能型仿生自愈合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，當(dāng)混凝土出現(xiàn)裂縫時(shí)分泌出部分液芯纖維可使裂縫重新愈合。

常用方法有拆除重做，改善結(jié)構(gòu)使用條件，通過(guò)試驗(yàn)或分析論證不作處理等。

δf＞0.3mm  縱深裂縫、 h＞0.5H；

δf＞0.2mm  貫穿全截面；裂縫影響使用功能（有滲透、透氣、透射線(xiàn)等要求，且滿(mǎn)足其中之一即可）；

δf＞0.3mm 非貫穿，可能引起鋼筋銹蝕裂縫；降低結(jié)構(gòu)承載力的裂縫。

3、各符號(hào)的含義：

Δf——裂縫寬度   L——裂縫長(zhǎng)度

h——裂縫深度     H——裂縫深度

B——沿裂縫長(zhǎng)方向的結(jié)構(gòu)寬度，如澆筑后的沉縮（塑性裂縫）

對(duì)于新澆混凝土收縮裂縫，該裂縫多在新澆筑并暴露于空氣中的結(jié)構(gòu)構(gòu)件表面出現(xiàn)，有塑態(tài)收縮、沉降收縮、干燥收縮、碳化收縮、凝結(jié)收縮等收縮裂縫，這種裂縫不深也不寬，處理方法如下：

1）如混凝土仍有塑性，可采取壓抹一遍的方法，并加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)。

2）如混凝土已硬化，可向裂縫內(nèi)滲入水泥漿，然后用鐵抹子抹平壓實(shí)。

處理時(shí)將裂縫附近的混凝土表面鑿毛或沿裂縫鑿成深15—20mm寬100—200mm凹槽，掃凈并灑水濕潤(rùn)。先刷水泥凈漿（業(yè)主批準(zhǔn)適用的界面劑）一度，然后用1：1～2水泥砂漿分2～3層，涂抹總厚10～20mm壓光。有滲漏水時(shí)，應(yīng)用水泥凈漿（厚2mm）和1：2.5水泥砂漿（厚4-5mm可慘入1—3%于水泥重量的氯化鐵防水劑）交替抹壓4-5層，涂抹后3-4小時(shí)進(jìn)行覆蓋并灑水養(yǎng)護(hù)。

涂抹前，將裂縫附近表面清洗干凈（油污應(yīng)用丙酮或二甲苯擦洗凈）、干燥。較寬裂縫用環(huán)氧膠泥填塞，并將膠泥均勻地涂刮壓裂縫表面，寬80-100mm。基層干燥有困難時(shí)可以用環(huán)氧煤焦油膠泥。需要粘貼環(huán)氧玻璃布時(shí)，先將玻璃布脫鈉、干燥，視具體情況可作成一布二油（或二布三油，第二層布的周?chē)鷳?yīng)比下一層寬10～15mm）。

當(dāng)裂縫稀少，但深度較深時(shí)，沿混凝土裂縫鑿一條V型或U型槽，槽內(nèi)表面應(yīng)修理平整，清洗干凈，并保持槽內(nèi)干燥。槽內(nèi)嵌入剛性材料如水泥砂漿、環(huán)氧膠泥，或填灌柔性材料如聚氯乙烯膠泥、瀝青油膏等密封。密封材料嵌入前，先涂刷與嵌填材料混凝土性質(zhì)的稀釋涂料（表面可作砂漿保護(hù)層或不作保護(hù)層），具體做法見(jiàn)圖1。

圖1  表面鑿槽修補(bǔ)裂縫的處理方法

（a）一般裂縫處理 

（b）滲水裂縫處理 

（c）活動(dòng)裂縫處理

（d）活動(dòng)裂縫擴(kuò)展后的情況：1—裂縫; 2—水泥砂漿或環(huán)氧膠泥; 3—聚氧乙烯; 4—1:2.5水泥砂漿或剛性防水五層做法；5—密封材料；6—隔離緩沖區(qū)；B—槽寬；δ—裂縫活動(dòng)距離

注：對(duì)于施工縫表面的裂縫，處理時(shí)可在與其連接的施工段混凝土澆筑前，按表面鑿槽嵌補(bǔ)法的要求在裂縫位置處鑿V型或U型槽，該槽內(nèi)不再填充其他填充物，由該連接施工段澆筑的結(jié)構(gòu)混凝土填充，以保證施工縫處混凝土。

1—裂縫 2—油氈或塑料隔離層；3—聚丁橡膠密封條；4—粘結(jié)劑

鉆孔：采用風(fēng)鉆鉆孔，孔距1-1.5m除淺孔采用騎縫孔外一般占孔軸線(xiàn)與裂縫呈30—45^·斜角（見(jiàn)圖3）,孔深應(yīng)穿過(guò)裂縫面0.5m以上，當(dāng)鉆孔有兩排或兩排以上時(shí)，宜交叉或呈梅花形布置。

圖3鉆孔示意

1—裂縫，2—齊縫口，3—斜孔

沖洗：鉆孔完畢后，應(yīng)用水沖洗，按豎向排列自上而下逐孔進(jìn)行。

密封：縫面沖洗凈后，在裂縫表面用1：1～2水泥砂漿或環(huán)氧膠泥涂抹。

埋管：一般用?19-38的鋼管作灌漿管（鋼管上端加工絲扣），安裝前在鋼管外壁用生膠帶纏緊，然后旋入孔中，孔中管壁周?chē)目障队盟嗌皾{或硫磺砂漿封堵，以防冒漿或灌漿管沖孔中脫出。

試壓：用0.1-0.2MPa壓力水作滲水試驗(yàn)，采取灌漿孔壓水，排水孔排水的方法檢查裂縫和管路暢通情況，然后關(guān)閉排氣孔檢查止?jié){堵漏效果，并濕潤(rùn)縫面，以利粘結(jié)。

灌漿：合格的經(jīng)設(shè)計(jì)批準(zhǔn)使用的填縫用注射性水泥，水泥凈將水灰比為0.4，灌漿壓力0.3—0.5MPa。在整條裂縫處理完畢后，孔內(nèi)應(yīng)充滿(mǎn)凈漿，并填入凈砂用棒搗實(shí)。

鉆孔：采用風(fēng)鉆鉆孔，孔距1-1.5m除淺孔采用騎縫孔外一般占孔軸線(xiàn)與裂縫呈30—45^·斜角（見(jiàn)圖3）,孔深應(yīng)穿過(guò)裂縫面0.5m以上，當(dāng)鉆孔有兩排或兩排以上時(shí)，宜交叉或呈梅花形布置；

密封：縫面沖洗凈后，在裂縫表面用1：1～2水泥砂漿或環(huán)氧膠泥涂抹。

埋管：一般用?19-38的鋼管作灌漿管（鋼管上端加工絲扣），安裝前在鋼管外壁用生膠帶纏緊，然后旋入孔中，孔中管壁周?chē)目障队盟嗌皾{或硫磺砂漿封堵，以防冒漿或灌漿管沖孔中脫出。

試壓：用0.2-0.3MPa壓縮空氣進(jìn)行壓力實(shí)驗(yàn)；

灌漿：采用環(huán)氧樹(shù)脂漿液進(jìn)行灌漿。