混凝土是當(dāng)代最主要的土木工程材料之一，具有原料豐富，價格低廉，強(qiáng)度高，耐久性好，生產(chǎn)工藝簡單的特點被廣泛應(yīng)用。但混凝土結(jié)構(gòu)在長期使用過程中難免出現(xiàn)裂縫問題，裂縫的產(chǎn)生不僅受到結(jié)構(gòu)荷載的影響，還與混凝土材料的特性、工程質(zhì)量、環(huán)境等多方面因素密切相關(guān)。

 

 

肉眼可見“裂縫”的寬度一般都在0.05mm以上，混凝土表面灑水擦凈以后都會出現(xiàn)肉眼可見的“裂紋”；在混凝土材料的內(nèi)部，還能發(fā)現(xiàn)更多不連續(xù)的“裂隙”，“裂縫”只是這種“裂紋”和＂裂隙＂的發(fā)展后的形態(tài)，本質(zhì)是一樣的。因此“裂縫"是一種混凝土材料本身的“缺陷＂。處理裂縫問題前，應(yīng)充分了解引起裂縫的原因，一般的裂縫是難以避免的，但嚴(yán)重的受力裂縫會引起結(jié)構(gòu)的安全問題。

 

PART.01 裂縫的類型

 

混凝土結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)自帶裂縫是材料本身的固有特性，大多數(shù)裂縫對結(jié)構(gòu)安全無實質(zhì)影響，但是裂縫類型繁多，對結(jié)構(gòu)造成的影響也各有不同，需要通過檢測并根據(jù)裂縫類型和成因正確處理裂縫。

 

PART.02 裂縫的產(chǎn)生原因

 

混凝土不同于鋼材、木材或其他建筑材料，由于混凝土組成成分的多樣化，以及特殊的結(jié)構(gòu)成型方式，決定了其不可避免地會存在裂縫。正常情況下，混凝土結(jié)構(gòu)是自帶裂縫承載受力的。

 

 

01荷載引起的裂縫

 

在外界荷載作用下，混凝土強(qiáng)度不足可能會形成肉眼可見的裂縫，這種裂縫通常出現(xiàn)在受力或振動嚴(yán)重的部位。需要注意受壓區(qū)的混凝土肉眼可見的起皮或沿受壓方向的短裂縫可能是結(jié)構(gòu)達(dá)到承載力極限的信號。

 

 

1.在混凝土結(jié)構(gòu)承載受力之初，混凝土內(nèi)部應(yīng)力較小。此時就已經(jīng)出現(xiàn)肉眼不可見的微小“裂隙”，但不會對結(jié)構(gòu)造成影響。

 

2.隨著結(jié)構(gòu)荷載的增加，混凝土應(yīng)力增大。裂隙會持續(xù)發(fā)展、延伸。大多會沿著原有裂隙兩端以及已經(jīng)存在的缺陷發(fā)展。基于水泥石中已有內(nèi)應(yīng)力的積聚，裂隙往往伸入已經(jīng)硬化的水泥石中。

 

 

3.當(dāng)結(jié)構(gòu)荷載繼續(xù)增加，裂隙也會繼續(xù)延伸并銜接貫通，將水泥石切割成為不連續(xù)的塊體。

 

4.如果結(jié)構(gòu)荷載不斷增加，這些內(nèi)部裂隙就會沿著主應(yīng)力方向進(jìn)一步延伸、擴(kuò)大。最后發(fā)展成混凝土結(jié)構(gòu)表面肉眼可見的裂縫。

 

隨著我國結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范的安全度設(shè)置水平不斷提高，施工質(zhì)量也同樣在進(jìn)步。在多數(shù)混凝土結(jié)構(gòu)裂縫問題中，承載受力引起的裂縫只占少數(shù)，且大多都是不具有太大危險性的一般裂縫。

 

02收縮引起的裂縫

 

混凝土固化過程中不可避免地會發(fā)生收縮，主要有塑性收縮和縮水收縮兩種。

 

塑性收縮發(fā)生在混凝土澆筑施工后數(shù)小時內(nèi)，水泥水化反應(yīng)激烈導(dǎo)致混凝土失水收縮，同時在骨料下沉?xí)r受到鋼筋阻擋，會形成沿鋼筋方向的裂縫。

 

縮水收縮則在混凝土固結(jié)后發(fā)生，因混凝土表面水分流失快，內(nèi)部水分損失慢，產(chǎn)生內(nèi)外不均勻收縮，可能導(dǎo)致混凝土承受拉力超過其抗拉強(qiáng)度而產(chǎn)生裂縫。配筋率超過3%的構(gòu)件，鋼筋對混凝土收縮的約束比較明顯，混凝土表面更容易出現(xiàn)龜裂裂紋。

 

混凝土收縮產(chǎn)生的裂縫主要特點是表面裂縫、裂縫寬度較細(xì)，且縱橫交錯、形狀不規(guī)則。往往在板的未配筋表面，由于表面收縮應(yīng)變積聚較多，且得不到鋼筋的制約而形成不規(guī)則開裂。

 

03溫度引起的裂縫

 

混凝土在溫度變化時會發(fā)生熱脹冷縮，若變形受到約束，就會在結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生應(yīng)力，超過混凝土抗拉強(qiáng)度時形成溫度裂縫。在大跨度橋梁等結(jié)構(gòu)中，溫度變化產(chǎn)生的應(yīng)力可能超過活荷載應(yīng)力。

 

溫度引起的裂縫主要有兩種：

1.環(huán)境溫差引起的裂縫，多發(fā)生于屋蓋、外墻等溫度變化劇烈的混凝土結(jié)構(gòu)。

2.水泥水化熱積聚而引起的內(nèi)部和表層之間溫差而形成的裂縫，多發(fā)生于大體積混疑土結(jié)構(gòu)。

 

04環(huán)境引起的裂縫

 

外界環(huán)境中的各種有害因素侵蝕，會造成混凝土結(jié)構(gòu)性能劣化，不同的環(huán)境條件造成材料性能劣化以及耐久性裂縫的性質(zhì)不盡相同，主要有以下類型：

1.由于環(huán)境化學(xué)腐蝕造成鋼筋銹蝕，引起鋼筋體積膨脹而導(dǎo)致混凝土開裂。

2.強(qiáng)化學(xué)腐蝕環(huán)境下，混凝土內(nèi)發(fā)生的各種化學(xué)反應(yīng)，引起混凝土體積膨脹并發(fā)生裂縫。

3.干濕交替造成滲水對混凝土材料的反復(fù)作用，會促使裂縫的形成和發(fā)展。

4.寒冷地區(qū)，混凝土內(nèi)部滲入的水分結(jié)冰以后體積膨脹，反復(fù)凍結(jié)、融化就會引起的混凝土的凍脹裂縫，甚至導(dǎo)致混凝土材料的酥裂、破碎。

5.混凝土內(nèi)堿含量過高，外界水滲入后發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，體積膨脹而引起的脹裂。

6.攀緣植物、水生物的長期作用，也會使混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)生裂縫。

7.長期風(fēng)蝕、水流沖刷、摩擦、碰撞等因素，也會造成混凝土耐久性裂縫。

 

05不均勻沉降引起的裂縫

 

基礎(chǔ)不均勻沉降或位移會產(chǎn)生附加應(yīng)力，若超出混凝土抗拉強(qiáng)度，會致使結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫。

 

引起不均勻沉降的原因主要有兩種：

1.自然形成的各種土壤承載性能不同，而土層分布和厚度的不均勻，導(dǎo)致了地基下的土壤壓縮變形的差別，發(fā)生不均勻沉降。而地基上的建筑物也不可能均勻一致，導(dǎo)致地基下土壤受到的荷載的不同，同樣會發(fā)生不均勻的沉降。

2.古代遺跡上的回填土與附近的原土壤承載性能不同，也會導(dǎo)致地基不均勻沉降，是城市建設(shè)中的常見問題。

 

06工程質(zhì)量引起的裂縫

 

結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理、工程材料和施工質(zhì)量問題都可能引發(fā)各類裂縫。

 

PART.03 裂縫的處理方法

 

肉眼可見的混凝土裂縫有可能是結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不足的信號，了解裂縫產(chǎn)生原因，通過修復(fù)裂縫，并采取正確結(jié)構(gòu)加固補(bǔ)強(qiáng)措施，從而提高結(jié)構(gòu)整體性能和使用壽命。

 

裂縫寬度≤0.2mm直接用封縫膠處理，裂縫寬度＞0.2mm需要用灌縫膠處理，對體積較大的混凝土構(gòu)件裂縫較深的情況，也應(yīng)采取灌縫膠處理。

 

01封縫

 

對注膠區(qū)域的裂縫，無論縫寬大小，原則上都應(yīng)同時封閉，以防裂縫相互貫通而漏氣漏膠。注膠底座埋設(shè)好后，沿縫用配制好的封縫膠進(jìn)行密封，密封時在沿裂縫走向50mm寬的范圍內(nèi)用抹刀刮抹封縫膠GA-501，厚度約1.5-2.0mm，如果縫兩側(cè)有較多細(xì)微龜裂的部位，應(yīng)抹至8～10厘米寬，并按壓膠的邊緣，消除卷邊，并盡量一次完成，避免反復(fù)涂抹?；炷羷兟涮幰畛涿軐崳c注入座銜接的地方要特別注意。封好的縫表面應(yīng)光滑、平整，邊緣與混凝土面應(yīng)緊貼，不應(yīng)有卷邊現(xiàn)象。

 

02灌縫

 

在底座安裝好灌縫膠的針筒，安裝順序由一端向另一端，對于豎直裂縫，釋放針筒壓力從下到上依序進(jìn)行，壓注時間隔預(yù)留出氣孔和進(jìn)漿孔，當(dāng)出氣孔出漿后，再把其作為進(jìn)膠孔再進(jìn)行灌注，依序進(jìn)行，下面的進(jìn)膠孔應(yīng)予以密封(可用纏生料帶的螺栓堵塞)，直至灌完。

 

GA-500灌縫膠有較強(qiáng)的滲透性，可滲透毛細(xì)孔，為防止剛被壓注滿的膠被混凝土吸收形成空洞，拆除針筒時間不應(yīng)少于1小時，直至針筒中膠液初凝為止。

 

對于水平裂縫，灌漿的順序可從兩端到中間，也可從中間到兩端，中間預(yù)留出漿孔就行，壓膠的方法同豎直裂縫。

 

對于深層、非貫通裂縫，先從縫側(cè)面的斜孔進(jìn)行灌注至縫的深層，可采灌膠設(shè)備，主要是應(yīng)用低壓低速的儀器，灌漿壓力為0.1-0.6Mpa，可根據(jù)裂縫的可灌度來調(diào)整壓力；然后再從表面灌注，壓注過程中應(yīng)適當(dāng)延長灌注時間。

 

03結(jié)構(gòu)加固補(bǔ)強(qiáng)

 

混凝土是脆性材料，其受壓、受剪引起的裂縫具有非延性的性質(zhì)，從開裂到崩潰的發(fā)展過程很快。

 

若經(jīng)檢測結(jié)構(gòu)構(gòu)件性能不足，且發(fā)現(xiàn)有可能造成安全隱患的裂縫，除了要做裂縫修復(fù)之外，必須對相關(guān)的構(gòu)件進(jìn)行加固處理，以保障結(jié)構(gòu)安全。

 

04合理控制荷載

 

對混凝土結(jié)構(gòu)裂縫修復(fù)和加固補(bǔ)強(qiáng)后，應(yīng)根據(jù)加固后的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度合理控制荷載，是降低裂縫產(chǎn)生的關(guān)鍵。

 

在未來，我們將繼續(xù)致力于建筑結(jié)構(gòu)加固與維護(hù)的創(chuàng)新研究，不斷提升我們的材料品質(zhì)。每一個工程項目都是對我們承諾的延續(xù)，也是對行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的踐行。我們深信，通過我們的努力和創(chuàng)新，結(jié)構(gòu)加固將迎來更加可靠和持久的明天。感謝您的閱讀、分享與關(guān)注！