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浅谈混凝土裂缝成因、控制及治理措施
作者：翟正山
混凝土裂缝是目前建筑工程中大家极为关注的又极为普遍的问题，有的裂缝会破坏结构整体性，降低结构刚度，影响结构承载力；有的裂缝虽对承载能力无太大影响，但会引起钢筋锈蚀，降低耐久性，或发生渗漏而影响使用。下面就混凝土裂缝的成因，控制与治理措施谈一谈我人的看法。
一、 裂缝成因
混凝土是一种非匀质脆性材料，有骨料，水泥石以及存留其中的水分和空气组成。在温度、湿度等外界条件变化的情况下，由于各种材料间的相互约束而产生一定的应力，这时骨料与石灰石黏结面或水泥石本身就出现了肉眼看不见的细微裂缝，一般称之微裂。在外界环境条件进一步“恶化”或在荷载作用下，裂缝就会进一步发展，宽度、深度增加，从而形成肉眼可以看到的裂缝，称之为宏观裂缝。为了有效控制、治理混凝土裂缝，首先要从一下几个方面来分析其原因。
（一）设计原因
1、设计结构中由于断面突变而引起应力集中所产生的构件裂缝；
2、设计由于对构件施加预应力不当而造成构件裂缝（如：偏心、应力过大等）；
3、设计中由于构造钢筋配置过少过粗等原因而起的构架裂缝（如：墙板、楼板）；
4、设计时由于未考虑混凝土构件的伸缩变形；
5、设计时采用的混凝土强度等级过高、水泥用量过大也往往是产生裂缝的一个原因。
（二）材料原因
1、粗细集料含泥量过大，集料颗粒级配不良或采取不恰当的间断级配，容易造成混凝土收缩的增大，诱导裂缝的产生；
2、骨料粒径越细、针片含量越大，混拧如土用灰量、用水量增所多，收缩量增大；
3、混凝土外加剂、掺和料选择不当，或掺量不当，严重增加混凝土收缩；
4、水泥品种原因：矿渣硅酸盐水泥收缩比普通硅酸盐水泥收缩大，粉煤灰、矾土水泥收缩值小，快硬性水泥收缩大；
5、水泥等级、混凝土强度等级原因：水泥标号愈高、细度越细、早强愈高对混凝土开裂影响愈大、混凝土设计强度愈高，脆性愈大、愈容易开裂。
（三）混凝土配合比设计原因
1、设计中水泥等级、品种选择不当；
2、配合比中水灰比（水胶比）过大；
3、单方水泥用量越大、用水量高，表现为水泥浆体积越大，收缩量越大；
4、配合比设计中沙率、水灰比选择不当造成混凝土的和易性偏差，导致混凝土离析、泌水、保水性不良，增加收缩值；
5、配合比设计中混凝土外加剂掺量选择不当。
（四）施工及现场养护原因
1、现场浇捣混凝土时振捣或插入不当，漏振、过振或振捣棒抽撤过快，均会影响混凝土的密实性和均匀性，诱导裂缝的产生；
2、高空浇筑混凝土，风速过大、烈日暴晒、导致混凝土收缩值变大；
3、混凝土浇筑后没有进行及时抹面，或抹面次数不够而诱导混凝土表面出现；裂缝；
4、大体积混凝土浇筑，对水化热计算不准确、现场混凝土降温及保温工作不到位，引起混凝土内部温度过高或内外温差过大而导致混凝土产生温度裂缝；
5、由于现场养护措不到位导致混凝土早期脱水，引起收缩裂缝；
6、由于现场模板拆除过早或拆除不当等原因引起的拆模裂缝；
7、由于现场预应力张拉不当（如：超张、偏心等）而引起混凝土张拉裂缝。 8、混凝土加水拌和后，水泥中的碱与活性骨料中的活性氧化硅起反应，析出的胶状碱—硅胶从周围介质中吸水膨胀，体积增大到三倍从而使混凝土胀裂产生裂缝。
（五）使用原因（外界因素）
1、构造物基础不均匀沉降，产生沉降裂缝；
2、使用荷载超过设计使用的荷载；
3、野蛮装修，随意拆除承重墙体或凿洞等而引起裂缝；
4、周围环境 影响，酸、碱盐等对建筑物的侵蚀而引起裂缝；
5、由于以外事件（如：火灾、地震）而引起的裂缝。
二、裂缝的控制措施
（一）设计方面
1、设计中的“抗”与“放”
在建筑设计中应处理好构件中“抗”与“放”的关系。所谓“抗”就是使处于约束状态下的结构没有足够的变形余地而采取的预防裂缝措施；所谓“放”就是使结构基本处于自由变形状态，保证有足够的变形空间而采取预防裂缝措施（如：设置后浇带、变形缝等）。设计人员应灵活运用“抗一放”结合，或以“抗”为主，或已“放”为主的设计原则，确定设计方案及使用的材料；
2、设计中尽量避免结构断面突变带来的应力集中，当因结构或造型原因难以避免时，应充分考虑采取加强措施；
3、积极采取用补偿收缩混凝土技术。在常见的混凝土裂缝中，有相当部分都是由于混凝土收缩而造成的。要解决由于收缩而产生的裂缝，可在混凝土中参加膨胀剂来补偿混凝土的收缩，实践证明效果是比较理想的；
4、重视对构造钢筋的认识。在结构设计中，设计人员应重视对构造钢筋的直和数量的选择；
5、对于大体积混凝土，建议在设计中考虑采用60天龄期混凝土强度值作为计算值，以减少单方混凝土的用灰量，并积极采用各类行之有效的混凝土参合剂料；
（二）材料选择和混凝土配合比设计面
1、根据结构要求选择合适的混凝土强度等级及水泥品种等级，尽量避免使用早强高的水泥；
2、选择级配优良的砂、石原材料，含泥量及泥块含量应符合规范要求；
3、积极采用参合料和混凝外加剂，参合料和外加剂目前已可称为混凝土的第五、第六大部分，可以明显起到降低水泥用量、降低水化热、改善混凝土工作性能可降混凝土成本的作用；
4、合理掌握、利用混凝土补偿收缩技术，对于膨胀剂应充分考虑到同种、不同掺量所引起的不同膨胀效果，应过大量的现场试验来确定其掺量；
5、配合比设计人员应深入施工现场，依据施工现场的施工工艺、操作水平、构造截面等情况，合理选择好混凝土塌落度，根现场的砂、石原材料质量等情况及时调整施工配合比，协助现场搞好养护工作。
（三）现场操作面
1、浇捣工作：浇捣时，震动棒要快插慢拔，根据不同的混凝土塌落度正常掌握振捣时间，避免过振或漏振，应提倡采用二次振捣、二次抹面技术，以排除泌水、混凝土内部的气泡等；
2、混凝土养护：在混凝土裂缝防止工作中，新浇混凝土早期养护工作尤为重要，不但保证了混凝土强度的增长，同时对预防混凝土裂缝也是及其有效的；
3、混凝土降温和保温工作：对于大体积混凝土，应充分考虑水泥水化热问题，采取必要的降温措施（如：埋设散热循环管），避免水化热高峰的集中出现、降低峰值。浇捣成型后要采取切实有效的保温措施，表面覆盖薄膜、毛毡、麻袋等进行养护，以防止由于混凝土内外温差过大而引起温度裂；
4、避免在雨中或大风中进行浇筑混凝土；
5、对于地下混凝土，及时进行回填回对减少裂缝有利；
6、夏季施工时注意混凝土的温度控制，采用低温入模、低温养护，必要时经试验可采用冰块，以降低混凝土原材料的温度。
三、混凝土裂缝的治理
（一）表面修补法
使用与对承载力无影响的表面裂缝，以及大面积细微裂缝的防渗、防水处理。
1、 表面涂抹水泥沙浆
将裂缝附近的混凝土表面凿毛，或延裂缝凿成深15~20㎜、宽150~200㎜的凹槽，扫净并洒水湿润，现刷水泥净浆一遍，然后用1：1~2水泥沙浆分2~3层涂抹，总厚度控制在10~20㎜左右，并用铁抹压实抹光。洒水湿润、覆膜养护。
2、 表面涂抹环氧胶泥或利用环氧粘贴玻璃布
涂抹环氧胶泥前，先将裂缝附近80~100㎜宽度范围内的灰尘、浮渣用压缩空气吹净，或用钢丝刷、砂纸、毛刷清楚干净并洗净，若有油污可用二甲苯或丙酮擦洗一遍；如表面潮湿应用喷灯烤干，预热，以保证环氧胶泥与混凝土黏结良好。较宽的裂缝应先用刮刀填塞环氧胶泥，涂抹时用毛刷或刮板均匀蘸取胶泥，并涂刮在裂缝表面。
采用环氧粘贴玻璃布方法时，玻璃布用前应在碱水中煮沸30~60分钟，在用清漂净并凉干，以除去油腊，保证黏结。一般贴1~2层玻璃丝布。第二层布的周围应比下面一层宽10~12㎜，以便压住。
（二）内部修补法
内部修补是用压浆泵将胶结材料压入缝中，由于其凝结、硬化而起到补缝作用，以恢复结构的整体性。此种方法使用于对结构整体有影响，或有防水、防渗要求的裂缝修补，常用灌浆材料有水泥和化学材料，可按裂缝的性质、宽度以及施工条件等具体情况选用。一般对宽度大于0.5㎜的裂缝，可采用水泥灌浆，小于0.5㎜的裂缝，宜采用化学灌浆。
1、水泥灌浆
一般用于大体积构筑物裂缝的修补，施工程序如下：
1） 钻空：孔距1~15m，钻空轴线与裂缝呈30~50度斜角。孔深应穿裂缝面0.5m 以上，当有两排或两排以上的孔时，宜交错或梅花形布置。
2） 冲洗：每条裂缝钻孔完毕后，在裂缝表面进行冲洗，其顺序按竖向排列自上而下逐孔进行。
3） 3、止浆及堵漏：封面冲洗干净后，在裂缝表面用1：1~2水泥沙浆，或用环氧胶泥涂抹封闭。
4） 埋管：用直径19~38㎜、长1.5米的钢管做灌浆管。安装前应在外壁上裹就棉褥并用麻丝缠紧，然后旋入孔中。孔口管壁周围的空隙可用旧棉褥或其他材料塞紧，并用水泥砂浆或硫磺沙浆封堵，以防冒浆或漏浆管从孔口脱出。
5） 试水：用1~2公斤/厘米2压力水做试验。采用灌浆孔压水、排气孔排水的方法，检查裂缝和管路畅通情况。然后关闭排气孔，检查止浆堵漏情况，并湿润缝面，以利黏结。
6） 灌浆：应采用32.5号以上普通水泥，灌浆压力一般为3~5公斤/厘米2 ，浆孔内应充满灰浆，并填入湿净砂捣实。
2、 化学灌浆
化学灌浆与水泥灌浆相比，具有可灌性好，能控制凝结时间，以及有较高的黏结强度和一定的弹性等优点。常用的灌浆材料有环氧树枝浆液、甲凝、丙凝等。灌浆主要操作工序如下：
1） 表面处理：同环氧胶泥表面处理。
2） 布置灌浆嘴和试气：一般采取骑缝直接用灌浆嘴施灌，间距为40~50㎝灌浆嘴骑在裂缝中间。裂缝表面可用环氧腻子或早强沙浆进行封闭。待环氧腻子硬化 后即可进行试气。试气时，气压保持2~4公斤/厘米2 ，垂直缝从上往下，水平风从一端到另一端，并利用肥皂水进行检查漏气情况。
3） 漏浆缝孔：利用孔压机将灌浆液压入裂缝中，待浆液顺次从邻近灌浆嘴喷出后，立即将孔缝住，然后利用同样的方法依次灌注其他嘴孔。灌浆完毕，应及时用压缩空气将压浆灌和注浆管中残留的浆液吹净，并用丙酮冲洗管路和工具。经浆液硬化12~24小时后，可将灌浆嘴取下重新使用。
综上所述，混凝土裂缝是一个综合性的问题，需要经设计、监理、施工及使用等各方的配合，随着对混凝土研究的不断深入，材料科学的不断发展及建筑施工技术水平的不断提高，相信混凝土裂缝问题将会逐步得以圆满解决。
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