混凝土建筑物有害裂缝的成因及预防措施与修补方法.pdf

第 3 8卷第 1 1期 2 01 1年 1 1月 建筑技术开发 Bu i l di n g Te c h ni q ue De v e l o pme n t Vo 1 38， No 1 l NO V 2 O1l 混凝 土建 筑物有害裂缝 的成 因 及 预 防 措施 与修 补 方 法 周 猛 ( 中国新 兴建设 开发 总公 司第 五分公 司 ， 北京 1 0 0 0 3 6 ) 摘要 对混凝土建筑物 的有害裂缝的成因进行 分析 ， 并对有 害裂缝 的预防措施 与修补方 法进行 了归纳 、 总结 ， 目的 是通过笔者结合 自身实践经验尽可能多的对 减少 混凝 土建筑物 的有 害裂缝 的措施 进行收集 、 整理 ， 从 而为读 者 的实 际工作 中更好 的贯彻混凝土结构工程施工质量验 收规范 ( G B 5 0 2 0 4 -2 0 0 2 ) 服务 。 关键词 混凝土裂缝 ； 预防措施 ； 修补方法 中图分 类号 T U 7 4 6 3 【 文献标志码 A 【 文章 编号 1 0 0 1 - 5 2 3 X c 2 0 1 1 ) 1 1 0 0 3 8 - 0 3 随着时代的发展、 科技的进步 ， 混凝土研究与应 用 技术 在诸 多方 面取 得 了 重 大进 展 ， 各 种 化学 外 加 剂 、 超细的矿物掺合料的发展 ， 把混凝土带人高性能 时代 ， 但 是混 凝 土的裂缝 问题 不但 没有减 少 ， 反 而 比 以前更 多 、 更 突 出 了 。虽然 一 些 工程 采 取 了诸 如重 视养护 、 掺膨胀剂等措施 ， 但裂缝依然存在。过去混 凝土出现裂缝 ， 一般都简单的归罪为施工中振捣 、 养 护不当， 但是随着施工技术和对质量重视程度的提 高 ， 大范围、 广泛 的出现裂缝 ， 已不能再 简单 的用施 工不当来解 释， 下 面将对混 凝土裂 缝类 型做简 单 分析 。 1 混凝 土裂缝 类型 及成 因 混凝土是多向复合脆性材料 ， 当其拉应力大于 抗拉强度 ， 或拉伸变形大于极限拉伸变形时， 就会产 生 裂缝 。 混凝土裂缝按深度不同， 可分为表层裂缝 、 深层 裂缝 和 贯穿裂 缝 。 按 裂缝 开度 变化 可分 为 死缝 ( 宽 度 和 长 度不 再 变化) 、 活缝 ( 宽度随外界环境条件和荷载条件变化 而变化 ， 长度不变或变化不大) 和增长缝 ( 宽度或长 度 随 时间而 增长 ) 。 裂 缝按 产生 时 间可分 为 早期 裂 缝 ( 混 凝 土 浇筑 后 1 7 d ) 、 中期裂缝( 混凝土浇筑后 71 8 0 d ) 、 后 期裂缝 ( 1 8 0 d以后 ) 。 按产生原因可分为温度裂缝 、 干缩裂缝 、 钢筋锈 蚀 裂缝 、 超 载裂缝 、 碱 骨料 反 应 裂缝 、 地基 不 均 匀 沉 陷裂缝 。 收稿 日期： 2 0 1 1 0 81 5 作者简 介： 周猛 ( 1 9 7 9 一 ) ， 男 ， 北京人 ， 毕业 于北京建筑工程学院 ， 本科 学历 ， 工程师 ， 中国新兴建设 开发总公 司项 目总工程师。 38 下面主要分析一下温度裂缝、 干缩裂缝 、 钢筋锈 蚀裂缝 、 超载裂缝 、 碱骨料反应裂缝 、 地基不均匀沉 陷裂缝 。 1 1 温度 裂缝 大体积混凝土浇筑后 ， 水泥水化热使内部混凝 土温度 升高 ， 当水 化热 温升 到达高 峰后 ， 由于 环境 温 度较低 ， 因此混凝土温度开始下降。温降过程 中混 凝土发生收缩 ， 在约束条件下 ， 当温降收缩变形大于 混凝土极限拉伸变形时， 混凝土容易发生裂缝， 这种 裂缝 极为 温度裂 缝 ； 另 外 一种 温 度 裂 缝 是 由混 凝 土 内外温差引起的 ， 如混凝土遭受寒潮侵袭或夏天混 凝土遭阳光充分暴晒后突然降雨 ， 使得混凝土 内部 与表层产生温差 ， 混凝土表层温度下降， 而内部温度 基本不降， 内部混凝土对表层混凝土起约束作用， 同 样会 导致 温度 裂缝 。 1 2 干缩裂 缝 置于未饱 和 空气 中的 昆 凝 土 因水分 散失 而引 起 的体积 缩小 变形 ， 称为 干燥 收缩变 形 ， 温 度 的扩散 速 度 比干 缩 的扩 散 速 度要 快 1 0 0 0倍 ， 正 因为 干 缩 扩 散速度小 ， 混凝土表面已干缩。而其内部不缩 ， 这样 内部混凝土对表面混凝土干缩起 约束作用 ， 使混凝 土表面产生干缩应力。当混凝土 的干缩应力大于抗 拉强度时， 混凝土就会产生裂缝 ， 这种裂缝称为干缩 裂缝 。 1 3 钢 筋锈蚀 裂缝 昆 凝土中钢筋 发生锈蚀后 ， 其锈蚀产 物( 氢氧 化铁 ) 的体积 比原来增长 2 4倍 ， 从 而对周围混凝 土产生膨胀应力 ， 当膨胀应力大于混凝 土抗拉强度 时， 混凝土就会 产生裂缝 ， 这种裂缝称 为钢筋 锈蚀 裂缝 。 第 3 8卷 周 猛 ： 混凝土建筑物有害裂缝的成 因及预 防措施与修补方 法 第 1 1 期 1 4 碱 骨料 反应 裂缝 碱骨料反应主要 有碱 一碳酸盐反应 ， 它们都是 水 泥 中的碱 ( N a 0和 K z O) 与 骨 料 中 的某 些 活 性 物 质如活性 S i O 、 微 晶白云石 ( 碳 酸盐 ) ， 以及 变形石 英等发生反应而生成吸水性强的凝胶物质。当反应 物增加到一定数量， 且有充足水时 ， 就会在混凝土 中 产生较大的膨胀作用 ， 导致混凝土产生裂缝 ， 这种裂 缝 称为 碱 骨料反 应裂 缝 。 1 5 超 载 裂缝 当建筑物遭受超载作用时 ， 其结构构件产生的 裂 缝称 为超 载裂 缝 。 1 6 地 基 不均 匀沉 陷裂缝 由于地基不 均匀 沉 陷， 使 混凝 土结 构产 生较 大 剪 力 ， 当所 受 剪 力 大 于 混 凝 土 抗 拉 强 度 时 ， 混 凝 土就会产生裂 缝 ， 这种裂 缝称 为地基 不均 匀沉 陷 裂 缝 。 2 混 凝土 有害 裂缝 的预 防措 施 2 1 对 混 凝土原 材料 的质 量控 制 混凝土的原材料主要包括水 泥、 骨料 、 水 、 矿物 掺合料 、 外加剂 ， 所以对原材料的质量控制就是对水 泥 、 骨料 、 水 、 矿物掺合料 、 外加剂的质量控制 。 2 1 1 水泥质量控制 水泥出厂前应按同品种、 同强度等级进行编号、 取样。袋装水泥与散装水泥应分别进行编号 、 取样。 出厂样品应分别进行不溶物 、 烧失量 、 氧化镁、 二 氧化硫 、 碱 、 比表 面积 、 细度 、 凝结 时 间 、 安定 性 、 强 度等项 目的检验， 以保证产 品质量 。当抽检样 品氧 化镁、 三氧化硫 、 初凝时间与安定性 中有一项不合格 时， 该批产品为废品。当细度、 终凝时间、 不溶物与 烧失量 中任意一项不合格或混合物掺量超过国家标 准最大限量和强度低于商品强度等级时 ， 该批产 品 为不合格品。 2 1 2骨料质量控制 用 大 型工具 运输 的 ， 对 骨 料应 以 4 0 0 m 或 6 0 0 t 为 一验 收批 ， 用小 型 工具运 输 的 ， 对 骨 料应 以2 0 0 m 或 3 0 0 t 为一验收批 ， 每验收批应进行颗粒级配 、 含 泥量 、 泥块 含 量 及 针 状 颗 粒 含 量 、 片 状 颗 粒 含 量 检 验 。储存骨料应按不 同粒级分别堆放 、 使用 时分级 称料 ， 以保证骨料级配合格 。堆放骨料 的场地应平 整、 排水通畅、 宜铺筑混凝土地面。 2 1 3水质量控制 对水进行取样 时， 采集 的水样应 具有代 表性。 水质试验水样不应少 于 5 L ， 用于测定水泥凝结 时 间和胶砂强度的水样不应少于 3 L 。采集水样 的容 器应无污染 ； 容器应用带采集水样冲洗三次再灌装 ， 并应密封待用。 2 1 4矿物掺合料质量控制 矿物掺合料应按批进行检验 ， 供应单位应 出具 出厂合格证或出厂检验报告 。合格证或检验报告的 内容应包括 ： 厂名 、 合格证或检验报告编号 、 级别 、 生 产 日期 、 代表数量及本批检测结 果和结论等。对于 进场的矿物掺合料 ， 应分类按检验项 目( 细度、 需水 量 比、 烧失量 比、 安定性、 比表面积、 安定性 、 流动度 比等) 、 组批条件及批量进行验收 ， 也可根据需要增 加检验其他项 目。 2 1 5外加剂质量控制 选用外加剂时， 应根据混凝土的性能要求 、 施工 条件 、 及气候条件 ， 结合混凝土的原材料 、 配合 比等 因素 ， 综合考虑 ， 确定选用外加剂的品种 ， 并应根据 生产厂家 的推荐 掺量 结 合试 验 验证 确 定其 实 际 掺量 。 进场 的外加剂必须附有生产厂家的质量证明 书。外加剂进场时， 应检查其生产厂名、 品种 、 包装 、 重量 、 生产 E t 期 、 质量检验结果等。 2 2施 工过 程 的质 量控制 施工过程的质量控制主要包括振捣均匀 、 覆盖 塑料薄膜 、 表面加豆石二次抹压 、 减小坍落度、 洒水、 盖湿草帘、 使用高性 能膨胀剂、 降低人模温度 、 产混 合材料降低水泥用量 、 使用低热胶凝材料、 使用水化 热抑制型膨胀剂 、 延长混凝土凝结时间、 夏季注意散 热、 冬季注意保温、 维持一定的温度和湿度。 3 混 凝土 有害 裂缝 的修 补方 法 3 1 表 面涂覆 法 表面涂覆法是指混凝土表面涂刷 防水涂膜以封 闭维系裂缝 的修补方法 ， 适用于宽度小于 0 2 mm 的维 系裂缝 的修 补 ， 也 可 用 于混 凝 土外 表 面 的装 饰 和防水处理 ， 以及防止混凝保护层 的碳化和有害离 子对混凝土的腐蚀。表面涂覆法是沿混凝土结构表 面涂刷水泥浆、 油漆 、 沥青 、 环氧树脂等材料来修补 混凝土结构表面细小 的混凝 土裂缝 ， 可依据结构的 使用要求选择适宜的表面涂覆材料。 3 2 开槽 密封 法 开槽密封法通常用于潜伏性裂缝上或没有结构 要求的裂缝上。该方法沿缝 面扩大裂缝 ， 然后用合 适的伸缩缝密封胶进行封闭。开槽可以取消 ， 但是 不利于永久性的修补。该方法是最简单和最普通的 裂缝修补方法。 39 第 1 1 期 周 猛 ： 混凝土建筑物有害裂缝的成 因及预防措 施与修补方法 第 3 8卷 3 3钻 孔 嵌 塞 法 钻孔嵌塞法通常用来灌注墙体 中的裂缝。如果 要求密封防水 ， 孔 中应填人柔性沥青来代替砂浆 ； 如 果灌注栓塞的作用 比较重要 ， 孔 中则要灌注环氧树 脂 。钻孔和堵塞裂缝 包括钻穿裂缝 的全 长度并灌 浆 ， 形 成一 个塞 子 。该 技术 用 于很直 的裂缝 ， 而 且可 以从一侧进入 。该 方法通常用 于挡墙 的垂直裂缝 修补 。 3 4弹性 密封 法 弹性密封法是将裂缝凿 开， 用喷砂 、 空气 一水 枪 ， 或两者并用来清理 ， 在缝里充填合适的现场成型 的密封 胶 。要尽 可能 和 实 际 接 近 ， 切 成 的密 封 槽 的 宽度和形状要和伸缩缝相符合。 3 5 灌浆 法 1 ) 水泥灌浆 ： 裂缝深度大于保护层厚度 的混凝 土结构宜采用灌浆修补。宽 的缝、 重力坝和厚 的混 凝土墙 ， 都可以用水泥浆充填。其方法是沿缝清理 混凝土 ， 在裂缝的内跨安装上灌浆螺纹短管 ， 用水泥 浆 、 密封胶或浆液来密封灌浆管周围的裂缝。 2 ) 化学灌浆 ： 化学浆液含有 2 3种溶液 ， 混合 后即可成凝胶 、 固体或泡沫塑料 。化学灌浆可在潮 湿的环境中进行 ， 胶凝时间可在很宽范围内控制 ， 并 能 在很 细 的裂缝 中应用 。 3 6 干填塞 法 干填塞法使用手工降低水灰 比的砂浆连续潜入 裂缝 ， 形成 与原 有混凝 土结 构 紧密连接 的密 实砂浆 。 先在裂缝表面开槽 ， 清理后涂刷界面剂 ， 连续嵌入低 水灰 比的砂浆。 3 7 裂缝 阻隔法 大体积混凝 土施工时， 由于表面冷却或其他原 因引起的裂缝会在施工过程中发展和扩大到新的混 凝 土 中。这些 裂缝 可 以被抑制 或把 应力分 散 到更大 的面积 上来 阻止裂 缝发 展 。 3 8 聚合 物浸 渍 法 单体可以有效的修复裂缝 。一个单体系统是一 种液体 ， 它含有 能形成 固体塑料 的有机小分子。用 于浸渍的单体系统含有一种催化剂或引发剂和基本 单体( 或混合单体 ) 。它们也可含有交联剂 ， 当加热 时， 单体聚合在一起 ， 形成一种坚硬的、 耐久性好 的 塑料体 ， 这大大增强了混凝土的性能。 3 9迭 合 面 层 法 当结构表面存在大量 的裂缝 ， 采用其他办法单 独处理各个裂缝过于昂贵时， 用迭合面层法来密闭、 覆盖裂缝非常有效。对于偶然 出现大面积网状裂缝 使用 该方 法 和有效 。 3 1 0 自动愈合 法 裂缝修复的一种 自然过程成为 自动愈合。它在 混凝土中有潮气 、 但没有拉应力存在时发生。 3 1 1 水泥基 渗透 结 晶涂覆 法 水泥基渗透结 晶涂覆法是指采用一种水泥基渗 透结晶型材料采用涂覆 、 喷涂或干撒等工艺施工于 混凝土结构表面 ， 来修补 、 密封混凝土表面裂缝 、 起 到密 实 、 防水 的效果 。 3 1 2 电化 学沉积修 补 法 电化学沉积修补法利用钢筋混凝土特性及水环 境条 件 ， 施 加一 定 的 弱 电流 ， 产 生 电解 沉积 作 用 ， 在 混凝土结构裂缝中、 表面上生长并沉积一层化合物 ， 填 充 、 愈 合混凝 土 的裂缝 ， 封 闭混凝 土 的表面 。 4 结束 语 混凝土 开 裂 的 随机 性很 大， 成 因很 复 杂 、 多 元 ， 但也并 非无规 律可循 。更好 的 了解 混凝 土建 筑物裂缝的成因 、 预防措施及控制方法 ， 能够尽 量 减少或消除混凝土裂缝对混凝土建筑物带来 的不 利 影 响 ， 从 而 更 好 的 贯 彻 混 凝 土 结 构 工 程 施 工 质 量验 收 规 范 ( G B 5 0 2 0 4 -2 0 0 2 )， 使 我 们 的 工 作 更 富有效率。 ( 上 接 第 2 5页 ) 5 结 论 本文研究对 内外、 质量均具有较高要求墩柱混 凝土 ， 利用对 内外质量影 响的 因素 ( 含气量、 泌水 等) 确定配 比中各种原材料 ， 其 中保证混凝土耐久 性为原则对引气剂进行了选取。此次注重对生产过 程的质量控制 ， 从搅拌 、 运输 、 浇注 以及养护方面分 别提出了技术要点 ， 对墩柱混凝 土和其它部位混凝 土的内外观质量起到技术质量 的保证 ， 并为京津第 二高速工程的顺利进行作 出了贡献。 参考文献 1 冯乃谦 ， 高性能混凝土 M 北京 ： 中国建筑工业出版社 2 屠柳清 ， 等 ， 抗氯盐污染高性能混凝 土及评价方法研 究 J 混凝 土 ， 2 0 0 4， ( 3 ) 3 混凝土结 构耐 久性 设计 与指 南 中 国工程 院 土木 水利 与 建筑 学部