1、混凝土構件裂縫防治與耐久性討論摘要：鋼筋混凝土裂縫問題是土木工程中普遍存在的問題。本文從裂縫的基本概念入手，通過對混凝土結構因溫度變形、收縮變形、地基的不均勻沉降和外荷載等所產生的裂縫的角度分析和探討了混凝土結構裂縫的成因。并詳細闡述了混凝土裂縫和混凝土耐久性的關系，指出裂縫對耐久性的重要影響。通過分析裂縫的種類和產生的原因，合理選擇結構形式，并從設計、材料、施工等方面提出解決措施，從而有效地控制和減少混凝土結構裂縫的產生。關鍵詞：混凝土結構裂縫 耐久性1裂縫基本概念及成因123因為混凝土是多種材料組成的一種混合體，而且又是一種脆性材料，在受到溫度、壓力和外力的作用下，都有出現裂縫的可能性。產

2、生裂縫的原因，有以下諸方面：1.1 大體積混凝土水化熱引起的裂縫水泥水化過程中會產生出大量的熱量，每克水泥放出50.2J的熱量，如果以水泥用量350550kg/m3來計算，每m3混凝土將放出1750027500kJ的熱量，從而使混凝土內部溫度升高，在澆注溫度的基礎上，通常升高35左右。國內外工程實踐表明大尺寸構件由于水泥的水化熱，混凝土內部和構件表面的溫差可達7095。混凝土內部和表面形成溫度梯度，使表面混凝土產生拉應力，硬化初期這種溫差產生的拉應力很可能超過混凝土的抗拉強度因而產生裂縫。1.2 收縮裂縫隨著現代混凝土的普及化，水泥用量的增加、水灰比的增加、骨料粒徑的減小以及用水量的增加等都會

3、導致混凝土硬化時產生收縮變形。硬化后混凝土絕對體積減小，若這種變形受到邊界的約束作用，便可能導致裂縫的產生。另外在配筋較高的構件中，即使邊界沒有約束，混凝土的收縮也會受到鋼筋的限制而產生拉應力，從而可能引起構件產生局部裂縫。1.3 堿骨料化學反應引起的裂縫所謂堿骨料反應是指具有堿活性的粗骨料和水泥或混凝土中的堿起作用，造成混凝土開裂、強度和彈性模量下降、耐久性降低的工程質量問題。原因是當水泥含量較高時，同時又使用具有堿活性的粗骨料，水泥中堿性氧化物水解后形成的氫氧化鈉、氫氧化鉀與骨料中的活性氧化硅等起化學反應，生成不斷吸水、膨脹、復雜的堿硅酸凝膠體，在粗骨料界面上明顯膨脹，堿硅酸凝膠體的堿骨料

4、反應發展緩慢，造成早已凝結硬化的水泥石結構破壞、混凝土開裂、物理力學性能劣化、耐久性降低等問題。特征是表面產生無色至深褐色的離析凝膠物，在裂縫或裂縫附近有白色鹽霜，有網狀或呈現以粗骨料為核心的放射狀裂縫。混凝土的抗壓強度、抗拉強度和靜力彈性模量明顯下降。混凝土的堿骨料反應，一般出現在澆筑后的410周，這種作用可以持續若干年，混凝土的物理力學性能逐漸衰減，嚴重的會造成結構破壞。1.4 不均勻沉陷引起的裂縫主要原因是工程地質勘察報告與實際情況有出入、地基處理不到位，改建工程對原有地質情況估計有偏差，基礎環境保護不好，如由于給水、排水、雨水浸泡，造成基礎局部下沉。這種裂縫首先在主體結構中某一部位產生

5、裂縫，且發展較快，隨后逐漸趨于穩定。1.5 凍脹引起的裂縫大氣氣溫低于0時，吸水飽和的混凝土出現冰凍，游離的水轉變成冰，體積膨脹，因而混凝土產生膨脹應力；尤其是混凝土初凝時受凍最嚴重，混凝土強度損失可達30%50%。溫度低于0和混凝土吸水飽和是發生凍脹破壞的必要條件。當混凝土中骨料空隙多、吸水性強，骨料中含泥土等雜質過多，混凝土水灰比偏大、振搗不密實，養護不利使混凝土早期受凍等，均可能導致混凝土凍脹裂縫。1.6 外界溫度變化引起的裂縫混凝土具有熱脹冷縮性質，當外部環境溫度發生變化，混凝土將發生變形，若變形遭到約束，則在結構內將產生應力，當應力超過混凝土抗拉強度時即產生溫度裂縫。溫度裂縫區別其它

6、裂縫最主要特征是將隨溫度變化而擴張或合攏。1.7 鋼筋腐蝕引起的裂縫鋼筋混凝土構件處于不利環境，如容易炭化或滲入氯離子和氧的海洋環境。當混凝土保護層過薄，特別是混凝土的密實性不良時，埋在混凝土中的鋼筋將生銹，即產生氧化鐵，氧化鐵的體積比原來未銹蝕的金屬大很多，鐵銹體積膨脹，對周圍混凝土擠壓，使其脹裂，這種裂縫通常是“先銹后裂”，走向沿鋼筋方向，稱為“順筋裂縫”，比較容易識別。“順筋裂縫”發生后，更加速了鋼筋的腐蝕，最后導致保護層成片脫落，這種“順筋裂縫”對耐久性的影響較大。1.8 荷載裂縫鋼筋混凝土構件在荷載作用下，截面受拉區主拉應力超過混凝土極限抗拉強度時混凝土即出現開裂，其裂縫寬度與鋼筋應

7、力幾乎成正比。此裂縫沿主拉應力方向開展，走向與主拉應力方向垂直。外荷載作用下常見荷載裂縫有：（1）偏心受力、受彎構件因抗拉鋼筋配置太少或設計時沒有按抗裂要求進行設計而產生的垂直于受拉主筋的彎曲裂縫；（2）受剪構件因混凝土強度低，截面小，抗剪鋼筋不足引起的剪切裂縫；（3）偏心受力、受彎構件因混凝土截面小或受拉鋼筋配置過多引起的受壓混凝土裂縫；（4）受扭構件抗扭剛度能力不足引起斜裂縫。除以上幾種裂縫外，還有混凝土塑性塌落，混凝土炭化等引起的裂縫，這里不再具體論述。2裂縫預防措施34鋼筋混凝土結構的裂縫是不可避免的，但其有害程度可以控制。裂縫控制的主要方法是通過設計、施工、材料等方面的綜合技術措施將

8、裂縫控制在無害范圍內。2.1 設計方面設計人員必須盡可能考慮各種影響因素，根據不同的結構部位采取相應的合理配筋； 嚴格執行規范和強制性條文，做到既能滿足結構安全，又盡可能地減少結構出現裂縫。( 1) 降低約束。主要是采取構造措施，設置各種連接縫以及在約束界面上設置滑動層、緩沖層等。( 2) 提高混凝土的抗裂形能。除規定構造配筋的數量和布置方法外，設計單位應在施工圖或施工文件中提出對混凝土配比的具體要求。2.2 通過加強設計質量監控做好施工方案設計監理單位要充分發揮協調作用，會同建設、施工單位技術人員充分了解建設、設計意圖，做好技術交流。施工前應做好混凝土配合比設計和試配檢驗，在滿足混凝土設計標

9、號的前提下盡量減少單位用水量，拌制混凝土時摻入一定量的磨細粉煤灰，降低水泥用量以減少水化熱量。另外，還要對裝料順序、攪拌時間、澆注點坍落度、入模溫度、留茬部位進行規劃，對模板進行設計，充分做好施工前的準備工作。2.3施工方面施工技術管理人員要充分認識裂縫產生的危害，加強對混凝土結構組成及新工藝的學習了解，提高質量意識，有效地避免有害裂縫的產生。（1）加強對進場材料的控制嚴把原材料質量關，使用的各種材料必須符合設計及國家有關規范標準要求，如盡量選用水化熱較小的水泥品種，必要時可以加入緩凝劑，減緩澆注速度以利于散熱，或加入適當的減水劑，減少水泥用量，降低水化熱。（2） 施工過程的質量控制應根據設計

10、要求嚴格驗收材料質量和強度、構件尺寸，避免或減少偷工減料現象； 按照施工規范要求，確定合理的施工方法、程序，混凝土攪拌均勻，振搗密實、養護及時，重視混凝土養護，包括濕度與溫度兩方面，防止溫度變化過大引起混凝土表面開裂； 在現澆混凝土未達到設計強度時不得拆除支撐、模板或堆載過重； 正確留置施工縫。3裂縫的處理45混凝土裂縫的修補措施主要有以下一些方法：表面修補法，結構加固法，混凝土置換法，灌漿、嵌縫封堵法等。1)表面修補法：通常的處理措施是在裂縫的表面涂抹水泥漿、環氧膠泥或在混凝土表面涂刷油漆、瀝青等防腐材料，在防護的同時為了防止混凝土受各種作用的影響繼續開裂，通常可以采用在裂縫的表面粘貼玻璃纖

11、維布等措施。2)結構加固法：當裂縫影響到混凝土結構的性能時，就要考慮采取加固法對混凝土結構進行處理。結構加固中常用的主要有以下幾種方法：加大混凝土結構的截面面積，在構件的角部外包型鋼、采用預應力法加固、粘貼鋼板加固、增設支點加固以及噴射混凝土補強加固。3)混凝土置換法：混凝土置換法是處理嚴重損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。4)灌漿、嵌縫封堵法：灌漿法主要適用于對結構整體性有影響或有防滲要求的混凝土裂縫的修補，它是利用壓力設備將膠結材料壓入混凝土的裂縫中，膠結材料硬化

12、后與混凝土形成一個整體，從而起到封堵加固的目的。常用的膠結材料有水泥漿、環氧樹脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等化學材料。嵌縫法是裂縫封堵中最常用的一種方法，它通常是沿裂縫鑿槽，在槽中嵌填塑性或剛性止水材料，以達到封閉裂縫的目的。常用的塑性材料有聚氯乙烯膠泥、塑料油膏、丁基橡膠等等；常用的剛性止水材料為聚合物水泥砂漿。4裂縫、微裂縫和混凝土的耐久性的關系人們普遍認為，影響混凝土橋梁耐久性的一些主要原因，按主次順序，依次為：鋼筋的腐蝕、循環性冷凍與融化環境、堿硅反應和硫酸鹽侵襲。上述每一項的膨脹開裂的機制中都牽扯到了水。不僅如此，水還是侵蝕性離子進入混凝土內部的主要載體。裂縫及其寬度對混凝土橋梁耐久起著

13、直接重要的作用，裂縫寬度大，結構耐久性失效的可能性也大。裂縫寬度達某一值時，結構的耐久性不能滿足要求。同時，鋼筋并不能消除或削減混凝土的收縮裂縫，它只是把一些大的裂縫變成細紋和微裂。然而，恰恰是那些肉眼看不見也無法測量的細紋和微裂才構成潛在通道，最終為離子從混凝土表面運動到鋼筋建立了必要的通道，從而加速了混凝土橋梁的耐久性損失。無論對預應力混凝土結構或鋼筋混凝土結構來說，裂縫及其寬度對力筋腐蝕都有影響，且寬度不同其影響程度也不同。首先，裂縫加快了腐蝕的發生。在早期，裂縫寬度對力筋腐蝕影響較大，因為力筋去鈍化的時間取決于裂縫的寬度，然而腐蝕一旦開始，其影響程度大大降低。這時，腐蝕速度取決于未開裂處混凝土保護層的質量和滲透性，混凝土保護層的質量越好，滲透性越小，氧氣及水分的供給量也越少，腐蝕速度越慢，隨著碳化進程的深入，毛細孔將逐漸被堵塞，使混凝土滲透性逐步降低，腐蝕速度也隨之下降。當力筋腐蝕速度小到一定程度時，即在設計壽命期內不影響其各項力學指