论文部分内容阅读
摘 要：裂缝是混凝土结构的质量通病，且普遍存在而又不可避免。本文主要介绍混凝土结构中裂缝的分类、形成机理以及实际工程中较为常用的裂缝处理方法。
关键词：裂缝；成因；处理方法
社会经济水平持续发展，基础建设日益扩大，钢筋混凝土结构普遍应用于各类建筑中。然而，裂缝问题始终伴随着混凝土的整个生命周期。因此研究钢筋混凝土结构的裂缝产生原因及修复方法具有重要的社会和经济意义。
1 混凝土结构裂缝的分类及成因
1.1 按成因划分混凝土结构裂缝
（1）结构性裂缝也称为荷载裂缝，是由不同的外荷载所导致的裂缝。包括以下五类：①弯曲裂缝，由构件弯曲变形产生；②剪切裂缝，是由于剪应力的作用所引起的，一般是在受弯构件和压弯构件的支座处，从下部开始向上发展，发展的方向与轴线成25～45°；③断开裂缝，是一种贯通性的裂缝；④扭曲裂缝，是由扭转和弯曲作用导致；⑤局部应力裂缝，是由构件局部承受的应力过大所导致的，例如冲击荷载、支座处或拐角处的应力集中。
（2）非结构性裂缝。非结构性裂缝是由于外界因素限制结构变形而引起的内应力造成的。综合国内外相关的研究资料以及大量的工程实践我们可以看出，在混凝土结构裂缝中，约80%的裂缝是非结构性裂缝，而这些非结构性裂缝中又以收缩裂缝为主。
1.2 按产生的时间划分混凝土结构裂缝
1.2.1 施工期间出现的裂缝
（1）塑性收缩裂缝。塑性收缩裂缝是混凝土在初凝之前，由混凝土水分蒸发在内部产生毛细负压，毛细负压力产生的收缩力使得面层出现干缩，且此时的混凝土强度尚未形成，从而使得混凝土表面出现不规则的塑性收缩裂缝。这种裂缝多出现于刮风或干热的天气中，深度较浅，呈无规律的鸡爪状。
（2）塑性沉降收缩裂缝。完成浇筑的混凝土经振捣之后，在凝固过程中，骨料向下沉，水泥浆向上浮，但由于钢筋的阻碍，使得混凝土产生沉降差异，在钢筋上方出现裂缝；同时混凝土表面由于水泥浆上浮而形成的浮浆层也因为泌水产生开裂。
（3）温度裂缝。是由季节温差变化或混凝土内外温差过大造成的。
（4）碳化收缩裂缝。该类裂缝是由混凝土碳化作用导致的，多出现在干湿交替的环境中。
除此之外还有，混凝土由自干燥引起的裂缝称为干燥收缩裂缝，水泥熟料的水化反应导致的自身收缩裂缝等。
1.2.2 使用期间出现的裂缝
（1）由碱骨料反应而引起的裂缝。碱骨料化学反应是指混凝土孔隙中的碱性溶液和骨料中的矿物发生的化学反应。反应产物遇水或受潮会膨胀，从而引起混凝土开裂，加快钢筋产生锈蚀、冻融等多种连锁损坏。
（2）钢筋锈蚀裂缝。混凝土中钢筋一般处于碱性环境中，会形成致密的氧化膜。当受到氯离子等侵蚀破坏时，会形成电化学腐蚀条件，造成钢筋锈蚀。产物体积膨胀，致使混凝土产生沿钢筋长度方向的裂缝。
（3）冻融循环裂缝。混凝土构件受冻融干湿反复循环作用的部位，就会产生网状裂缝，并且从外到里逐渐剥蚀。
（4）沉陷裂缝。沉陷裂缝是施工完成之后的建筑物各部分发生不均匀沉降所导致的。此类裂缝随沉陷方向开裂，大部分是贯穿性的。所以，沉陷裂缝对建筑物正常使用、刚度及安全都有很大影响。
1.3 按形状划分混凝土结构裂缝
（1）纵向裂缝。纵向裂缝是顺着钢筋分布，平行于混凝土构件地面的裂缝。纵向裂缝主要是由钢筋锈蚀引起。
（2）横向裂缝。横向裂缝是垂直于混凝土构件底面的裂缝。引起横向裂缝产生的主要因素是荷载作用和温差作用。
（3）斜向裂缝、八字形或倒八字形裂缝。主要是由于温差和地基的不均匀沉降导致的。在墙体的混凝土梁上比较常见。
（4）X形裂缝。X形裂缝是由于地震荷载作用或者瞬间的撞击作用所引起的。在框架梁、柱的端头和墙面上比较常见。
（5）各种不规则裂缝。不规则裂缝多由火灾或反复冻融等引起。
1.4 按发展状态划分混凝土结构裂缝
裂缝的发展状态是指裂缝所处的发展趋势以及运动状态。根据这两方面依据，裂缝可分为稳定裂缝和不稳定裂缝两大类。
（1）稳定裂缝。稳定裂缝不影响混凝土结构的长久使用，根据裂缝的状态可以划分为两类。一类是裂缝产生后随着本身的运动发展可以慢慢自我愈合的裂缝，对于新建的防水工程常出现此类裂缝。另一类稳定环境中的裂缝，随荷载周期变化而呈周期性的扩展和闭合。
（2）不稳定裂缝。不稳定裂缝的扩展存在不稳定性，必然影响混凝土结构耐久性和正常使用，所以必须根据其扩展部位的需要，采取相应的处理措施。
2 混凝土裂缝处理方法
尽管我们在混凝土建筑物施工时首先要对裂缝进行严格的防控，但是，由于裂缝问题的复杂性和工程的不确定性，使得混凝土裂缝的产生在一定程度上存在必然性。所以，混凝土结构产生裂缝时，须立即进行鉴定，采取相应的修补措施。目前，常用的修补方法有表面修补法、压力灌浆法、填充法和结构补强法等。
2.1 表面修补法
这种方法施工简单，仅适用于浅而细的裂缝，不伸缩、不漏水、不再活动的裂缝。其工艺流程和施工要点如下：
（1）工艺流程：表面刷毛并冲洗→用乳胶泥或环氧胶泥嵌补表面缺损→选材涂覆。
（2）施工要点：涂覆需要均匀，不能存在气泡；如果裂缝活动，应该用延伸率比较大的弹性材料；因为涂层非常薄，所以要采用不易老化、粘结力强的材料。
2.2 压力灌浆法
压力灌浆法是通过压力灌浆设备将水泥浆液、环氧树脂或聚氨酯等化学灌浆材料注入到裂缝的深处，或者不用电力，利用弹性补缝器，来恢复结构的正常使用性能。这是一种传统的方法，应用范围比较广，适用各类型裂缝，而且效果较好。
（1）灌浆的工艺流程为：凿槽→埋设浆嘴→封缝→密封检查→配制浆液→灌浆→封孔→检查灌浆质量。
（2）施工要点：灌浆材料可灌性好、粘结力强；水泥灌浆压力在0.4～0.8MPa，化学灌浆的压力0.2～0.4MPa；灌浆结束之后，必须等到灌浆液初凝并且不再外渗时，才能拆下灌浆嘴。
2.3 填充法
填充法是沿裂缝的方向将混凝土凿成“V”型或“U”型槽，然后填充修补材料，可以（部分）恢复结构正常功能。填充的材料，需要根据裂缝和工程的具体情况来选用。对于锈蚀了的裂缝，需要先对钢筋进行彻底地除锈，然后在涂刷防锈材料。主要适用于大于0.5mm的裂缝和钢筋锈蚀裂缝。
2.4 结构补强法
结构补强法是为了恢复因裂缝降低的混凝土建筑物的承载力，而采取的对活缝的伸缩变形利用钢板、锚杆加固，以限制伸缩变形，对死缝和扩张缝恢复期结构整体性的措施。目前，国内使用的加固补强的方法有一下几种：增加断面积法、预应力法、粘贴碳纤维布法以及粘结钢板法等。
参考文献
[1]王铁梦.工程结构裂缝控制.中国建筑科技出版社，1997，1-100
[2]陈海英.混凝土裂缝的原因分析与预防措施[J].山西建筑.2008（02）
作者简介：顾明（1975-），女，山东德州人，大学专科，工程师。
关键词：裂缝；成因；处理方法
社会经济水平持续发展，基础建设日益扩大，钢筋混凝土结构普遍应用于各类建筑中。然而，裂缝问题始终伴随着混凝土的整个生命周期。因此研究钢筋混凝土结构的裂缝产生原因及修复方法具有重要的社会和经济意义。
1 混凝土结构裂缝的分类及成因
1.1 按成因划分混凝土结构裂缝
（1）结构性裂缝也称为荷载裂缝，是由不同的外荷载所导致的裂缝。包括以下五类：①弯曲裂缝，由构件弯曲变形产生；②剪切裂缝，是由于剪应力的作用所引起的，一般是在受弯构件和压弯构件的支座处，从下部开始向上发展，发展的方向与轴线成25～45°；③断开裂缝，是一种贯通性的裂缝；④扭曲裂缝，是由扭转和弯曲作用导致；⑤局部应力裂缝，是由构件局部承受的应力过大所导致的，例如冲击荷载、支座处或拐角处的应力集中。
（2）非结构性裂缝。非结构性裂缝是由于外界因素限制结构变形而引起的内应力造成的。综合国内外相关的研究资料以及大量的工程实践我们可以看出，在混凝土结构裂缝中，约80%的裂缝是非结构性裂缝，而这些非结构性裂缝中又以收缩裂缝为主。
1.2 按产生的时间划分混凝土结构裂缝
1.2.1 施工期间出现的裂缝
（1）塑性收缩裂缝。塑性收缩裂缝是混凝土在初凝之前，由混凝土水分蒸发在内部产生毛细负压，毛细负压力产生的收缩力使得面层出现干缩，且此时的混凝土强度尚未形成，从而使得混凝土表面出现不规则的塑性收缩裂缝。这种裂缝多出现于刮风或干热的天气中，深度较浅，呈无规律的鸡爪状。
（2）塑性沉降收缩裂缝。完成浇筑的混凝土经振捣之后，在凝固过程中，骨料向下沉，水泥浆向上浮，但由于钢筋的阻碍，使得混凝土产生沉降差异，在钢筋上方出现裂缝；同时混凝土表面由于水泥浆上浮而形成的浮浆层也因为泌水产生开裂。
（3）温度裂缝。是由季节温差变化或混凝土内外温差过大造成的。
（4）碳化收缩裂缝。该类裂缝是由混凝土碳化作用导致的，多出现在干湿交替的环境中。
除此之外还有，混凝土由自干燥引起的裂缝称为干燥收缩裂缝，水泥熟料的水化反应导致的自身收缩裂缝等。
1.2.2 使用期间出现的裂缝
（1）由碱骨料反应而引起的裂缝。碱骨料化学反应是指混凝土孔隙中的碱性溶液和骨料中的矿物发生的化学反应。反应产物遇水或受潮会膨胀，从而引起混凝土开裂，加快钢筋产生锈蚀、冻融等多种连锁损坏。
（2）钢筋锈蚀裂缝。混凝土中钢筋一般处于碱性环境中，会形成致密的氧化膜。当受到氯离子等侵蚀破坏时，会形成电化学腐蚀条件，造成钢筋锈蚀。产物体积膨胀，致使混凝土产生沿钢筋长度方向的裂缝。
（3）冻融循环裂缝。混凝土构件受冻融干湿反复循环作用的部位，就会产生网状裂缝，并且从外到里逐渐剥蚀。
（4）沉陷裂缝。沉陷裂缝是施工完成之后的建筑物各部分发生不均匀沉降所导致的。此类裂缝随沉陷方向开裂，大部分是贯穿性的。所以，沉陷裂缝对建筑物正常使用、刚度及安全都有很大影响。
1.3 按形状划分混凝土结构裂缝
（1）纵向裂缝。纵向裂缝是顺着钢筋分布，平行于混凝土构件地面的裂缝。纵向裂缝主要是由钢筋锈蚀引起。
（2）横向裂缝。横向裂缝是垂直于混凝土构件底面的裂缝。引起横向裂缝产生的主要因素是荷载作用和温差作用。
（3）斜向裂缝、八字形或倒八字形裂缝。主要是由于温差和地基的不均匀沉降导致的。在墙体的混凝土梁上比较常见。
（4）X形裂缝。X形裂缝是由于地震荷载作用或者瞬间的撞击作用所引起的。在框架梁、柱的端头和墙面上比较常见。
（5）各种不规则裂缝。不规则裂缝多由火灾或反复冻融等引起。
1.4 按发展状态划分混凝土结构裂缝
裂缝的发展状态是指裂缝所处的发展趋势以及运动状态。根据这两方面依据，裂缝可分为稳定裂缝和不稳定裂缝两大类。
（1）稳定裂缝。稳定裂缝不影响混凝土结构的长久使用，根据裂缝的状态可以划分为两类。一类是裂缝产生后随着本身的运动发展可以慢慢自我愈合的裂缝，对于新建的防水工程常出现此类裂缝。另一类稳定环境中的裂缝，随荷载周期变化而呈周期性的扩展和闭合。
（2）不稳定裂缝。不稳定裂缝的扩展存在不稳定性，必然影响混凝土结构耐久性和正常使用，所以必须根据其扩展部位的需要，采取相应的处理措施。
2 混凝土裂缝处理方法
尽管我们在混凝土建筑物施工时首先要对裂缝进行严格的防控，但是，由于裂缝问题的复杂性和工程的不确定性，使得混凝土裂缝的产生在一定程度上存在必然性。所以，混凝土结构产生裂缝时，须立即进行鉴定，采取相应的修补措施。目前，常用的修补方法有表面修补法、压力灌浆法、填充法和结构补强法等。
2.1 表面修补法
这种方法施工简单，仅适用于浅而细的裂缝，不伸缩、不漏水、不再活动的裂缝。其工艺流程和施工要点如下：
（1）工艺流程：表面刷毛并冲洗→用乳胶泥或环氧胶泥嵌补表面缺损→选材涂覆。
（2）施工要点：涂覆需要均匀，不能存在气泡；如果裂缝活动，应该用延伸率比较大的弹性材料；因为涂层非常薄，所以要采用不易老化、粘结力强的材料。
2.2 压力灌浆法
压力灌浆法是通过压力灌浆设备将水泥浆液、环氧树脂或聚氨酯等化学灌浆材料注入到裂缝的深处，或者不用电力，利用弹性补缝器，来恢复结构的正常使用性能。这是一种传统的方法，应用范围比较广，适用各类型裂缝，而且效果较好。
（1）灌浆的工艺流程为：凿槽→埋设浆嘴→封缝→密封检查→配制浆液→灌浆→封孔→检查灌浆质量。
（2）施工要点：灌浆材料可灌性好、粘结力强；水泥灌浆压力在0.4～0.8MPa，化学灌浆的压力0.2～0.4MPa；灌浆结束之后，必须等到灌浆液初凝并且不再外渗时，才能拆下灌浆嘴。
2.3 填充法
填充法是沿裂缝的方向将混凝土凿成“V”型或“U”型槽，然后填充修补材料，可以（部分）恢复结构正常功能。填充的材料，需要根据裂缝和工程的具体情况来选用。对于锈蚀了的裂缝，需要先对钢筋进行彻底地除锈，然后在涂刷防锈材料。主要适用于大于0.5mm的裂缝和钢筋锈蚀裂缝。
2.4 结构补强法
结构补强法是为了恢复因裂缝降低的混凝土建筑物的承载力，而采取的对活缝的伸缩变形利用钢板、锚杆加固，以限制伸缩变形，对死缝和扩张缝恢复期结构整体性的措施。目前，国内使用的加固补强的方法有一下几种：增加断面积法、预应力法、粘贴碳纤维布法以及粘结钢板法等。
参考文献
[1]王铁梦.工程结构裂缝控制.中国建筑科技出版社，1997，1-100
[2]陈海英.混凝土裂缝的原因分析与预防措施[J].山西建筑.2008（02）
作者简介：顾明（1975-），女，山东德州人，大学专科，工程师。