混凝土裂缝成因及分类概述

1、1引言混凝土就是目前用量最大得一种建筑材料,广泛应用于工业与民用建筑、农林与 城市建设、水利与海港工程.然而,许多混凝土结构在建设与使用过程中出现了 不同程度、不同形式得裂缝.这不仅影响建筑物得外观,更危及建筑物得正常使用与结构得耐久性.因此,裂缝问题倍受人们关注.近年来,随着预拌混凝土得大 力推广应用以及结构形式日趋大型化、复杂化,使得这一问题变得更为突出.然而,混凝土结构得裂缝就是一个相当普遍得现象,大量工程实践以及近代科学关于 混凝土强度得细观研究都说明结构物得裂缝就是不可预防得,它就是材料得一种特性.因此,科学地对待裂缝问题就是在对裂缝进行分类、研究得根底上,采取有 效得举措,将裂缝得

2、有害程度限制在允许得范围内.本文将就混凝土结构中常见 裂缝得成因、限制举措以及修补方法作一些浅要分析.2混凝土裂缝得分类2 - 1按裂缝得成因划分根据混凝土裂缝产生得原因,可分为结构性裂缝与非结构性裂缝两大类.(1)结构性裂缝 由各种外荷载引起得裂缝,也称荷载裂缝.它包括由外荷载得直 接应力引起得裂缝与在外荷载作用下结构次应力引起得裂缝.(2)非结构性裂缝 由各种变形变化引起得裂缝.它包括温差,干缩湿胀与不均匀 沉降等因素引起得裂缝.这类裂缝就是在结构得变形受到限制时引起得内应力造 成得.从国内外得研究资料以及大量得工程实践瞧,非结构性裂缝在工程中占了绝大多数,约为80%,其中以收缩裂缝为主导

3、15.2 2按裂缝产生得时间划分(1)施工期间出现得裂缝2,4包括塑性收缩裂缝、沉降收缩裂缝、枯燥收缩裂缝、 自身收缩裂缝、温度裂缝、施工操作不当出现得裂缝、早期冻胀作用引起得裂缝 以及一些不规那么裂缝.使用期间出现得裂缝4包括钢筋锈蚀膨胀产生得裂缝、盐碱类介质及酸性 侵蚀气液引起得裂缝、冻融循环造成得裂缝、碱骨料反响引起得裂缝以及循环动 荷载作用下损伤累积引起得裂缝等.2 3按裂缝得形状划分裂缝按形状可分为4:纵向裂缝,平行于构件底面,顺筋分布,主要由钢筋锈蚀作 用引起:横向裂缝,垂直于构件底面,主要由荷载作用、温差作用引起；剪切裂缝, 由于竖向荷载或震动位移引起；斜向裂缝、八字形或倒八字形

4、裂缝,常见于墙体 混凝土梁,主要因地基得不均匀沉降以及温差作用引起 ：*形裂缝,常见于框架 梁、柱得端头以及墙面上,由于瞬间得撞击作用或者地震荷载作用引起：各种不 规那么裂缝,如反复冻融或火灾等引起得裂缝.此外,还有因混凝土拌与或运输时间 过长引起得网状裂缝,现浇楼板四角出现得放射状裂缝或板面出现得十字形裂缝 等等.2 - 4按裂缝得开展状态划分根据裂缝所处得运动状态及其开展趋势,可分为以下两类：(1)稳定裂缝 这种裂缝不影响持久应用,包括两类.一类就是在运动过程中可以 自愈合得裂缝,常见于一些新建得防水工程中,这就是由于裂缝处水泥颗粒在渗漏 过程中与水进一步化合,析出Ca(OH)2晶体且局部

5、Ca(OH)2又与溶解在水中得 CO2发生碳化反响形成CaCO3结晶,两者形成得凝胶物质将胶合裂缝封闭,从而 渗漏停止,裂缝到达自愈.另一类就是处于稳定运动中得裂缝,如在周期性荷载作 用下产生得周期性扩展与闭合得裂缝.2不稳定裂缝这种裂缝将产生不稳定性得扩展,影响结构物得持久使用,应视 其扩展部位,采取相应得举措.3混凝土常见裂缝得成因与限制举措3 - 1收缩裂缝收缩裂缝就是由湿度变化引起得,它占混凝土非结构性裂缝中得主要局部.我们 知道,混凝土就是以水泥为主要胶结材料,以天然砂、石为骨料加水拌合,经过浇筑 成型、凝结硬化形成得人工石材.在施工中,为保证其与易性,往往参加比水泥水 化作用所需得

6、水分多45倍得水.多出得这些水分以游离态形式存在,并在硬化 过程中逐步蒸发,从而在混凝土内部形成大量毛细孔、空隙甚至孔洞 ,造成混凝土 体积收缩.此外,混凝土硬化过程中水化作用与碳化作用也会引起混凝土体积收 缩.根据有关试验测定,混凝土最终收缩量约为0 04%0 , 06%o可见,收缩就是 混凝土固有得物理特性,一般来说,水灰比越大、水泥强度越高、骨料越少、环境 温度越高、外表失水越大,那么其收缩值越大,也越易产生收缩裂缝.根据收缩裂缝 得形成机理与形成时间,工程中常见得收缩裂缝主要有塑性收缩裂缝、沉降收缩 裂缝与枯燥收缩裂缝三类,此外,还有自身收缩化学减缩裂缝与碳化收缩裂缝. 311塑性收缩

7、裂缝塑性收缩裂缝发生在混凝土塑性阶段,终凝之前.其形成原因就是混凝土浆体中 水分流向外表并迅速蒸发,随着失水得增加,毛细负压产生得收缩力使混凝土外表 产生急剧得体积收缩.而此时混凝土尚未形成强度,从而致使混凝土外表开裂.这种裂缝多出现在干热与刮风天气中,裂缝较浅,中间宽、两端细,长短不一,且互不 连贯.312沉降收缩裂缝沉降收缩裂缝约在混凝土浇筑后半小时发生,并在硬化时停止.其形成原因就是 浆体在浇捣后发生不均匀沉落,粗骨料下沉,水泥净沙上浮,当沉降受抑制如钢筋 或预埋件得阻挡时,使混凝土因剪切而开裂.此外在外表形成得浮浆层也会因泌 水而开裂.这种裂缝多出现在混凝土外表,且沿主筋或箍筋通长方向

8、分布,中间宽 两端窄,就是一种常见得早期裂缝,尤其在泵送施工中更常见.313枯燥收缩裂缝枯燥收缩裂缝在混凝土养护完以后才出现.其形成原因主要就是由于混凝土硬化 后,水分蒸发引起混凝土外表干缩,当干缩变形受到混凝土内部约束时,产生较大 得拉应力使混凝土外表被拉裂.干缩裂缝一般产生在外表很浅得位置,多沿构件短方向分布,呈平行线状或网状,严重时可贯穿整个构件截面.314自身收缩裂缝自身收缩裂缝与外界湿度变化无关,而就是由于水泥熟料在水化反响得过程中,反 应后生成物得平均密度变小而引起体系得体积收缩称为化学减缩所致.主要就 是由于自由水转化为水化产物得一局部,使它得比容降低1/4即0 25cm3/g.

9、因 此化学减缩量得大小取决于水泥水化产物中化学结合水量得多少.315碳化收缩裂缝碳化收缩裂缝就是碳化作用所产生得游离态水蒸发,引起浆体得收缩所致.碳化作用就是指大气中得CO2在有水得条件下与水化产物作用生成 CaCO&铝胶、 硅胶以及游离态水,这局部水蒸发引起混凝土体积收缩称为碳化收缩,其实质就 是碳酸对水泥石得腐蚀作用.一般水泥水化产物得碱度与空气中CO2浓度越高且湿度适中50%左右时,越易发生碳化作用.因此,这种裂缝易出现在干湿交替得 环境下,而枯燥或水饱与环境下不易出现；且由于裂缝处析出得碳化产物将形成凝胶,阻止CO2进入,故一般仅发生在外表.对以上收缩裂缝得防治可采取以下举措5

10、8:掺加高效减水剂、泵送剂以尽量降低用水量；施工时,下料不宜过快,并振捣密实.(2)对于早期收缩裂缝得防治,除增强早期养护外,宜在混凝土终凝前进行二次抹 压,在材料上可掺加促凝剂,且宜采用早期强度高、保水性好得普通硅酸盐水泥；对于干缩裂缝得防治,可以适当延长养护时间,材料上直选用粉煤灰水泥或中低热 水泥等干缩率小得品种.尽可能降低水泥用量,增大粗骨料得含量,且宜选用石灰岩作为粗骨料,由于它 对收缩得抗裂性优于安山岩与砂岩；应严格限制骨料得含泥量,砂率不宜过大,骨 料应具有良好得级配.(4)降低自身收缩裂缝得有效方法就是尽量使用 C3A含量低得水泥,由于硅酸盐水 泥熟料中C3A得化学减缩量最大,

11、就是C2s得3倍,C4AF得5倍.(5)预防碳化收缩裂缝关键就是降低生成物得碱度,对新浇混凝土做好湿水养护, 而对使用当中得混凝土结构要尽量保持枯燥,在CO2等腐蚀性气体含量高得环境 下要做好防腐举措.(6)混凝土浇筑抹光后要及时用潮湿得草垫或塑料薄膜覆盖,风季施工时应设挡风 设施.3 - 2温度裂缝温度裂缝就是由于混凝土内外温差或季节气温变化过大而形成得.在混凝土浇筑过程中,水泥水化反响将放出大量得热(一般每克水泥可放出502J热量),使混凝土 内部温度升高并在一定龄期出现温峰,之后下降.由于混凝土内部散热慢而外表 散热快,必将在内外形成温差,为协调温度变形,混凝土外表将产生拉应力(即温度

12、应力),当超过混凝土抗拉强度后将使之开裂.这种裂缝多为贯穿性得,且较深,严重 降低结构得整体刚度；一般在施工结束几个月后出现.此外,在混凝土养护期间, 假设受到寒流得侵袭,也会在混凝土外表引起裂缝,但较浅危害性也较小.限制温度 裂缝得产生主要就是从降低温差入手,可采取以下得防治举措：(1)在材料方面,宜采用粉煤灰水泥或C3A与C3s含量低得低热水泥,尽量减少水 泥用量,可掺加缓凝高效减水剂；对大体积混凝土,可适当掺入块石；在拌与水中掺 冰屑并对骨料进行喷水冷却.(2)在施工方面,应合理安排施工工序,改良施工工艺,如浇筑大体积混凝土时,在混 凝土中布设水管循环导热或分块分层浇筑；改善结构约束条件

13、,如较长结构要设温 度缝或后浇带,在基岩上浇筑时,要铺50100 mm砂层以消除其嵌固作用.(3)在设计方面,主要就是做好温度应力计算,根据可能产生得温度应力采取相应 得构造举措,如适当地配置温度钢筋,分担混凝土温度应力.(4)此外,尚需增强混凝土养护,做好外表彳温举措(如蓄水养护或覆盖潮湿得草垫 等),适当延长拆模时间,以使混凝土外表缓慢散热；对于大体积混凝土,限制入模温 度,并进行测温跟踪 抄制混凝土内外温度差在25c以内.3 3沉陷裂缝沉陷裂缝就是建筑物建成后各局部发生不均匀沉降而引起得,多为贯穿性得,其位 置与沉陷方向一致.建筑物墙体得八字形或倒八字形得裂缝便就是一种典型得沉 陷裂缝.

14、回填土未经夯实处理,地层中含有软弱下卧层,建筑物在使用过程中地基被水(雨水、生活用水等)长期浸泡等原因都将引起建筑物得不均匀沉降 ,从而开 裂.另外在新建工程得地基施工中,假设不做好必要得举措(如设挡土墙、地下连续 墙)预防土坡失稳或地下水倒灌,会削弱相邻老建筑物得地基承载力,从而导致建 筑物沉陷开裂.在混凝土施工中,因模板刚度缺乏、支撑间距过大、过早拆模等 因素也会出现沉陷裂缝.沉陷裂缝往往严重影响建筑物得外观,并危及结构得耐久性,预防其产生得限制举措有：(1)在根底设计时保证持力层得承载力与地基得均匀受力,在层高不同得部位以及 新老建筑物连接处设置沉降缝.在施工中模板要有足够得强度与刚度,

15、并支撑可靠；另外,注意施工顺序,如先高 层后低层,先主体后裙房.(3)施工前要做好地质勘测工作,尽量选择好得持力层,竣工后要避兔地基受到雨 水等浸泡.3 - 4其她裂缝除上述裂缝外,在结构得施工过程还会出现各种形式得施工裂缝；在结构使用过程 中也会出现不同类型得腐蚀裂缝.施工裂缝施工裂缝就是由于施工中操作不当或构件本身得刚度不够等因素 引起得.如预应力工程中,张拉不当会使构件因尚末形成强度或强度缺乏而开裂 ； 模板工程中,假设混凝土与模板粘结那么拆模或提升模板时易将混凝土拉裂；吊装工程 中,会因构件侧向配筋少、刚度差或吊点不正确等因素而出现裂缝.预防这类裂缝得关键就是严格根据施工标准进行,如预

16、应力张拉须在构件强度到达 75%以上 时进行,模板与混凝土间涂刷隔离剂,拆模或滑升时,先均匀松动,再缓慢拆离或提 升.(2)腐蚀裂缝腐蚀裂缝就是由于结构长期处于腐蚀性气液得环境下引起得,它包括混凝土自身得腐蚀以及钢筋得锈蚀.这类裂缝往往 就是由于混凝土不密实所导致得,它们通常与干缩裂缝、温度裂缝等共同作用,导 致裂缝不断扩展,最终削弱结构得耐久性.限制得举措主要就是做好混凝土外表 及钢筋得防腐处理,出现裂缝,应及时修补.此外,假设混凝土骨料中存在碱活性成分、水泥中MgO含量过高(>5%)或UEA等膨 胀剂掺量过多,那么会因发生碱骨料反响或 MgO得水化反响,生成膨胀性得凝胶,造 成混凝土

17、膨胀开裂,形成得多为网状或不规那么裂缝.此类裂缝往往在结构竣工几 年后才出现,由于上述化学反响极为缓慢.防治得关键就是消除或降低混凝土中 此类物质得存在.4裂缝得处理混凝土结构一旦开裂应立即在鉴定得根底上采取相应得举措.目前,常用得修补方法有外表封闭法、压力灌浆法及填堵法1,8.4 - 1外表封闭法针对宽度小于0 2mm得微裂缝,可将聚合物水泥膏、弹性密封胶或渗透性防水 剂涂刷于裂缝外表,以恢复其防水性与耐久性.该法施工简单,但仅适用于浅裂缝. (1)工艺流程：外表刷毛并冲洗-嵌补外表缺损(可用环氧胶泥或乳胶水泥)-选材 涂复.(2)施工要点：由于涂层较薄,应选用粘结力强且不宜老化得材料；对活

18、动裂缝, 应采用延伸率较大得弹性材料；涂复均匀,不得有气泡.5 2压力灌浆法针对宽度大于0 3mm且深度较大得裂缝,可将化学灌浆材料(如聚氨酯、环氧树 脂或水泥浆液)通过压力灌浆设备注入到裂缝深处,以恢复结构整体性、防水性及 耐久性.(1)工艺流程:凿槽-埋设浆嘴-封缝-密封检查-配制浆液-灌浆-封孔-灌浆 质量检查.(2)施工要点:灌浆材料宜选用粘结力强、可灌性好得树脂类材料 ,通常选用环氧 树脂;对于宽度大于2mm得特大裂缝可采用水泥类材料,对于活动性裂缝宜采 用经稀释得环氧树脂或聚氨酯：化学灌浆压力限制在 0 20 4MPa水泥浆灌 浆压力限制在0 -40- 8MPa,增大压力并不提升灌浆速度,也不利于灌浆效果： 灌浆后彳寺浆液初凝而不外渗时,方可拆下灌浆嘴(盒、管).4 - 3填堵法针对宽度大于05mm得宽大裂缝或钢筋锈蚀裂缝,可沿裂缝将混凝土凿成“ U 型或“V型槽,然后嵌填修补材料,以恢复防水性、耐久性或局部恢复结构整体 性.(1)工艺流程:凿槽-基层处理(混凝土去污、钢筋除锈)-涂刷结合剂(环氧树脂浆 液)-嵌填修补材料-面层处理.(2)