混凝土裂缝的形成、处理和预防措施

1混凝土发展历史混凝土最初是指由水、水泥、骨料等按一定比例组合在一起，能够在空气和水中硬化产生强度的一种建筑材料。现在的混凝土随着科学技术的发展已经由以前的三项复合材料变成了五项甚至多项的复合材料，随着科技进步和应用范围的推广，又涌现大批针对不同需求的特种混凝土。2混凝土裂缝分类及其形成原因分析2.1混凝土裂缝分类混凝土是一种非匀质的多项复合材料，其抗拉强度远小于抗压强度，属于脆性材料。这种材料本身就不可避免的存在薄弱环节，难免出现材料断裂和传力中断，在微观上，这种材料断裂和传力中断就属于微观裂缝，也叫裂隙，真正肉眼能看到的裂缝宽度一般都在0.05mm以上。按裂缝形成的原因分类，裂缝可分为“受力裂缝”和“间接裂缝”。受力裂缝一般是由于内力或外力失衡造成，包括但不限于荷载裂缝、收缩裂缝、温差裂缝、预应力裂缝、沉降裂缝等：间接裂缝有碳化裂缝、冻融裂缝、腐蚀裂缝、界面裂缝、施工接槎裂缝等。按裂缝造成的后果分类，视裂缝对结构影响可分为“有害裂缝”和“无害裂缝”。混凝土是一种可以带裂缝工作的建筑材料，只要裂缝不超过规范限值、后续不继续发展且不影响结构或者使用功能，定义为无害裂缝，不需要进行特殊处理；对结构或者使用功能造成一定程度的影响的裂缝称之有害裂缝，需要进行控制、加固、修补等技术处理手段。2.2材料构成对混凝土裂缝形成的影响混凝土中每一项构成材料都会对混凝土最终质量和成型效果造成影响，在此仅分析混凝土构成材料对混凝土裂缝形成产生的影响。水泥是混凝土主要的组成材料，水泥在混凝土中最主要的作用是胶凝、硬化、产生强度。在硬化过程中，水泥和水发生水化反应会释放热量，有试验数据统计，1kg水泥在水化时释放的热量约300kJ。这些热量会引起混凝土内部温度的上升，如果没有引导措施的话，水化热大量富集，与结构外部温度相差过大时（里表温差超过25℃，表面和大气温差超过20℃），可能会形成温差裂缝。另外，随着研磨和助磨技术的提高，国内水泥不断朝着高细度、早强度的方向发展，这种发展趋势虽然能提高水泥早期强度，但是也带来了水化热量高、发热量集中、收缩变形大、耐久性能降低等相关问题。矿物掺合料是现代混凝土中常见的材料组份，矿物掺合料包括但不限于粉煤灰、高炉矿渣粉、硅灰等。这些矿物掺合料在混凝土中的应用一方面起到了节能环保作用，实现了工业副产品变废为宝；另一方面也起到改善、调节和补充水泥性能方面不足，而且能降低混凝土材料成本。矿物掺合料根据不同的要求适量掺加，需要经过试验不断调整，不能滥用。骨料是混凝土中的重要材料组份，骨料正如其名，它们是混凝土的支撑骨架，对混凝土的体积稳定起到决定性作用。骨料主要包括细骨料和粗骨料两种，细骨料是指粒径小于4.75mm的岩石颗粒，包括河砂、湖砂、山砂、淡化海砂、机制砂，但不包括软质、风化的岩石颗粒；粗骨料是指粒径大于4.75mm的岩石颗粒，主要是卵石和碎石等。骨料本身的材质坚固性、颗粒形态和颗粒级配在宏观上影响着混凝土的骨架强度和体积稳定；含泥量、泥块含量、有机物含量会在微观上形成混凝土中材料界面上的薄弱环节；碱骨料反应和有害物质侵蚀则（如：氯离子引起钢筋锈蚀）是一个常期且很难逆转化学反应。混凝土外加剂也是现代混凝土中常见的材料组份，混凝土外加剂包括但不限于减水剂、泵送剂、缓凝剂、早强剂、膨胀剂、抗裂剂、防锈剂等。这些外加剂在混凝土中主要起到调节新拌混凝土施工性能，或者是保障硬化后混凝土在某些方面特殊要求，可以单独使用，也可以在不发生相互反应的前提下混合使用。市场上外加剂种类和厂家繁多，产品质量和针对性也存在差异，在使用之前必须进行试验反复挑选，只有合适的满足性能需求的产品才是最好的。水是混凝土中最基本的组成材料，在混凝土中水是最不起眼但也必不可少的材料，水在混凝土中主要是参与水泥等胶凝材料的水化反应，调节混凝土浆体数量，调整混凝土塌落度，控制水胶比，影响混凝土强度。在生产过程中要经常检查实际用水量，过大的水灰比会增大收缩开裂的机率，降低混凝土强度等级。2.3施工过程对混凝土裂缝形成的影响施工过程对混凝土裂缝形成是一个综合性的影响，按照现场管理中人、机、料、法、环的五要素综合因素分析。在施工现场管理中，特别是混凝土作业班组中，人员的组织管理、思想意识、技能素质是影响混凝土质量的直接因素，每个人的性格特点不一样，对待工作的态度和对产品质量的理解就不一样。选择合适的作业机械能提高工作效率和保证施工质量，不同的混凝土结构部位对混凝土作业机械有不同的要求。在进行剪力墙柱和大体积混凝土浇筑时，必须选择振动棒而不应该使用振动板，因为振动板功率不足，振实深度不够，容易出现表面泛浆，内部疏松形成收缩裂缝和沉降裂缝。浇筑钢筋混凝土结构而准备的各种半成品和辅助材料，包括但不限于钢筋、模板、新拌混凝土等。这些材料是混凝土结构不可缺少的组成部分，也是混凝土结构质量保证体系中的隐蔽验收部分。法是指方法、方案、规章、制度等，混凝土结构施工前应该按照相关标准制定混凝土浇筑方案、施工工序和作业操作规程，向每位作业人员进行书面技术交底，使各作业人员对质量要求和施工工序做到心中有数，在施工过程中严格遵守和执行，这是保障混凝土质量的先决条件。环主要是能直接影响混凝土裂缝形成的社会环境。目前大多数建设项目都是使用预拌混凝土（商品混凝土），许多现场管理人员对混凝土施工过程和养护工艺都不重视，混凝土施工过程中随意加水、出现收缩裂缝时还没有开始养护等问题随处可见；加之现在建设行业存在过于追求进度管理，在混凝土还没有完全终凝就开始施工放线、还没有达到一定的强度就着急拆模和上施工荷载，这些原因都是造成混凝土裂缝的直接原凶。3混凝土裂缝的处理和预防措施3.1混凝土裂缝的处理措施混凝土本身就具有材料界面的不连续性，加之混凝土抗拉强度远低于抗压强度的脆性特征，决定了裂缝是混凝土与生俱来的本性。混凝土结构在一定程度上可以带裂缝工作是工程界的共识，想要完全避免混凝土裂缝非常困难，但是对于已经出现的宽度较大且肉眼可见的裂缝，应该加以控制，对于会影响结构安全和使用功能的混凝土裂缝必须进行技术处理。裂缝处理之前，必须对裂缝进行判断和定性。对混凝土裂缝进行判断和定性时，主观态度要公正客观，收集的资料和证据真实全面，做出的结论科学严谨。裂缝判断的只作技术性的阐述，不牵扯到具体的单位和人员；混凝土裂缝往往是多种因素共同作用产生的，在结论中裂缝产生原因的要全面，主次关系要分明；对判断的结论要真实客观，不夸大裂缝造成的后果，造成不必要的忧虑；结论中要提出针对性的处理方案，处理方案必须在技术上可靠、经济上可行。在混凝土裂缝处理前，一定要确认裂缝没有继续发展，对于尚在发展中的裂缝，应该加强监测，待裂缝稳定后再进行处理。实际混凝土工程结构中的裂缝，绝大多数都是无害裂缝，对于此类裂缝，一般不进行补强和加固，视其对使用功能的影响选择不同的处理措施。对于没有贯通的裂缝，可以选择进行表面玻璃纤维布封闭加做防水涂刷；已经贯通可能会渗水或者引起钢筋锈蚀的裂缝，平板类结构可以选择在表面开“V”形槽，槽内进行水泥基渗透结晶，表面玻璃纤维布封闭加做防水涂装，竖向结构可以选择压力注浆封闭裂缝通道，表面玻璃纤维布封闭加做防水涂装。最终处理效果达到表面平整美观，不影响肉眼观感。对于会影响混凝土结构安全的有害裂缝，必须对出现裂缝的构件进行加固处理。此时，裂缝问题已经退居次位，结构安全成为首位任务。进行混凝土结构加固前应该验算加固构件承载力和整体承载力；加固过程中必须维护结构的整体稳定性，避免改拆、截断结构原有的传力途径；加固后的构件尽可能减小对结构整体刚度、强度及使用年限的影响，减少对原受力体系并保障正常的使用年限。国内有现行的加固标准和规范可供参考，新型加固材料和加固工艺也在飞速发展。常见的混凝土结构加固方法有：增大截面法、混凝土置换法、外包钢法、锚贴钢法、粘贴碳纤维法等。3.2混凝土裂缝的预防措施对于混凝土裂缝问题，应该建立防重于治的基本观念，从材料选择、设计控制、施工过程控制、拆模养护等多方面着手，尽量控制和降低可见裂缝的出现机率。材料采购前必须了解各种材料对混凝土裂缝的影响，制定明确的采购技术指标。在水泥的选择上，应选用质量稳定、生产批量大的大型旋窑产品，不得使用立窑水泥；水泥品种上优先选用硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥，可能产生水化热影响时宜选用低热水泥，不宜选择早强水泥、超细水泥和高碱水泥。矿物掺合料的选择和使用原则：高炉矿渣粉和粉煤灰根据实际需求在进行配合比设计试配后有选择性的使用；粉煤灰可以降低混凝土收缩率和水化热，适合用于对体积稳定性和抗裂及抗渗性要求较高的部位；高炉矿渣粉有较好的耐热和耐腐蚀性。骨料在混凝土中石子主要起骨架作用，砂起到填充作用，共同起到稳定混凝土体积的作用；粗骨料进场需要特别注意颗粒级配、压碎值指标、含泥量和泥块含量；细骨料需要特别注意细度模数、含泥量、泥块含量和氯离子含量。外加剂应该选用正规厂家生产的质量稳定可靠的外加剂，选用前应该和水泥做适应性试验，检验合格后方可使用。设计上控制和降低混凝土裂缝出现机率体现在两方面：首先，在混凝土配合比设计中体现“保障混凝土强度的情况下，尽量降低和减少水泥用量”，添加优质的矿物掺合料可以使混凝土满足不同的施工环境和需要，保障后期强度增长率，降低综合材料成本，有利于变废为宝、节能环保；第二，在混凝土结构设计上充分考虑混凝土应力平衡分布，执行细筋密布、局部加强的原则，重视结构缝的设计，贯彻“裂缝不可避免，但可以引导和控制”的设计观念，改变传统习惯，通过对结构缝的布置和设计，主动引导和控制混凝土裂缝。施工过程质量控制及拆模养护工序是减少和降低混凝土裂缝出现机率最关键的工作。混凝土本身只是半成品材料，只有经过浇筑、振捣、收面、养护、