钢筋混凝土结构裂缝的预防与修补

内容提要：本文主要阐述钢筋混凝土结构的常见裂缝类型，对温度裂缝产生的原因进行系统分析，提出预防措施。对墙体裂缝、楼板裂缝以及梁下裂缝进行逐一分解，找出裂缝产生的原因，并提出若干防治裂缝的方法以及裂缝出现后的修补措施。

关键词： 混凝土 裂缝 温度 应力 水化热 外加剂 养护 预防 修补

裂缝是钢筋混凝土结构的普遍缺陷之一，而且有些裂缝是很难避免的。对于普通钢筋混凝土受弯构件而言，在荷载达到30%～40%设计荷载时，就可能开裂。裂缝不仅造成视觉上的压抑感，而且会加快混凝土结构内部钢筋的锈蚀，从而降低结构的耐久性。在某些情况下，裂缝的出现和发展是结构破坏的前兆。正确地分析，鉴定和控制裂缝的产生及发展并有效地进行处理是保证结构安全性、耐久性的关键。

钢筋混凝土常见裂缝的类型包括荷载裂缝、收缩裂缝、钢筋锈蚀裂缝、预应力张拉裂缝、施工不良引起的裂缝以及基础不均匀沉降产生的裂缝等等。钢筋混凝土裂缝的鉴定流程依次为：对裂缝的分布、走向、长度、宽度、深度的检查和测量;对裂缝进行结构性与非结构性区分，从而判断结构的安全程度;判断是脆性破坏引起的裂缝还是塑性破坏引起的裂缝;判断是稳定型裂缝还是发展型裂缝;根据裂缝宽度，按照《工业厂房可靠性鉴定标准》(GBJ144-90)和《民用建筑可靠性鉴定标准》(GB50292-1999)规范划分裂缝等级。只有准确地判断出裂缝的类型和等级，我们才能够找出相对合理的方法进行裂缝的修补工作。

目前建筑工程多数采用现浇商品混凝土，其主要的裂缝为温度裂缝，而非荷载裂缝。因此我们必须了解施工中混凝土温度裂缝的成因以及相应的处理方法。

一、温度裂缝产生的原因：主要是混凝土内外温差的过大、混凝土的脆性和不均匀性、以及结构的不合理、原材料不合格、配合比不科学等等。混凝土水化产生大量水化热，使混凝土内外产生温差，混凝土内部出现拉应力。再加上混凝土养护不周，水分蒸发过快，极易出现裂缝。一般在设计时均要求不出现拉应力或只出现很小的拉应力，但在施工中却难以达到这样的要求，因此掌握温度应力的变化规律对合理的结构设计和施工极为重要。

二、温度应力的分析：(1)早期：自混凝土浇筑开始至水泥放热基本结束，约30天。这期间，由于混凝土弹性模量的变化，在混凝土内部形成残余应力。(2)中期：自水泥放热作用基本结束时起至混凝土冷却到稳定温度时止。这个时期中，混凝土冷却，与外界气温产生温差，产生温度应力，与早期残余应力相叠加。(3)晚期：混凝土完全冷却后的运转时期，温度应力主要由外界气温变化所引起。

正确使用外加剂是减少混凝土开裂的重要措施之一。例如合理使用膨胀剂、减水剂、缓凝剂、防水剂等混凝土外加剂。其作用有：(1)膨胀剂可增大混凝土毛细孔直径从而降低表面张力。(2)水灰比是影响混凝土收缩的重要因素，合理使用减水剂可减少约1/4的用水量。(3)缓凝剂使混凝土中水泥水化热反应放缓，避免因混凝土内部温度应力过大而产生裂缝。(4)水泥用量也是混凝土收缩的重要因素，掺外加剂可减少水泥用量，从而降低水化热反应。(5)减水型防水剂可以改善水泥浆的稠度，减少混凝土泌水，从而减少沉缩变形。(6)提高水泥浆与骨料的黏结力，提高混凝土抗裂性能。(7)提高混凝土抗拉强度，大幅度提高混凝土的抗裂性能。(8)可提高混凝土的密实性，从而提高混凝土的抗碳化性。(9)改善混凝土的和易性，表面易摸平、形成微膜，减少水分蒸发，从而降低混凝土的干燥收缩性能。

实践证明，混凝土常见的裂缝，大多数是不同深度的表面裂缝，因此，混凝土的保温和保湿对防止表面早期裂缝的产生尤其重要。混凝土早期的合理养护可以有效避免或减少裂缝的产生。从温度应力观点出发，保温应达到下述要求：(1)混凝土内外温差不得大于25℃，防止应力过大产生裂缝。(2)防止混凝土过冷，尽量使混凝土施工期最低温度不低于5℃。(3)防止老混凝土过冷，以减少新老混凝土间的约束。混凝土浇筑后的最初几天是养护的关键时期，必须确保混凝土表面时刻保持湿润。而对于大体积混凝土，分层分段浇捣可以有效降低内外温差，从而起到防裂的作用。

钢筋混凝土结构的梁、柱、墙体以及基础都可能产生裂缝，下面先以墙体为例，谈谈怎样防止混凝土墙体裂缝。

混凝土墙体的裂缝主要有温度裂缝、收缩裂缝、外力引起的机械裂缝以及不均匀沉降产生的裂缝。为了减轻混凝土的开裂程度，在施工中应采取相应的措施。(1)、合理设计混凝土的配合比，在保证设计强度的前提下使水泥用量尽可能的少。(2)、合理控制混凝土的坍落度，在保证混凝土输送和振捣密实的前提下，尽量减少混凝土中的用水量。(3)、保证砂、石的质量，使用含泥量少的中粗砂。(4)、加强对混凝土的振捣，排尽混凝土中的空气，保证混凝土振捣密实，但要避免混凝土离析。(5)、采取合适的养护方法。养护的目的是为了防止混凝土水分蒸发过快而开裂。冬季不宜采用浇水养护法，应采用覆盖养护法，即推迟拆模时间，起到保温和防治水分蒸发的作用。冬季施工时应优先采用抗冻混凝土，在严寒地区，采用大模板施工时，墙板可采用蒸汽养护法或电热模养护法。(6)、缩短施工周期。施工周期越短，外界温差的幅度就越小，混凝土受热胀冷缩的可能性就越小。(7)、细心操作，拆模时减少撞击和敲打，拆模时间不得过早。施工时如果能抓好以上各个环节，将会大大减少混凝土裂缝的数量和宽度。

然而，钢筋混凝土结构的裂缝也是不可避免的。因此，研究如何对裂缝进行修补显得尤为重要，其中主要是对可见裂缝的修补。下面对现浇楼板不同时期的裂缝进行简要分析，并提出相应的修补措施。

一、现浇楼板的早期龟裂裂缝(硬化前的裂缝)。开裂情况：楼板多处不规则开裂，出现无数不规则微细裂缝。推断原因：浇筑混凝土后初期干燥过快，养护不到位。修补方法：采用表面封闭法，以柔性环氧树脂为基料的A6微细裂缝封闭膏。修补目的：防止渗水及钢筋锈蚀，提高结构耐久性。修补范围：混凝土表面的龟裂及注浆不能注入的微细裂缝。修补步骤：可沿缝涂刷，也可开“V”型凹槽嵌入，也可整面涂刮。

二、收缩与温度联合作用产生的楼板裂缝(硬化后的裂缝)。开裂情况：楼板出现有规律的贯通裂缝，常在每一层相同部位出现。原因推断：约束条件下的混凝土收缩，其中楼面阴阳角位置的斜裂缝是由于现浇混凝土剪力墙转角和楼板之间的双向约束引起的;现浇混凝土施工缝处理不当。修补方法：采用“YJ-自动压力灌浆”法。修补目的：使开裂的楼板结合成整体，防止楼板刚度降低。修补范围：宽度大于0.05mm的可灌裂缝。技术特点：多点注浆，不必钻孔开槽，可完全注满全部裂缝。主要步骤：清洁裂缝，预留并安装底座，封闭裂缝，安装灌浆器，浆液注入，拆除灌浆器，清除封缝胶及底座。

下面以钢筋混凝土梁为例，阐述如何对钢筋混凝土梁产生的裂缝进行修补。(1)、对裂缝不深的梁，根据梁的受力状况，对裂缝部位采取修凿后重新补浇膨胀混凝土。(2)、对裂缝比较深的，需凿除裂缝部位全部混凝土的梁，在混凝土拆除前，对框架梁底部采取先加固后拆除的方法，然后再补浇膨胀混凝土。(3)、裂缝处混凝土拆除方法是：用手锤和錾子一点一点地打掉，不能用大锤去打，以防对不拆除部位的混凝土带来危害。(4)、拆除混凝土后钢筋的处理：混凝土拆除后对拆露的钢筋表面用钢丝刷进行清理，将粘在钢筋表面的杂物清除干净，然后对钢筋进行校正，达到原设计标准为止，为了增加梁的刚度，可在裂缝处每侧各增设一根钢筋。(5)、旧混凝土接茬的处理：旧混凝土接茬部位以露出石子颗粒的为宜，并将松动的石子打掉，并用钢丝刷将混凝土表面浮浆刷干净，然后用水将杂质冲干净。(6)、旧混凝土的养护：旧混凝土表面处理干净后，对混凝土表面进行浇水养护不少于三十六小时，使混凝土充分湿润，增加新旧混凝土的结合力。(7)、新浇筑的混凝土采用膨胀混凝土，其配合比以现场钢筋混凝土梁配合比而定，使用的水泥应为同一品种。(8)、膨胀混凝土的搅拌与浇筑：采用人工搅拌，振捣以机械振捣和人工振捣相结合的形式。(9)、浇筑后混凝土的养护：依据当时的气温情况，覆盖养护或浇水养护，养护时间不得少于两周。经过以上的精心修补，不仅可以消除了梁下裂缝，而且还能避免二次裂缝的出现，保证了工程质量，提高了结构的耐久性。

从理论上来说，混凝土结构尤其是受弯构件是允许带裂缝工作的，但裂缝的存在始终会影响到建筑的整体美观和耐久性，应当给予足够重视，尽量避免裂缝的出现或把裂缝控制在允许范围内。近年来随着房地产业的快速发展，住宅的比例不断增大，随之而来的是人们对建筑质量的高度关注。由于大部分业主对建筑裂缝非常敏感，但是又缺乏专业的认识，当发现自己的房屋有裂缝时就会认为房屋结构质量有问题，担心裂缝会影响居住安全。因此，裂缝的控制无论从工程质量、经济性以及民生角度来讲都显得越来越重要。

目前国内的建筑设计大多比较传统，混凝土外加剂使用频率也不高，商品混凝土的裂缝问题仍然有待改善。一些厂房的大型钢筋混凝土屋面、超高门楼等在设计中仍然采用普通钢筋混凝土框架结构，导致混凝土梁超筋，超高、超重等问题，极易出现裂缝。设计人员应多多运用混凝土外加剂，以减少混凝土表面裂缝，降低水泥用量;面对大型钢筋混凝土梁板，多采用先张法或后张法预应力混凝土结构，在降低结构自重的同时可以有效避免混凝土结构裂缝的出现，从而延长建筑物的使用寿命，对节约国家资源和中国经济的可持续发展有着长远的意义。

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