分析水泥砼裂缝成因与处理

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水泥砼是建筑工程中使用最广泛、用量最多的一种混合材料,它具有许多优点，但也存有一些弱点,如均匀性差、离散性大，容易产生裂缝，尤其以裂缝为突出。它是长期困扰着我们工程技术人员的头痛问题。
    一、水泥砼裂缝的分类
    水泥砼裂缝是混凝土的一种常见病和多发病。病情绝大多数发生于施工阶段，其原因复杂多变，为了分析其成因，试作如下大致分类：
    从裂缝外观可分成微观裂缝和宏观裂缝两大类。
    微观裂缝是指肉眼看不到的、水泥砼内部固有的一种裂缝，它是不连贯的。宽度一般在0.05mm以下，但是要比肉眼可见的即宏观裂缝多得多。这种水泥砼本身固有的微观裂缝，在荷载不超过设计规定的条件下，一般视为无害。用实体显微镜观察、X射线或超声波探测仪等物理检验手段都可鉴定出这种裂缝。另外一种最直接的方法就是用渗水观察，一定压力的水可以从水泥砼内部的裂缝中渗透出来。
     宏观裂缝宽度在0.05mm以上，并且认为宽度小于0.2~0.3mm的裂缝是无害的，但这里必须有个前提，即裂缝不再扩展，为最终宽度。
    宏观裂缝可分为以下几种：
    ⑴收缩裂缝：在施工阶段因水泥水化热及外部气温的作用引起水泥砼收缩而产生的裂缝。多为规则的条状，很少交叉。常发生在结构变截面处，往往与受力钢筋平行。收缩裂缝多发生在大体积水泥砼中，梁、板、柱等小块体构件，特别是预应力构件极少产生收缩裂缝。水泥砼收缩裂缝危害较大，尤其是暴露在大气中的构筑物，影响更大。如不加以防止，可能会造成严重后果。
    ⑵超载裂缝：水泥砼构件超荷载使用时，造成变形、失稳或因疲劳等原因产生裂缝。一般均发生在构件受弯矩最大的部位，成条状，但分布不象收缩裂缝那样均匀，扩展方向也相反，一般沿受力钢筋垂直方向或斜向发展。产生超载裂缝的原因，往往是施工阶段在构件上不适当地施加施工荷载或者是上部建筑过早施工。另外，温度应力影响也是原因之一。
    ⑶沉降裂缝：因地基差异沉降或构件接合不良、剪应力超过设计强度而产生的一种水泥砼裂缝，多见于填土地基、桩基沉降不均匀的各种基础与墙体。这种裂缝一般与地面垂直，或成30°~40°角方向发展，宽度因荷载大小而异，与成降值成比例。沉降裂缝危害极大，并且极难处理。因此必须在设计上采取有效措施，施工、使用中也要加强观测、监视。
    ⑷龟裂裂缝：施工阶段因配料、搅拌、浇筑、养护等各环节的操作不当均能产生，其中以养护环节为关键。裂缝成龟壳状或散射状，无规律，长度、宽度也不一致。
    ⑸疏松裂缝：水泥砼浇筑时因下料不均，致使水泥砼材料离析，或因漏振、过振而产生的疏松状态裂缝。如果它延续到水泥砼表面，当然容易发现，如果只产生在水泥砼内部，则不能直接表现出来。这种疏松带长度不等，视下料或振捣情况而异。
    二、裂缝的成因
    水泥砼裂缝成因很多，但可以主要归纳为以下几点：
    ⑴水泥砼的收缩。收缩是水泥砼的一个主要特性，对水泥砼的性能有很大影响。由于收缩而产生的微观裂缝一旦发展，则有可能引起结构物的开裂、变形甚至破坏。
    ⑵温度应力。水泥砼内的水泥在水化反应中散出大量热量，使水泥砼升温，并与外部气温形成一定的温差，从而产生温度应力。其大小与温差有关，并直接影响到水泥砼的开裂及裂缝宽度。
    ⑶配筋不足。从实践中观察到，配筋间距大，配筋率小的水泥砼结构开裂多，无筋水泥砼比有筋水泥砼开裂多。
    ⑷水泥砼材料及配合比。配合比设计不当直接影响水泥砼的抗拉强度，是造成水泥砼开裂不可忽视的原因。配合比不当指水泥用量过大，水灰比大，含砂率不适当，骨料种类不佳，选用外加剂不当等，这几个因素是互相关联的。有关试验资料显示：用水量不变时，水泥用量每增加10%，混凝土收缩增加5%;水泥用量不变时，用水量每增加10%，混凝土强度降低20%，混凝土与钢筋的粘结力降低10%。
    ⑸养护条件。养护是使水泥砼正常硬化的重要手段。养护条件对裂缝的出现有着关键的影响。在标准养护条件下，水泥砼硬化正常，不会开裂，但只适用于试块或是工厂的预制件生产， 现场施工中不可能拥有这种条件。但是必须注意到，现场水泥砼养护越接近标准条件，水泥砼开裂可能性就越小。
    ⑹施工质量。水泥砼浇筑施工中，振捣不均匀，或是漏振、过振等情况，会造成水泥砼离析、密实度差、降低结构的整体强度。水泥砼内部气泡不能完全排除时，裂缝在钢筋表面 泡则降低了水泥砼与钢筋的粘结力。钢筋若受到过多振动，则水泥浆在钢筋周围密集，也将大大降低粘结力。
这些因素都会造成水泥砼较大的收缩，致使水泥砼微观裂缝迅速扩展，形成宏观裂缝。
    三、水泥砼裂缝预防措施
    根据水泥砼裂缝成因，采取适当措施进行预防要比事后补救有效的多。也就是说采取以防为主的方法，归纳起来，可以从以下几个方面着手：
    ⑴设计方面。在设计上要注意到那些容易开裂的部位，如深基与浅基、高低跨处等，应考虑到由于地基的差异沉降或结构原因而引起的薄弱环节，在设计中加以解决。在构件截面允许、配筋率不变而且浇筑方便的条件下，钢筋直径越细、间距越小则对预防开裂越有利。
    ⑵施工方案方面。良好的施工方案与预防、控制裂缝有很大的关系。施工方案主要应确定一定浇筑量、施工缝间距、位置及构造、浇筑时间、运输及振捣等。一次浇筑长度由垂直施工缝分割，最好是设置在变截面处或承受拉、剪、弯应力较小的部位。除控制一次浇筑厚度外，分层位置即水平施工缝留设位置也应加以注意，一般来说，因尽量留在变截面处，或远离受拉钢筋部位而设在水泥砼的受压区，确定浇筑时间的原则应尽量避开炎热天气和昼夜温差大的日子。如果必须在夏季施工，则应采取材料降温措施来控制水泥砼入模温度。
    ⑶施工质量方面。由于施工质量原因而产生的裂缝发生率在95%以上。如果在施工阶段控制住了裂缝，则在使用阶段开裂的可能性就很小了。因此，施工阶段是裂缝预防的主要阶段，在施工阶段要注意以下几个问题：首先水泥砼要有合适的配合比，选择合适的配合比，不仅要满足强度要求、施工要求，还要从防止产生裂缝的需要出发。适当地选择好水灰比，在满足强度要求的原则下，尽可能减少水泥用量。其次钢筋的成型和模板安装位置要准确、牢固，以免施工中变形。钢筋上的污物和氧化铁皮要清除，以免影响粘结力。第三是浇筑、振捣操作合理，特别是振捣操作技术，往往不被人们重视。过分地振捣对水泥砼均匀性有害，振捣不足也不能保证水泥砼应有的密实度，要恰到好处。
    ⑷养护方面。养护的目的是使水泥砼正常硬化，强度增长，不受或少受外界影响。技术关键是设法使水泥砼温度级慢慢下降到接近外界气温，缩小降温过程中的温差。以便减小温度应力，阻力裂缝的产生。
常规养护方法是喷水，对一般水泥砼结构，减小表面收缩，防止龟裂是可行的。大体积水泥砼由于块体内外温度不一致，强度增长不同，常常是在强度增长慢的表面开裂，其养护就不能只满足于用常规方法。具体说，尽量晚拆模，拆模后要立即覆盖或及时回填，避开外界气候的影响，养护期应以水泥砼强度增长最快的阶段为准，即7至28天，最好能长些。
    四、水泥砼裂缝常见修补方法
    ⑴压力注浆法修补裂缝。a.机械动力法：利用压送设备（压力0.2~0.4Mpa）将补缝浆液注入水泥砼裂隙，达到闭塞的目的，该方法属传统方法，效果很好。b.低压注浆法：利用弹性补缝器将注缝胶注入裂缝，不用电力，十分方便效果也很理想。
    ⑵开槽填补法修补裂缝
沿水泥砼裂缝开凿成槽，用聚合物水泥砂浆将其填补封闭的方法称为开槽填补修补法。适用于结构允许开槽而宽度较大但数量不多的裂缝，如墩台或路面水泥砼的裂缝。
    ⑶涂膜封闭法修补裂缝
在水泥砼表面涂刷防水涂膜以封闭微细裂缝的修补方法称涂膜封闭法，适用于宽度小于0.2mm的微细裂缝的修补。