公路工程论文

                    　　摘要：民用建筑多采用钢筋混凝土结构，混凝土结构容易出现裂缝是该结构的特点之一，所谓的宏观裂缝，就是建筑施工中常见的一种病态，危害程度可大可小，本文就根据笔者多年的工作经验，总结混凝土结构裂缝的成因分析，以及如何控制裂缝的施工技术。

　　关键词：混凝土；裂缝成因；控制办法；处理技术

　　0前言

　　从混凝土结构基本原理的角度解释，大多数混凝土构件是带裂缝工作的。这些裂缝通常是肉眼看不见的微裂缝，不影响结构的安全。但是如果由于各种原因微裂缝出现贯通、扩展等现象，则会导致较大的肉眼可见的一般宽度在0.03～0.05mm范围内的裂缝，该种裂缝则被称为宏观裂缝，即人们平时所说的裂缝，该裂缝不仅破坏结构的整体性，还破坏其抗渗性、耐久性及混凝土结构的外观，因此，必须设法防止该种裂缝的产生，并阻止其进一步扩展。

　　1混凝土结构裂缝的起因

　　混凝土结构形成裂缝的起因，大致包括由外荷载（静、动荷载）的直接应力引起的裂缝，由结构内部的次应力引起的裂缝，由结构变形产生的应力引起的裂缝，主要是指由温度、干湿变形、不均匀沉降或自生体积变形等因素引起结构变形，当变形受到约束时便产生应力，当此应力超过混凝土抗拉极限强度时就会造成裂缝等等。以上原因并没有严格的区分界限，因许多工程混凝土裂缝往往是由多种原因造成。判别其裂缝成因主要是判别裂缝是由于外荷载还是由于内部结构本身变形变化引起的。由外荷载引起的裂缝虽然宽度往往较小，但该种裂缝情况下其钢筋应力可能很高，尤其是受弯构件，当其本身裂缝宽度达到0.2mm时，其内部受力钢筋所受应力已达180～250MPa，而由构件本身变形变化引起的裂缝虽然缝隙较宽，但内部钢筋应力却较低。

　　1.1构件超载

　　当构件承受的均布荷载以及集中荷载超出设计值时，构件内部则会产生内力弯矩，当弯矩达到一定值时则会导致构件内部出现垂直于纵轴的裂缝，另外构件在承受的剪力达到一定值时内部会产生斜裂缝，该种斜裂缝还会从下往上延伸。如果设计时由于计算与实际受力不符，设计荷载偏小也会造成实际状态下构件超载而引起结构裂缝。

　　1.2结构变形引起裂缝

　　 ①温度变化。水泥水化过程中放出的热量称为水泥水化热，如果混凝土结构的导热能力很低，水泥发生的热量聚集在结构物内部长期不易散失，则混凝土本身会形成较大的温差及温度应力，该力达到一定值时则会造成温度裂缝的产生。

　　 ②塑性收缩。混凝土在硬化之前处于塑性状态，当上部混凝土在收缩过程中的均匀沉降受到限制，并且其水平方向的缩减比垂直方向更难时，则会在混凝土内部形成不规则的裂缝，即通常所说的塑性收缩裂缝。

　　 ③体积变形。混凝土在水泥水化过程中要产生收缩或膨胀变形，由于内部一定水份会被蒸发掉，资料显示，混凝土中约20%的水分需永久留存，而其它80%则要被蒸发掉。随着混凝土的逐步干燥内部水分被逐渐蒸发，以吸附水的形式溢出，水分减少则形成收缩变形；此外，混凝土还会产生碳化收缩变形，即混凝土中的氢氧化钙成分与空气中的二氧化碳发生化学反应生成部分水，这些生成水会随着蒸发而使混凝土产生收缩变形。

　　 ④地基不均匀沉降。因地基差异沉降或构件接合不良以及剪、应力超过设计强度而产生裂缝，多见于填土地基、桩基沉降不均匀的各种基础与墙体。

　　1.3施工因素的影响

　　混凝土在搅拌、运输、浇筑、振捣以及养护等各工序中一旦稍有差错则会影响混凝土的均匀及密实程度。为了满足混凝土的泵送条件，在搅拌时往往需要增加水泥和水的用量，水泥或水的用量增大则容易导致局部骨料少、砂浆多现象，在混凝土干缩过程中则会导致表面裂缝产生。此外，混凝土搅拌不均、浇筑过程中振捣不实以及钢筋表面有污染、钢筋保护层过小或过大、浇筑过程中钢筋位移等都可能最终导致混凝土裂缝。混凝土养护不当造成早期表面干燥或内外温差较大也容易产生裂缝。

　　2混凝土结构裂缝的预防

　　 ①防止地基不均匀沉降。设计上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，对那些容易开裂的部位，如深基与浅基、高低跨处等进行重点处理，保证设计强度。如采用简化建筑物平面、合理设沉降缝或合理设置后浇带代替沉降缝、增加横墙、增设圈梁、采用筏式基础、箱形基础等加强房屋整体刚度；采用轻型结构、柔性结构；合理布置钢筋，尽量选择密布的办法等。

　　 ②混凝土质量的控制。通过优选原材料及配合比，严格施工管理，以加强混凝土的质量。如选用凝结时间长、低热普通硅酸盐水泥；在保证混凝土强度和拌合物坍落度要求的前提下，适当提高掺合料及骨料的含量，降低单位体积混凝土的水泥用量。由于用水量是混凝土干缩率的主要控制因素，因此在混凝土配比过程中应采取减少用水量、降低水灰比、采用较大粒径的骨料以及合理级配等措施尽力减少干缩裂缝产生的可能性。混凝土搅拌时填料应计量准确，混凝土拌制应均匀，并保证搅拌时间不少于1.5min。

　　混凝土搅拌时可采用预冷骨料、低温水拌和等措施来降低混凝土实际温度；高温季节施工时应在浇筑仓面搭设遮阳棚并进行喷雾降温，同时应尽量避免在中午高温时段浇筑。灌注混凝土的自落度不应超过2m，为保证水化热的散失应分层浇筑混凝土，保证每层浇筑厚度不超过300mm，侧墙混凝土每次浇筑高度不超过4m等；混凝土振捣应分层振捣，并保证振捣棒插入下层混凝土内5～10cm，并保证振捣时间不低于10s，最终振捣效果以混凝土不冒气泡和泛浆为准，应避免漏振、欠振和超振等现象。

　　混凝土养护应遵循晚拆模、早养护的原则。混凝土浇筑完成并完成收浆过程后，应采取在表面覆盖塑料布等措施以防止水分散失、风干开裂；若工程对防裂要求较高则应采用养护剂来减少混凝土内部水分的蒸发速度，从而保证其正常水化；混凝土养护完成后，应尽早在迎水面作附加防水层和保护层，待其验收合格后尽早填土覆盖来保温保湿，若出现大风降温天气应及时封闭洞口，防止冷风进入产生温差裂缝。

　　3裂缝的处理

　　混凝土结构出现裂缝，应根据裂缝的类型和程度采取不同的处理措施。主要有以下几种方法：①表面处理。混凝土表面出现数量较多的表面裂缝时，将修补材料喷涂在混凝土表面，涂膜厚度在0.3～2.5mm之间，有的可以采用在其表面增加一层水泥砂浆或细石混凝土整体作为面层的方法。②化学灌浆。对结构整体性有影响的裂缝应采用化学灌浆法，该方法是将化学材料配制的环氧树脂、聚氨酯等浆液用压力设备注入裂缝，浆液在缝隙内扩散，最终凝固达到堵漏的目的，由于固化过程中的浆液具有较高的粘接强度，能较好的粘接混凝土，因此在一定程度上增强了构件的整体性。③充填法。对于较宽的裂缝可以采取开V型槽或梯形槽，然后在槽内分层压抹环氧砂浆、水泥砂浆、聚氯乙烯胶泥、沥青油膏等物质进行缝隙填充。④结构加固。当裂缝影响到混凝土结构性能、强度时可采取结构加固法对混凝土结构进行处理，如在构件的角部包型钢、加大混凝土结构的截面面积、粘贴钢板加固、采用预应力法加固、增设支点加固及喷射混凝土补强加固等措施。⑤其它新型方法包括电化学防护法，它利用施加电场在介质中的电化学作用，改变混凝土或钢筋混凝土中的离子分布状体，提高钢筋周围的pH值，钝化钢筋，达到有效防腐的目的。

　　参考文献：

　　[1]蔡正咏.混凝土性能[M].北京：中国建筑工业出版社，1982.

　　[2]姜迎秋.混凝土结构的修复与防护[M].天津：天津大学出版社，1995.

　　[3]胡长强.钢筋混凝土结构裂缝产生的原因[J].建筑，2006，(9).