Ｐｒｏｊｅｃｔ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ 质量安全 篷设譬理！ 至；！２０１Ｕ１ ４ 年第５总第ｌ ７９￣Ｊ）＿平 期（大体积混凝土裂缝产生的 主要原因及处理方法 刘 勇 （泰州市第二：监理工程有限公司， 江苏泰州２２５３００） 摘要：大体积混凝土的应用越来越广泛，并逐渐成为大型设施或构筑物体主体的 重要组成部分 从原材料的选择、施工方法．温度监测以及养护措施等方 面分析大体积混凝土裂缝产生的原因，并且针对上述原因提出了相应的处 理方法。旨在为工程实际提供参考。 关键词：大体积混凝土；裂缝原因；处理方法 中图分类号：ＴＵ７１２ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００７—４１０４（２０１４）０５—００６７—０３ １ 大体积混凝土裂缝产生的主要原因 １．１水泥水化热 一缝。而混凝土内部的温度与混凝土厚度及水泥用量有关：混 凝土越厚、水泥用量越大．混凝土内部的温度则越高，所形 成的温度应力越大。温度应力与混凝土结构的尺寸有关。在 一般来说，水泥的水化过程可以分为三个阶段：第一阶 定尺寸范围内．混凝土结构尺寸越大，温度应力也越大。 段，在初始时刻．水泥颗粒和水接触并反应，放热率很快， 但是由于石膏的存在，在水泥粒子的表面会形成一层钝化 模，使放热率降低：第二阶段 水泥水化热释放率最快 水 泥颗粒也随之增长很快；第三阶段，水泥的水化产物在水泥 粒子的表面堆积的厚度逐渐增厚，水泥的水化放热率逐渐降 低，这个时候的反应由扩散控制。在水化的初期，水泥粒子 之间为彼此分离的 不存在强度ｉ在水泥粒子不断水化增长 的过程中，水泥粒子之间的接触面积逐渐增大。这一微观现 当混凝土的抗拉强度不足以抵抗这种拉应力时．便开始出现 温度裂缝。 １．２收缩裂缝 混凝土在空气中硬结时体积减小的现象称为混凝土收 缩。混凝土在不受外力的情况下的这种自发变形，受到外部 约束时，将在混凝土中产生拉应力．使得混凝土开裂。在硬 化初期主要是水泥石在水化凝固结硬过程中产生的体积变 化，混凝土水化作用产生的体积变形，称为“自身体积变 象的宏观表现即为水泥强度的增长。随着粒子之间的接触面 积的增大．水泥的抗压强度和弹性模量也增大。 大体积混凝土在高温状态下．水泥水化的产物的孔隙率 形”。该变形主要取决于胶凝材料的性质。对于普通水泥混 凝土来说，大多数为收缩变形．少数为膨胀变形。后期主要 是混凝土内部自由水分蒸发而引起的干缩变形。混凝土中 要大于常温状态，可能会影响水泥粒子和骨料的黏结．影响 混凝土的强度。而大体积混凝土结构物的断面一般较厚 水 泥放出的热量聚集在结构物内部不易散发。通过实测．水泥 水化热引起的温升 一般在３０￣Ｃ．甚至更高。它在１ ｄＮ３ ｄ ８０％的水分蒸发，约２０％的水分是水泥硬化所必须的。 对于普通水泥混凝土．由于大部分属于收缩的自身体积 变形，数量级较小，一般在计算中忽略不计。如前指出．在 混凝土中尚有８０％的游离水分需要蒸发。多余水分的蒸发 放出的热量是总热量的一半。混凝土内部的最高温度多数出 现在浇筑后的３ ｄ～５ ｄ之间，当混凝土内部与表面温差过大 会引起混凝土体积的收缩。这种收缩变形不受约束条件的影 响。若有约束，其最大的原因 可能是内部孔隙水蒸发变化 时就会产生温度应力和温度变形。 温度应力与温差成正比；温差越大．温度应力也越大。 当这种温度应力超过混凝土内外的约束力时．就会产生裂 时引起的毛细管引力。收缩在很大程度上是有逆现象的。如 果混凝土收缩后．再处于水饱和状态，还可以复膨胀并几乎 达到原有的体积。干湿交替将引起混凝土体积的交替变化． Ｐｒｏｊｅｃｔ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ 篷设譬理 ２０ｌ４年第５期（总第 ７９ Ｊ 质量安全 这对混凝土是很不利的。此外 影响混凝土收缩的因素很 多，主要是：水泥品种和混合衬料、混凝土的配合成分、化 学外加剂以及施工工艺，特别是养护条件等。 混凝土收缩裂缝的特点是：大部分属表面裂缝，裂缝宽 度较细且纵横交错，成龟裂状，形状无规则。影响混凝土产 生收缩裂缝的主要因素有：水泥品种、标号及用量。矿渣水 泥、快硬水泥、低热水泥混凝土的收缩性较高，普通水泥、 火山灰水泥、矾土水泥混凝土收缩性较低。水泥标号越低、 单位体积用量越大 细度磨数越大，则混凝土收缩越大，且 收缩时间越长。为了提高混凝土的强度，施工时经常采用增 加水泥用量的做法，结果收缩应力明显加大。骨料品种中石 英、石灰岩，白云岩、花岗岩、长石等吸水率较小、收缩性 较低．而砂岩、板岩、角闪岩等吸水率较大 收缩性较高； 骨料粒径大则收缩小，含水量大则收缩大。水灰比：用水量 越大．水灰比越高，混凝土收缩则越大。外掺剂：外掺剂保 水性越好，则混凝土收缩越小。养护方法：良好的养护可加 速混凝土的水化反应，获得较高的混凝土强度。养护时保持 湿度越高、气温越低、养护时间越长，则混凝土收缩越小。 蒸汽养护方式比自然养护方式的混凝土收缩要小。外界环 境：大气中湿度小、空气干燥、温度高、风速大，则混凝土 水分蒸发快，混凝土收缩越快。振捣方式及时问：机械振捣 方式比手工捣固方式的混凝土收缩性要小；振捣时间短、振 捣不密实．则形成混凝土强度不足或不均匀；时间过长，造 成分层．粗骨料沉入底层．细骨料留在上层，强度不均匀， 上层易发生收缩裂缝。对于温度和收缩引起的裂缝，增配构 造钢筋可明显提高混凝土的抗裂性，尤其是薄壁结构。构造 上配筋宜优先采用小直径钢筋、小间距布置，全截面构造配 筋率不宜低于Ｏ．３％。根据产生收缩裂缝的原因，有针对性地 避免和减少施工中的裂缝对工程质量的影响，是混凝土工程 应重要关注点。 １．３外界气温引起的裂缝 混凝土内外部温差过大产生的裂缝的主要原因是：水泥 水化热引起的混凝土内部和混凝土表面的温差过大，温度变 化大，在混凝土内部产生拉应力 产生温度胀缩裂缝。特别 是大体积混凝土更易发生此类裂缝。大体积混凝土浇筑后数 日内容易出现等距离的直线形裂缝，有表面的也有贯通的。 大体积混凝土结构一般要求一次性整体浇筑。浇筑后水泥因 水化引起水化热。由于混凝土体积大，聚集在内部的水泥水 化热不易散发．混凝土内部温度将显著升高 而其表面则散 热较快，形成了较大的温度差，使混凝土内部产生压应力． 表面产生拉应力。混凝土龄期短，抗拉强度很低。当温差产 生的表面抗拉应力超过混凝土极限抗拉强度．则会在混凝土 表面产生裂缝。 大体积混凝土在施工阶段，常受外界气温变化的影响。 混凝土内部的温度是由浇筑温度、水泥水化热的绝热温度和 结构的散热温度等各种温度叠加之和组成。外界气温越高 混凝土的浇筑温度也越高。当气温下降特别是骤降．会大大 增加外层混凝土内部的温度和梯度．因而会造成温差和温度 应力。极其容易引发混凝土的开裂。因此控制混凝土表面温 度与外界气温温差，也是防止裂缝的重要一环。 ２大体积混凝土裂缝的处理方法 ２．１表面修补法 表面修补法适用于浆材难以灌入的细而浅的裂缝、深 度未达到钢筋表面的发丝裂缝、不漏水的缝、不伸缩的裂缝 以及不再活动的裂缝，用以恢复构件表面的美观 提高耐久 性。常用的是沿混凝土裂缝表面铺设薄膜材料。一般可用环 氧类树脂或树脂浸渍玻璃布。 表面修补法有以下几种方式。一是混凝土表面出现数量 较多的表面裂缝时．采用手工或机械喷涂方法．将修补材料 涂覆于混凝土表面，起到表面封闭作用。涂膜厚度在０．３ ｍｍ －２．５ ｍｍ之间，厚度大则适应裂缝变化的能力强。二是增加 整体顼层：混凝土表面裂缝数量较多 分布面较广时．常采 用增加一层水泥砂浆或细石混凝土整体面层的方法处理。多 数情况下，整体面层内应配置双向钢丝网。有条件时．宜采 用喷射法施工水泥砂浆或混凝土整体面层。 进行补修设计时，应考虑到以下几点。一是除了根据是 否需要修补的判断结果设定修补范围及规模外 还应按需要 再度调查现场。二是掌握开裂原因、开裂状况、建筑物的重 要性及环境条件。为了明确规定修补目的及恢复目标，考虑 环境条件，选定最适于修补的修补材料、修补工法及修补时 间。利用混凝土表层微细裂缝（裂缝宽度∞≤０．２ ｒＩ１Ｉｎ）或 网状裂纹的毛细作用吸收修补胶液，封闭裂缝通道。 对楼板和其他需要防渗的部位，尚应在混凝土表面粘贴 纤维复合材料以增强封护作用。常用的方法为涂覆法．增加 整体面层 压抹环氧胶泥，环氧浆液粘玻璃丝布，表面缝合 等。当混凝土表面出现数量较多的表面裂缝时，采用手工或 机械喷涂方法，将修补材料涂覆于混凝土表面，起到表面封 闭作用。涂膜厚度在０－３ Ｉ砌～２．５ ｍｍ之间，厚度大则适应裂 缝变化的能力强。选用修补材料时．应考虑使用条件（室内、 室外、环境温湿度变化，介质腐蚀情况）以及裂缝活动等情 况。例如，要求耐磨的地坪可选用环氧沥青涂料、聚氨酯涂 （下转第７５页） Ｐｒｏｊｅｃｔ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ 厮暑窑全 质量安全 板结的石灰块占据了石灰料仓出口的７０％．以致即使把拌和 楼电机转速调至最大也无法使石灰剂量达到规定的要求。 此外．需要严格按照相应的品种及规范的检测流程、技 术要求等．进行执行路桥工程试验检测过程中的采样工作。 ；ｌ ！圣至设 理２０１４年第５期（１１ ７９９－￣～），ｊ） 堡……． ！要 总第１３结语 总而言之．做好路桥质量的试验检测工作 完善竣工验 收评定以及施工试验检测的管理工作，才能充分发挥试验检 测在路桥建设中的重要作用，通过分析路桥试验检测中的常 见问题并提出相应的解决措施，增强整体路桥工程的质量。 只有具备合格的检测报告，才能正常进行施工。与此同时， 针对某些具有特殊性的品种，要按照特殊的检测流程进行检 测，避免采用盲目的方式进行施工。只有这样才能控制好施 工力度。尤其是对于某些主要的参数检测，只有将精度达到 最精确状态，防止出现较大的误差现象，才能提高试验检测 结果的准确性和可靠性 使整个路桥工程的试验检测质量得 到进一步增强。 收稿日期：２０１３—１２—２６ 通信地址：天津市和平区同安道５８号天津市华盾工程监理咨询有 限公司。 （上接第６８页） 高压化学灌浆堵漏技术就是利用灌浆机产生的持续高压．将 由化学材料配制的浆液．通过钻孔埋设灌浆嘴，使用压力将 其注入结构裂缝中．使其扩散、凝固，并将缝中的水完全挤 走，将缝隙完全填充满 达到止水的目的。常用于修补较深 的混凝土结构裂缝。 料、聚氨酯沥青涂料等刚性涂料；不稳定的裂缝修补可选用 聚氨酯弹性体．橡胶型丙烯酸酯涂料等弹性涂料。当混凝土 表面裂缝数量较多、分布面较广时，常采用增加一层水泥砂 浆或细石混凝土整体面层的方法处理。 ２．２填充法 将水泥或化学浆液灌入混凝土缝内．使用扩散．固化。 固化后的浆液具有较高的粘结强度，与混凝土能较好地粘 结，从而增强了构件的整体性．使构件恢复使用功能，提高 耐久性．达到堵漏防锈补强的目的。用于结构修补的化学浆 填充法是沿裂缝开凿ｕ型或ｖ型槽之后，嵌填修补材 料以达到恢复防水性 耐久性 结构整体性和补强加固的目 的。此方法适用于修补数量少的宽大裂缝（＞５ ｍｍ），深度较 浅的裂缝（裂缝深度ｈ小于结构厚度Ｈ的一半）、钢筋腐蚀生 锈的裂缝和仍在发展的活动性裂缝。 ２．３结构补强法 液主要有两类。一类是环氧树脂浆：另一类是甲基丙烯酸甲 酷液。用于防渗堵漏的化学浆液主要有：水玻璃 丙烯酞 胺、聚氨酯、丙烯酸盐等。这些不溶物可充填缝隙，使之不 透水并增加强度。 化学灌浆堵漏是混凝土裂缝修复的一种有效的施工方 法，在水利水电、隧洞，市政 工业与民用建筑等领域应用 广泛。 如果裂缝影响到结构安全，就要考虑采取加固法对混凝 土结构进行处理。结构加固中常用的主要有：围套加固法、 钢箍加固法、粘贴加固法等结构补强法。 （１）围套加固法。在周围尺寸允许的情况下，在结构外部 一侧或数侧外包钢筋混凝土围套，以增加钢筋和截面，提高 承载力；对构件裂缝严重但尚未破碎裂透或一侧破裂的，凿 去裂缝部位钢筋保护层，外包１层钢丝网；对大型设备基础 一３结语 般采用增设钢板箍带、增加环向抗拉强度的方法处理。 （２）钢箍加固法。在结构裂缝部位四周加ｕ型螺栓或型 综上所述，引起混凝土裂缝的原因是错综复杂的。了解 大型混凝土裂缝的原因和处理方法，对提高工程质量具有十 钢套箍将构件箍紧，以防止裂逢扩大．提高结构的刚度及承 载力。加固时应使钢套箍与混凝土表面紧密接触，以保证共 同工作。 （３）粘贴加固法。将钢板或型钢用改性环氧树脂和粘结 分重要的意义。通过对影响混凝土裂缝各因素的分析，针对 裂缝产生的主要原因，区别裂缝的类型，选择最合理的修补 方法，使之施工方便和经济高效。广大技术人员和管理人员 都应重视混凝土质量通病，力争把混凝土质量通病降低到最 低水平。 ’剂．粘结到构件混凝土裂缝部位表面，使钢板或型钢与混凝 土连成整体共同工作。粘结前，钢材表面要进行喷砂除锈， 混凝土应刷净干燥。粘结层厚度为１ ｎⅡｎ～４ ｍｍ。 ２．４灌浆法 收稿日期：２０１４．０４．０２ 通信地址：江苏省泰州市海陵区育才路３７—１６号宫涵花园ｃ幢。 采用化学灌浆是修补混凝土裂缝行之有效的方法之一。
