混凝土裂缝的原因分析、修补及防治措施

摘要:混凝土是一种非均质脆性材料，由骨料、水泥、水和其他附加材料组成。由于混凝土施工、变形和约束等一系列问题，混凝土裂缝已成为土木工程、水利、桥梁、隧道等工程中最常见的工程病害。混凝土裂缝有三种:表面裂缝、贯穿裂缝和深层裂缝。与浅层表面裂缝相比，穿透裂缝对坝体整体应力和防渗效果的影响更大。表面裂缝也可能是深层裂缝的诱发因素，对大坝的耐候性和耐久性有一定的影响。由于裂缝的存在和发展，内部钢筋等材料通常会受到腐蚀，降低钢筋混凝土材料的承载力、耐久性和抗渗性，影响建筑物的外观和使用寿命，严重威胁人民生命和财产安全。
关键词:混凝土裂缝；混凝土裂缝的原因分析:混凝土裂缝的修补；混凝土裂缝的预防措施
一、裂缝产生的原因分析
由于混凝土组成材料、微观结构和外界影响的不同，混凝土裂缝产生的原因有很多。水工建筑物的裂缝主要有以下几种:
1。在混凝土硬化过程中，收缩引起的裂缝受到抑制，这种裂缝的宽度有时很大。
2。大体积混凝土在水化时，大量的水化热无法散失，导致混凝土内外温差大，使混凝土变形超过极限，产生裂缝。
3。在较厚的构件中，由于混凝土的塑性坍塌受到模板或顶部钢筋的约束，这种由混凝土塑性坍塌引起的裂缝会在浇筑几个小时后出现。
4。当存在约束时，混凝土的体积在加热时膨胀和收缩，在冷却时收缩。由于约束，内部产生温度应力。由于混凝土抗拉强度较低，很容易受到温度引起的拉应力而开裂，产生温度裂缝。因日晒而开裂也是工程中最常见的现象。
5。混凝土与水混合后，水泥中的碱性物质与活性骨料中的活性二氧化硅发生反应，析出的胶态碱硅胶从周围介质中吸水膨胀，使其体积增大3倍，从而使混凝土膨胀开裂。
6。在高温大风天气，混凝土表面水分蒸发过快，导致混凝土内部水化热过高，混凝土浇筑数小时后仍处于塑性状态，容易产生塑性收缩裂缝。
7。构件超载引起的裂缝，例如当构件承受超过设计的均布荷载或集中荷载时，产生内部弯矩，出现垂直于构件纵轴的裂缝；当构件受到较大的剪力时，就会产生斜裂缝，斜裂缝会上下延伸。
8。当结构的地基发生不均匀沉降时，可能会出现裂缝。随着沉陷的进一步发展，裂缝将进一步扩大。
9。当钢筋混凝土处于不利的环境中，如侵蚀性的水，由于混凝土保护层厚度有限，特别是混凝土密实性差时，环境中的氯离子和水中溶解的氧会使混凝土中的钢筋生锈，产生氧化铁，比原来的金属大得多。铁锈的体积膨胀，挤压周围的混凝土，导致混凝土爆裂。在施工过程中，最常见的裂缝是由温度引起的。
混凝土在硬化过程中，水泥放出大量水化热，内部温度不断升高，表面产生拉应力。在后期降温过程中，由于基础或老混凝土的约束，混凝土中会出现拉应力。气温的降低也会在混凝土表面产生很大的拉应力。当这些拉应力超过混凝土的抗裂能力时，就会出现裂缝。许多混凝土的内部湿度变化很小或很慢，但表面湿度可能变化很大或很大。如养护不善，时干时湿，表面收缩变形受到内部混凝土的约束，往往导致裂缝。混凝土是一种脆性材料，其抗拉强度约为抗压强度的1/10。短期加载下的极限拉伸变形仅为(0.6 ~ 1.0) × 104，长期加载下的极限拉伸变形仅为(1.2 ~ 2.0) × 104。由于原材料不均匀、水灰比不稳定以及运输和浇筑过程中的离析，其抗拉强度在同一块混凝土中。在钢筋混凝土中，拉应力主要由钢筋承担，而混凝土只承受压应力。如果拉应力发生在素混凝土或钢筋混凝土的边缘，则必须由混凝土自身承担。设计中一般不需要拉应力或只需要很小的拉应力。然而，当混凝土在运行过程中从一个温度冷却到稳定温度时，往往会在混凝土中产生相当大的拉应力。有时温度应力会超过其他外荷载引起的应力，因此掌握温度应力的变化规律对合理的结构设计和施工至关重要。
二。裂缝修补措施
国内外修补裂缝的方法很多，可归纳为以下三类:
(1)开槽法修补裂缝
该方法适用于修补大于0.5mm的宽裂缝，材料配比为环氧树脂:聚硫橡胶:水泥:砂= 10。然后与混合砂和水泥混合，再继续人工搅拌。最后用少量丙酮将混合砂浆稀释至中等稠度(约0.4 kg丙酮即可)。将及时搅拌好的改性环氧树脂砂浆嵌在已凿好的混凝土凿槽中，用胶桶清洗干燥。一组砂浆的整个施工过程，从砂浆的搅拌到混凝土接缝的嵌入，大约需要30分钟才能完成。嵌缝砂浆固化后，即砂浆嵌缝处理后两小时内，聚硫橡胶改性环氧树脂砂浆及时用毛毡和麻袋覆盖。初凝完成后，将开始水养护。
(二)低压灌浆法修补裂缝
低压灌浆法适用于修补裂缝宽度为0.2 mm ~ 0.3 mm的混凝土裂缝，修补工艺流程为:清理裂缝-渗漏试验-配制灌浆液-压力灌浆-二次灌浆-表面清理。【/br/】当出现大量裂缝时，先在裂缝位置贴上医用白带，然后用窄毛刷沿裂缝来回刷涂封闭裂缝，使裂缝闭合。约10分钟后，取下胶布条露出小裂缝，用钥匙将注浆嘴粘牢。固化后，周围可能会出现裂缝，必须反复用水泥浆填充，避免灌浆渗漏。灌浆作业一般在粘口后第二天进行。如果温度高，灌浆可以在半天内进行。操作时，先用填缝料吸收灌浆液，插入灌浆嘴，用手推动填缝料的活塞，使浆液通过灌浆嘴压入裂缝。当浆料从邻口流出时，可以拔出填缝料，塞上铝铆钉。灌浆一般自上而下进行，水平缝一般由一端向另一端逐一灌浆。为了确保灌浆是满的，灌浆后大约半小时可以为每个灌浆喷嘴补充灌浆。
(3)表面覆盖法修补裂缝
这是一种在微裂缝(一般宽度小于0.2mm)表面涂膜修补混凝土微裂缝的方法。有两种方法:部分涂层和完全涂层。这种方法的缺点是修复工作无法深入到裂纹内部，难以跟踪扩展裂纹的变化。
表面覆盖法使用的材料根据修复目的和建筑物所处的环境而不同。通常，弹性涂料防水材料有聚合物水泥浆、聚合物薄膜(膏)等。被使用。施工时，首先用钢丝刷将混凝土表面凿毛，去除表面附着物，用水冲洗并充分干燥，然后用树脂填充混凝土表面的孔隙，再在表面涂上修补材料。