混凝土开裂原因及预防措施

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1、混凝土开裂原因及预防措施普通混凝土裂缝产生的原因01荷载引起的裂缝 混凝土在常规静、动荷载及次应力下产生的裂缝称荷载裂缝， 归纳起来主要 有直接应力裂缝、次应力裂缝两种。直接应力裂 缝是指外荷载引起的直接应 力产生的裂缝,次应力裂缝是指 由外荷载引起的次生应力产生裂缝。荷载裂缝特征依荷载不同而异呈现不同的特点。这类裂缝多出 现在受拉区、 受剪区或振动严重部位。但必须指出，如果受压 区出现起皮或有沿受压方向 的短裂缝，往往是结构达到承载力 极限的标志，是结构破坏的前兆，其原因 往往是截面尺寸偏小。 点击 工程资料免费下载02温度变化引起的裂缝 混凝土具有热胀冷缩性质，当外部环境或结构内部温度发生

2、变 化，混凝土将 发生变形，若变形遭到约束，则在结构内将产生 应力，当应力超过混凝土抗 拉强度时即产生温度裂缝。在某些 大跨径桥梁中，温度应力可以达到甚至超 出活载应力。温度裂 缝区别其它裂缝最主要特征是将随温度变化而扩张或合 拢。03收缩引起的裂缝 在实际工程中，混凝土因收缩所引起的裂缝是最常见的。在混 凝土收缩种 类中，塑性收缩和缩水收缩（干缩）是发生混凝土 体积变形的主要原因， 另外还有自生收缩和炭化收缩。塑性收缩。发生在施工过程中、混凝土浇筑后 4 5 小时左右， 此时水泥水 化反应激烈，分子链逐渐形成，出现泌水和水分急 剧蒸发，混凝土失水收 缩，同时骨料因自重下沉，因此时混凝 土尚未

3、硬化，称为塑性收缩。塑性 收缩所产生量级很大，可达 1%左右。在骨料下沉过程中若受到钢筋阻挡，便形成沿钢筋方向的裂 缝。在构件竖 向变截面处如 T 梁、箱梁腹板与顶底板交接处， 因硬化前沉实不均匀将发 生表面的顺腹板方向裂缝。为减小混 凝土塑性收缩，施工时应控制水灰 比，避免过长时间的搅拌， 下料不宜太快，振捣要密实，竖向变截面处宜 分层浇筑。缩水收缩（干缩）。混凝土结硬以后，随着表层水分逐步蒸发， 湿度逐步 降低，混凝土体积减小，称为缩水收缩（干缩）。因 混凝土表层水分损失 快，内部损失慢，因此产生表面收缩大、 内部收缩小的不均匀收缩，表面 收缩变形受到内部混凝土的约 束，致使表面混凝土承受

4、拉力，当表面混凝 土承受拉力超过其 抗拉强度时，便产生收缩裂缝。混凝土硬化后收缩主要 就是缩 水收缩。如配筋率较大的构件（超过 3% ），钢筋对混凝土收 缩的 约束比较明显，混凝土表面容易出现龟裂裂纹。自生收缩。自生收缩是混凝土在硬化过程中，水泥与水发生水 化反应，这 种收缩与外界湿度无关，且可以是正的（即收缩， 如普通硅酸盐水泥混凝 土），也可以是负的（即膨胀，如矿渣 水泥混凝土与粉煤灰水泥混凝 土）。炭化收缩。大气中的二氧化碳与水泥的水化物发生化学反应引 起的收缩变 形。炭化收缩只有在湿度 50%左右才能发生，且随 二氧化碳的浓度的增加 而加快。炭化收缩一般不做计算。混凝土收缩裂缝的特点是

5、大部分属表面裂缝，裂缝宽度较细， 且纵横交 错，成龟裂状，形状没有任何规律。04地基础变形引起的裂缝 由于基础竖向不均匀沉降或水平方向位移，使结构中产生附加 应力，超出 混凝土结构的抗拉能力，导致结构开裂。05钢筋锈蚀引起的裂缝 由于混凝土质量较差或保护层厚度不足，混凝土保护层受二氧 化碳侵蚀炭 化至钢筋表面，使钢筋周围混凝土碱度降低，或由 于氯化物介入，钢筋周 围氯离子含量较高，均可引起钢筋表面 氧化膜破坏，钢筋中铁离子与侵入 到混凝土中的氧气和水分发 生锈蚀反应，其锈蚀物氢氧化铁体积比原来增 长约 2 4 倍， 从而对周围混凝土产生膨胀应力，导致保护层混凝土开裂、 剥 离，沿钢筋纵向产生裂

6、缝，并有锈迹渗到混凝土表面。由于锈 蚀，使得 钢筋有效断面面积减小，钢筋与混凝土握裹力削弱， 结构承载力下降，并 将诱发其它形式的裂缝，加剧钢筋锈蚀， 导致结构破坏。点击 工程资料免费下载 要防止钢筋锈蚀，设计时应根据规范要求控制裂缝宽度、采用 足够的保护层 厚度（当然保护层亦不能太厚，否则构件有效高 度减小，受力时将加大裂缝 宽度）；施工时应控制混凝土的水 灰比，加强振捣，保证混凝土的密实性， 防止氧气侵入，同时 严格控制含氯盐的外加剂用量，沿海地区或其它存在腐 蚀性强 的空气、地下水地区尤其应慎重。06冻胀引起的裂缝 大气气温低于零度时，吸水饱和的混凝土出现冰冻，游离的水 转变成冰，体 积

7、膨胀 9%，因而混凝土产生膨胀应力；同时混 凝土凝胶孔中的过冷水（结 冰温度在-78 度以下）在微观结构 中迁移和重分布引起渗透压，使混凝土中 膨胀力加大，混凝土 强度降低，并导致裂缝出现。尤其是混凝土初凝时受冻 最严重， 成龄后混凝土强度损失可达 30% 5 0%。冬季施工时对预应力 孔 道灌浆后若不采取保温措施也可能发生沿管道方向的冻胀 裂缝。07施工材料质量引起的裂缝 混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌和水及外加剂组成。配置混 凝土所采用材 料质量不合格，可能导致结构出现裂缝。08施工工艺质量引起的裂缝在混凝土结构浇筑、构件制作、起模、运输、堆放、拼装及吊 装过程中，若 施工工艺不合理、施工

8、质量低劣，容易产生纵向 的、横向的、斜向的、竖向 的、水平的、表面的、深进的和贯 穿的各种裂缝，特别是细长薄壁结构更容 易出现。裂缝出现的 部位和走向、裂缝宽度因产生的原因而异。普通混凝土裂缝的处理方法1、表面修复 常用的方法有压实抹平,涂抹环氧粘结剂，喷涂水泥砂浆或细石 混凝土 ,压 抹环氧胶泥，环氧树脂粘贴下班丝布，增加整体面层, 钢锚栓缝合等。 表面涂抹和表面贴补法表面涂抹适用范围是浆材难以灌入的 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。表面贴补（土工膜或其它 防水片）法适用于大面积漏水 （蜂窝麻面等或不易确定具体漏 水位置、变形缝）

9、的防渗堵漏。2、局部修复法常用的方法有充填法、预应力法,部分凿除重新浇筑混凝土等。 用修补材料 直接填充裂缝，一般用来修补较宽的裂缝，作业简 单，费用低。宽度小于0.3mm,深度较浅的裂缝、或是裂缝中有充填物，用灌浆法很难达到效果的裂缝、以及小规模裂缝 的简易处理可采取开 V 型槽，然后作填充处理。3、水泥压力灌浆法适用于缝补宽度之 0.5mm 的稳定裂缝。 此法应用范围广，从细微裂缝到大裂缝均可适用，处理效果好。 利用压送设备（压力 0.2 0.4Mpa ）将补缝浆液注入砼裂隙， 达到闭塞 的目的，该方法属传统方法，效果很好。也可利用弹 性补缝器将注缝胶注 入裂缝，不用电力，十分方便效果也很

10、理 想。4、化学灌浆可灌入缝宽之 0.0 5mm 的裂缝。5、减少结构内力常用的方法有卸荷或控制荷载,设置卸荷结构,增设支点或支 撑。改简支梁为 连续梁等。6、结构补强常用的方法有增加钢筋，加厚板，外包钢筋混凝土，外包钢,粘贴 钢板,预应 力补强体系等。因超荷载产生的裂缝、裂缝长时间不处理导致的混凝土耐久 性降低、火灾造 成的裂缝等影响结构强度可采取结构补强法。包括断面补强法、锚固补强法、 预应力法等混凝土裂缝处理效 果的检查包括修补材料试验；钻心取样试验； 压水试验；压气 试验等。7、改变结构方案， 加强整体刚度例如：框架裂缝采用增设隔板深梁法处理8、混凝土置换法混凝土置换法是处理严重损坏混

11、凝土的一种有效方法，此方法 是先将损坏的 混凝土剔除，然后再置换入新的混凝土或其他材 料。常用的置换材料有：普 通混凝土或水泥砂浆、聚合物或改 性聚合物混凝土或砂浆。9、电化学防护法 电化学防腐是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 土所处的环境状态，钝化钢筋，以达到防腐的目 的。阴极防护法、氯盐提取 法、碱性复原法是化学防护法中常 用而有效的三种方法。这种方法的优点是 防护方法受环境因素 的影响较小，适用钢筋、混凝土的长期防腐，既可用于 已裂结 构也可用于新建结构。10、仿生自愈合法仿生自愈合法是一种新的裂缝处理方法，它模仿生物组织对受 创伤部位自动 分泌某种物质，而使创

12、伤部位得到愈合的机能， 在混凝土的传统组分中加入 某些特殊组分（如含粘结剂的液芯 纤维或胶囊），在混凝土内部形成智能型 仿生自愈合神经网络 系统，当混凝土出现裂缝时分泌出部分液芯纤维可使裂 缝重新 愈合点击 工程资料免费下载11、其它方法常用方法有拆除重做，改善结构使用条件,通过试验或分析论证 不作处理等。 大体积混凝土裂缝产生的原因大体积混凝土结构中，由于结构截面大，水泥用量多，水泥水化所释放 的水化热会产生较大的温度变化和收缩作用，由 此形成的温度收缩应力是导 致钢筋混凝土产生裂缝的主要原 因。这种裂缝有表面裂缝和贯通裂缝两种。表面裂缝是由于混 凝土表面和内部的散热条件不同，温度外低内高，

13、形成了 温度 梯度，使混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力，表面的拉 应力超 过混凝土抗拉强度而引起的。贯通裂缝是由于大体积混 凝土在强度发展到一 定程度，混凝土逐渐降温，这个降温差引 起的变形加上混凝土失水引起的体 积收缩变形，受到地基和其 他结构边界条件的约束时引起的拉应力，超过混 凝土抗拉强度 时所可能产生的贯通整个截面的裂缝。这两种裂缝不同程度 上 都属有害裂缝。高强度的混凝土早期收缩较大，这是由于高强混凝土中以 30%60%矿 物细掺合料替代水泥，高效减水剂掺量为胶凝材 料总量的 1%2%，水胶比 为 0.25 0.40 ，改善了混凝土的微 观结构，给高强混凝土带来许多优良特 性，但

14、其负面效应最突 出的是混凝土收缩裂缝几率增多。高强混凝土的收缩， 主要是 干燥收缩、温度收缩、塑性收缩、化学收缩和自收缩。混凝土 初现 裂纹的时间可以作为判断裂纹原因的参考：塑性收缩裂纹 大约在浇筑后几小 时到十几小时出现；温度收缩裂纹大约在浇 筑后 2 到 10d 出现；自收缩主 要发生在混凝土凝结硬化后的 几天到几十天；干燥收缩裂纹出现在接近 1 年 龄期内。01干燥收缩当混凝土在不饱和空气中失去内部毛细孔和凝胶孔的吸附 水时，就会 产生干缩，高性能混凝土的孔隙率比普通混凝土低， 故干缩率也低。02塑性收缩塑性收缩发生在混凝土硬化前的塑性阶段。高强混凝土的 水胶比低，自 由水分少，矿物细掺

15、合料对水有更高的敏感性， 高强混凝土基本不泌水，表 面失水更快，所以高强混凝土塑性 收缩比普通混凝土更容易产生。03密闭的混凝土内部相对湿度随水泥水化的进展而降低，称 为自干燥。自 干燥造成毛细孔中的水分不饱和而产生负压，因 而引起混凝土的自收缩。高 强混凝土由于水胶比低，早期强度 较快的发展，会使自由水消耗快，致使孔 体系中相对湿度低于 80%，而高强混凝土结构较密实，外界水很难渗入补 充，导致 混凝土产生自收缩。高强混凝土的总收缩中，干缩和自收缩几 乎 相等，水胶比越低，自收缩所占比例越大。与普通混凝土完 全不同，普通混 凝土以干缩为主，而高强混凝土以自收缩为主。04温度收缩对于强度要求较

16、高的混凝土，水泥用量相对较多，水化热 大，温升速率 也较大，一般可达3540。6加上初始温度可使 最高温度超过7080J 一般混凝土的热膨胀系数为10 x 10-6/C，当温度下降2025C时造成的冷 缩量为22.5 x 10-4 ,而混凝土的极限拉伸值只有11. 5 x 10-4 ,因而冷缩 常 引起混凝土开裂。05化学收缩水泥水化后，固相体积增加，但水泥水体系的绝对体积则 减小，形成 许多毛细孔缝，高强混凝土水胶比小，外掺矿物细 掺合料，水化程度受到制 约，故高强混凝土的化学收缩量小于 普通混凝土。当混凝土发生收缩并受到外部或内部约束时，就会产生拉 应力，并有可 能引起开裂。对于高强混凝土

17、虽然有较高的抗拉 强度，可是弹性模量也高， 在相同收缩变形下，会引起较高的 拉应力，而由于高强混凝土的徐变能力低， 应力松弛量较小， 所以抗裂性能差。大体积混凝土有害、无害裂缝判别标准原则上与核安全有关的钢筋混凝土不允许出现裂缝，尤其 是反应堆厂房 底板、安全壳筒身及穹顶、汽轮机厂房蜗壳泵等 重要部位严禁产生裂缝，其 他部位应尽可能控制裂缝的产生。但是由于各种原因不可避免的产生各种裂缝，为了明确当混凝 土出现裂缝时 如何判别其是否有害、无害？为此，福清核电各 单位（业主、监理、工程公 司、施工单位）经过认真研讨，确 定了混凝土裂缝判别标准：1、无害裂缝：6 f 0.3mm 深度 h 0.5H6

18、f 6 f 0. 3mm L 0.3mm 纵深裂缝、 h 0.5H ;6f 0.2mm 贯穿全截面；裂缝影响使用功能（有渗透、透气、透射线等要求，且 满足其中之 一即可）；6f 0.3 mm 非贯穿，可能引起钢筋锈蚀裂缝； 降低结构承载力的 裂缝。3、各符号的含义：A f 裂缝宽度L 裂缝长度h裂缝深度H 裂缝深度B沿裂缝长方向的结构宽度，如浇筑后的沉缩（塑性裂缝） 无害裂缝处理方法1、二次压面法 对于新浇混凝土收缩裂缝，该裂缝多在新浇筑并暴露于空 气中的结构构 件表面出现，有塑态收缩、沉降收缩、干燥收缩、 碳化收缩、凝结收缩等收缩裂缝，这种裂缝不深也不宽，处理 方法如下：（1）如混凝土仍有塑

19、性，可采取压抹一遍的方法，并加 强养护。（2）如混凝土已硬化，可向裂缝内渗入水泥浆，然后用 铁抹子抹平 压实。2、表面涂抹砂浆法处理时将裂缝附近的混凝土表面凿毛或沿裂缝凿成深 15 20mm 宽 100 200mm 凹槽，扫净并洒水湿润。先刷水泥净 浆（业主批准适用的 界面剂）一度，然后用 1 : 12 水泥砂浆 分 23 层，涂抹总厚 1020 mm 压光。有渗漏水时，应用水 泥净浆（厚 2mm ）和 1 : 2.5水泥砂浆（厚 4- 5mm,可惨入1 3%于水泥重量的氯化铁防水剂）交替抹压4-5层，涂抹后 3-4 小时进行覆盖并洒水养护。简约，清爽标题3、表面涂抹环氧胶泥（或粘贴环氧玻璃布

20、）法涂抹前，将裂缝附近表面清洗干净（油污应用丙酮或二甲苯 擦洗净）、 干燥。较宽裂缝用环氧胶泥填塞，并将胶泥均匀地 涂刮压裂缝表面，宽 8010 0mm。基层干燥有困难时可以用环氧煤焦油胶泥。需要粘贴环氧玻璃布时，先将玻璃布脱钠、干 燥，视具体情 况可作成一布二油（或二布三油，第二层布的周 围应比下一层宽 1015mm ）。4、表面凿槽嵌补法当裂缝稀少，但深度较深时，沿混凝土裂缝凿一条V型或U型槽，槽内 表面应修理平整，清洗干净，并保持槽内干燥。 槽内嵌入刚性材料如水泥砂 浆、环氧胶泥，或填灌柔性材料如 聚氯乙烯胶泥、沥青油膏等密封。密封材 料嵌入前，先涂刷与 嵌填材料混凝土性质的稀释涂料（表

21、面可作砂浆保护层 或不作 保护层），具体做法见图 1。图 1 表面凿槽修补裂缝的处理方法（a ） 一般裂缝处理（b ）渗水裂缝处理（c）活动裂缝处理（d）活动裂缝扩展后的情况 1 一裂缝；2 水泥砂 浆或环氧胶泥；3 一聚 氧乙烯；41:2.5 水泥砂浆或刚性 防水五层做法；5 密封材料； 6隔离缓冲区；B 一槽宽；3裂缝活动距离 注：对于施工缝表面的裂缝，处理时可在与其连接的施工段混 凝土浇筑前， 按表面凿槽嵌补法的要求在裂缝位置处凿 V 型或 U 型槽，该槽内不再填充 其他填充物，由该连接施工段浇筑的 结构混凝土填充，以保证施工缝处混凝 土。5、表面贴条法对于裂缝移动范围不限于一个平面并有

22、防水要求不便凿槽 修补的活裂 缝，可将一条具有柔性的聚丁橡胶密封条置于裂缝 上面，用聚丁橡胶粘结剂 将周边粘结于混凝土上（见图 2），使密封条中部能随裂缝活动而自由活动， 长的裂缝可分段为粘 结，分段为密封条的连接采用聚丁橡胶粘贴搭接，搭接 处上下 压搓应切成斜面搭接，长度 100mm。图 2 柔性密封带表面粘贴1裂缝 2油毡或塑料隔离层； 3 一聚丁橡胶密封条； 4粘结剂有害裂缝处理方法1、水泥灌浆法与裂缝呈 3045 斜角（见图 3），孔深应穿过裂 缝面 0.5 m 以上，当钻孔 有两排或两排以上时，宜交叉或呈梅 花形布置。图 3 钻孔示意1 一裂缝， 2 一齐缝口， 3 斜孑 L冲洗：钻

23、孔完毕后，应用水冲洗，按竖向排列自上而下逐 孔进行。密封：缝面冲洗净后，在裂缝表面用 1 : 1 2 水泥砂浆或 环氧胶泥涂 抹。埋管：一般用 019-38 的钢管作灌浆管（钢管上端加工丝 扣），安装前 在钢管外壁用生胶带缠紧，然后旋入孔中，孔中 管壁周围的空隙用水泥砂浆 或硫磺砂浆封堵，以防冒浆或灌浆 管冲孔中脱出。试压：用 0.1-0.2 MPa 压力水作渗水试验，采取灌浆孔压 水，排水孔 排水的方法检查裂缝和管路畅通情况，然后关闭排 气孔检查止浆堵漏效果， 并湿润缝面，以利粘结。灌浆：合格的经设计批准使用的填缝用注射性水泥，水泥 净将水灰比为04，灌浆压力0.30.5MPa。在整条裂缝处理完毕后，孔内应充满净浆, 并填入净砂用棒捣实。2、化学灌浆法与裂缝呈 3045 斜角（见图 3），孔深应穿过裂 缝面 0.5 m 以上，当钻孔 有两排或两排以上时，宜交叉或呈梅 花形布置；密封：缝面冲洗净后，在裂缝表面用 1 : 1 2 水泥砂浆或 环氧胶泥涂抹。埋管：一般用 019-38 的钢管作灌浆管（钢管上端加工丝 扣），安装前 在钢管外壁用生胶带缠紧，然后旋入孔中，孔中 管壁周围的空隙用水泥砂浆 或硫磺砂浆封堵，以防冒浆或灌浆 管冲孔中脱出。一试压：用 0.2-0. 3MPa 压缩空气进行压力实验； 灌浆：采用环氧树脂浆液进行灌浆。