一、砼裂缝的分类
砼裂缝是砼的一种常见病和多发病。砼体内存在微裂缝是绝对的，不可避免的,但表面出现可见裂缝是相对的,是可以避免的。开裂是内应力不断地累积超过了砼抗拉强度(断裂能)的结果,砼表面没有出现可见裂缝,但体内的拉应力依然存在,或者只是表面裂缝还不够宽,以致肉眼还观测不到。因此,客观上讲,裂缝是普遍的、难以避免的,但表面裂缝是可以预防并控制的。
裂缝一般可分为微观裂缝和宏观裂缝两大类。
微观裂缝是指肉眼看不到的、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,这种固有微观裂缝在荷载不超过设计规定的条件下,一般视为无害。
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,但是必须有个前提,即裂缝不再扩展,为最终宽度。
二、砼裂缝的成因
裂缝产生的原因很多,有理论方面的原因,有设计方面的原因,更有施工方面的原因。要解决砼裂缝问题,需要从砼裂缝的形成原因入手,正确判断和分析砼裂缝的成因,有效地控制和减少砼裂缝的产生。
原因一:材料及配合比。
配合比设计不当直接影响砼的强度,是造成砼开裂不可忽视的原因。设计不当主要有水泥用量过大、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%,砼收缩增加5%；水泥用量不变时,用水量每增加10%,砼强度降低20%,砼与钢筋的粘结力降低10%。
1.粗细集料含泥量过大,集料颗粒级配不良或采取不恰当的间断级配,造成砼强度降低、收缩增大,诱导裂缝的产生。骨料粒径越细、针片含量越大,砼单方用灰量、用水量增多,收缩量增大。
2.砼外加剂、掺和料选择不当、或掺量不当,严重增加砼收缩。
3.水泥原因,矿渣硅酸盐水泥收缩比普通硅酸盐水泥收缩大；水泥等级越高、细度越细、早强越高对砼开裂影响很大。
4.砼设计强度等级越高,砼脆性越大、越易开裂。
原因二:混凝土的体积变形
1.塑性收缩:指新拌混凝土浇注后尚在塑性状态发生的收缩。特点是当表面水分向外蒸发时引起局部产生应力,因此当蒸发速率大于泌水速率时,会发生局部的塑性收缩开裂。
低水灰比(水胶比)混凝土拌合物体内自由水少,水化生成物又迅速填充毛细孔,阻碍泌水上升,因此表面更易于出现塑性收缩开裂。
收缩是砼的一个主要特性,对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。产生收缩裂缝的原因,一般认为在施工阶段因水泥水化热及外部气温的作用引起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砼中,梁、板、柱等小块体构件,预应力构件极少产生收缩裂缝。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。
2.干湿变形硬化:混凝土与周围环境存在湿度梯度,引起水分向外蒸发或吸入,产生体积变形的现象。
3.温度变形:混凝土硬化期间由于水化放热产生温升而膨胀,到达温峰后降温时产生收缩变形。升温期因混凝土模量还很低,只产生较小的压应力,且因徐变作用而松弛；降温期收缩变形因弹模增长,而松弛作用减小,受约束时形成大得多的拉应力,当超过抗拉强度(断裂能)时出现开裂。
4.自生变形:混凝土在没有温度变化,没有和外界发生水分交换,也不受力的条件下发生的表观体积变形称自生变形,自生变形时体积减小称自生收缩。
混凝土发生自生变形的原因,是由于化学减缩——水泥(及掺合料)和水发生水化反应绝对体积减小的现象。
原因三:施工及现场养护原因
1.现场浇捣险时,振捣或插入不当,漏振、过振或振捣棒拙撤过快,均会影响砼的密实性和均匀性,诱导裂缝的产生。
2.高空浇注砼、风速过大、烈日暴晒,水分蒸发过快,易产生收缩裂缝。
3.大体积险工程,缺少两次抹面,易产生表 面收缩裂缝。
4.大体积砼浇注,水化计算不准、现场砼降温及保温工作不到位,砼内部温度过高或内外温差过大,引起温度裂缝。
5.现场养护措施不到位,砼早期脱水,引起收缩裂缝。
6.现场模板拆除不当或拆模过早,引起拆模裂缝。
7.预应力张拉不当(超张、偏心),引起脸张拉裂缝。
原因四:其它外界因素
1.构筑物基础不均匀沉降,产生沉降裂缝。
2.使用荷载超负,产生破坏裂缝。
3.周围环境影响,酸、碱、盐等对构筑物的侵蚀,降低砼强度,引起裂缝
4.意外事件如撞击、火灾、轻度地震等引起构筑物的裂缝。
三、砼裂缝预防措施
根据砼裂缝成因,应采取以防为主的方法,采取适当措施预防比事后补救有效。归纳起来,可以从以下几个方面着手:
1.结构设计
在设计上要注意到那些容易开裂的部位,如基础交接处、高低跨处、孔洞周围、受力变化处等,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。
2.材料及设计配合比
1)原材料选择应有利于抗裂性,减小沉降、泌水和离析。控制粗骨料最大粒径(例如:小于箍筋与模板的间距),调节砂率使拌合物粘聚性适宜, 注意水泥与外加剂的相容性。
2)掺加外加剂,如掺加复合大掺量矿物掺和料,添加引气剂、增粘剂。
3)合理设计混凝土强度等级、龄期,选用尽量低的坍落度。
4)采用特殊砼,如纤维改善混凝土,提高抗塑性收缩开裂能力:
3.施工方案
正确选用施工方式与预防、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。
水平施工缝最好是设置在变截面处,或远离受拉钢筋部位而设在砼的受压区。
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砼入模温度。
4.施工质量
施工阶段是裂缝预防的主要阶段,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,在施工阶段要注意以下几个问题:
第一是选择合适的配合比,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,过分地振捣对险均匀性有害,振捣不足也不能保证砼应有的密实度。
5.养护质量
养护的目的是使砼正常硬化，强度增长，不受或少受外界影响。养护技术的关键是设法使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，减小温度应力，减小裂缝的产生。
应针对不同的结构采用正确的养护方式。如平板（上表面暴露面积大）表面易蒸发，应及早覆盖；薄板（如楼板）可塑料薄膜覆盖；厚板（如底板）在升温阶段应覆盖草袋、麻袋并喷雾以降低塑料薄膜布保温和保湿。壁板、梁、厚板侧面应防止沉降、泌水。大体积砼由于块内外温度不一致，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，避开外界气候的影响。养护期应以砼强度增长最快的阶段为准，及7至28天，最好能长些。
四、砼裂缝的处理及效果检查方法
1.表面处理法：包括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。表面补贴（土工膜或其他防水片）法使用于大面积裂缝的处理。
2.填充法：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、以及小规模裂缝的简易处理可采取V型槽，然后做填充处理。
3.灌浆法：该方法属传统方法，效果很好，应用范围最广，从细微裂缝到大裂缝均可使用，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缝，达到闭塞的目的，也可利用弹性补缝器将注浆胶注入裂缝，不用电力，十分方便，效果也很理想。
4.结构补强法：因拆模不当产生的裂缝、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等。
5.砼裂缝处理效果的检查包括修补材料试验、钻芯取样、压水试验、压气试验等。
