混凝土裂缝（物理结构变化）

简介

土木建筑工程，以混凝土结构占主导地位，混凝土结构由于内外因素的作用不可避免地存在裂缝，而裂缝是混凝土结构物承载能力、耐久性及防水性降低的主要原因。

控制

1.优先选用低水化热的矿渣水泥拌制混凝土，并适当使用缓凝减水剂；

2.在保证混凝土设计强度等级的前提下，适当降低水灰比，减少水泥用量；

3.降低混凝土的入模温度，控制混凝土内外的温差（当无设计要求时，控制在25℃以内）；

4.及时对混凝土覆盖保温、保湿；

5.在拌合混凝土时可掺入适量的微膨胀剂或膨胀水泥，使混凝土得到补偿收缩，减少混凝土的温度应力；

6.设置后浇缝，当大体积混凝土平面尺寸过大时，可以适当设置后浇缝，以减小外应力和温度应力；

7.大体积混凝土可采用二次抹面工艺，减少表面收缩裂缝。

处理

混凝土裂缝处理

混凝土裂缝处理，是指采取科学的方法对混凝土裂缝进行修复的技术。

混凝土裂缝一般有三种状态：静止裂缝，活动裂缝，正在发展的裂缝。混凝土裂缝处理方法的选择一般要考虑的因素：判断裂缝是活动的还是静止的；修补的主要目的是什么？是减少过多的渗漏、使裂缝处完全水；是否需要加固处理；裂缝产生的主要原因是什么；裂缝未来的变化（数值和方向）如何。

常见的混凝土裂缝处理的基本原理、要点：

1.树脂灌注法 环氧树脂是最常见的裂缝灌注材料。它具有较高的机械强度，并能抵抗混凝土所遇到的大多数化学侵蚀，树脂可以灌入到0.05㎜的裂缝。除某些特殊的环氧树脂之外，当裂缝是活动的、有渗漏的、不能干透的或者裂缝数量极多时，通常不易采用树脂灌注法。北京冶建工程裂缝处理中心开发的具有国际领先水平的工程师自动低压灌浆技术是树脂灌注法的最佳工法之一。

2.聚合物浸入法

2.1重力渗入法 低粘度的液态树脂可用来密封路面、桥面的不小于0.1㎜的裂缝。将树脂涂刷到表面上，或者在水平表面上沿裂缝构筑临时的围堤，使树脂溢于裂缝表面。

2.2 真空渗入法 更适合封闭多重无规则表面裂缝。先将裂缝表面密封，抽去真空，使裂缝中和孔隙中的空气全部排除。再在大气压力下用纯环氧树脂浆料注入裂缝表面中。

3.钉合法 当必须恢复主裂缝断面的抗拉强度时，使用钉合法比较适宜。特别比较适宜在不会损坏周围结构的场合下用来锁闭活动裂缝。用相对薄而长的金属“缝合U型钉”跨过裂缝嵌入事先开好的槽沟中，用无收缩砂浆或者环氧树脂基粘合剂来固定。

4.表面封闭法 这是最简单和最普通的裂缝修补方法。用于修补对结构影响不大的静止裂缝，通过密封裂缝来防止水汽、化学物质和二氧化碳的侵入。

5.灌浆法

5.1普通水泥灌浆 大体积水坝、厚混凝土墙、或者水工结构的岩石基础上的裂缝，有时通过注入硅酸盐水泥砂浆来密闭。

5.2聚合物灌注 基于氨基甲酸乙酯或者丙烯酰胺聚合物的灌浆料，和水反应后形成固态沉淀物或泡沫材料，起到封闭裂缝的作用。可在潮湿环境中使用。

6.钻孔嵌塞法 这种方法通常用来灌注墙体中的裂缝。如果要求密封防水，孔中应填入柔性沥青来代替砂浆；如果灌注栓塞的作用比较重要，孔中则要灌注环氧树脂。

7.柔性密封法 通常将活动裂缝转变为运动节缝是比较适宜的办法。沿裂缝边缘开一凹槽并填入适当的柔性材料。节缝底部使用隔离层。

8.粘贴法 当运动不止作用于一个平面时，或者过度的运动已超过一个普通尺寸的凹槽所允许的范围时，或者不可以切割出槽时可使用这个方法。用柔性的密封带盖住裂缝，仅将带的边缘部分粘住。

9.附加钢筋法

9.1普通钢筋 首先将裂缝密闭，然后贯穿裂缝平面大约90°的方向钻孔，将环氧树脂注入孔内，再将钢筋插入孔中使之粘合成整体。

9.2外部施加预应力 通过后张法施加应力，来加强结构件的主要部分或者封闭裂缝。

10.干嵌填法 用手工将低水灰比的砂浆连续嵌入裂缝，形成与原有混凝土结构紧密连接的密实砂浆。先在裂缝表面开槽，大约25㎜宽、25㎜深，清理后涂刷界面剂、连续嵌入低水灰比的砂浆。

11.迭合面层法 当结构表面存在大量的裂缝，而且采用其它办法单独处理各个裂缝过于昂贵时，用这个方法来密闭、覆盖（不是修复）裂缝非常有效。对于偶然出现大面积网状裂缝使用该法很有效。

12.自闭合法 混凝土依靠自身合拢裂缝称为“自闭合”，这是在存在湿气并且没有拉应力作用时发生的一种现象。机理：由于周围空气和水中存在二氧化碳，使水泥浆中的氢氧化钙发生碳化作用，结果碳酸钙和氢氧化钙晶体在裂缝内析出并生长。晶体组合交织产生一种机械粘接作用，又被邻近晶体之间以及晶体和水泥浆及骨料表面间的化学粘接作用所增强，最后混凝土裂缝部位的抗拉强度得到一定的恢复，裂缝也被密闭了。主要用于修补潮湿环境的结构，。整个自闭合时期的水饱和必须连续保持。

13.涂层及其它表面处理法 修复开裂的混凝土结构可以使用范围很广的表面浸渍密封剂和涂料。如果混凝土开裂已经稳定，则可通过涂料获得成功地修补。但不适合低温区域操作。

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）的防渗堵漏

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。

混凝土裂缝

应力计算

1．地基约束系数

（1）单纯地基阻力系数Cx1（N/mm），查附表6

单纯地基阻力系数Cx1（N/mm）表6

（2）桩的阻力系数

Cx2=Q/F （10）

式中 Cx2——桩的阻力系数（N/mm）；

Q——桩产生单位位移所需水平力（N/mm）；

当桩与结构铰接时 Q=2E·I〔KnD/（4E·I）]

当桩与结构固接时 Q=4E·I[KnD/（4E·I）]

E——桩混凝土的弹性模量（N/mm）；

I——桩的惯性矩（mm）；

Kn——地基水平侧移刚度，取1×10（N/mm）；

D——桩的直径或边长（mm）；

F——每根桩分担的地基面积（mm）。

（3）大体积混凝土瞬时弹性模量

E（t）=E0（1－e） （11）

式中 E（t）——龄期混凝土弹性模量（N/mm）；

E0——28d混凝土弹性模量（N/mm），查附表7；

混凝土常用数据 表7

e——常数，取2.718；

t——龄期（d）。

（4）地基约束系数

β（t）=（Cx1+Cx2）/h·E（t） （12）

式中 β（t）——t龄期地基约束系数（1/mm）；

h——混凝土实际厚度（mm）；

Cx1——单纯地基阻力系数（N/mm），查表6；

Cx2——桩的阻力系数（N/mm）；

E（t）——t龄期混凝土弹性模量（N/mm）。^[1]