淺談建筑混凝土結構裂縫的修補設計與方法

引言

不少混凝土建筑物在使用后會不同程度的出現各種裂縫，產生的原因不同，特點也不相同，隨著裂縫的發展變化，結構構件的耐久性和適用性會不同程度的降低，嚴重的甚至會導致結構構件過正常使用狀態而破壞。所以，研究裂縫的形態，分析裂縫產生的原因和裂縫對結構功能的影響并加以控制是一個十分重要的課題。

一、混凝土結構裂縫的類型

裂縫按其開裂深度可分為表面的、貫穿的；按其在結構物表面上的形狀可分為網狀裂縫、爆裂狀裂縫、不規則短裂縫、縱向裂縫、橫向裂縫、斜裂縫等；按其發展情況可分為穩定的和不穩定的、能愈合的和不能愈合的：按其產生的時間可分為混凝土硬化之前產生的塑性裂縫和硬化之后產生的裂縫按其產生的原因，可分為荷載裂縫和變形裂縫。其中，荷載裂縫是指因動、靜荷載的直接作用引起的裂縫；變形裂縫是指因不均勻沉降、溫度變化、濕度變異、膨脹、收縮、徐變等變形因素引起的裂縫。工程實踐中發現，混凝土墻體裂縫大多數為拆模時已經形成，屬于早期裂縫。

二、鋼筋混凝土結構裂縫產生的原因

（一）設計原因

在建筑設計中，一般只注重建筑功能而忽視建筑結構問題，如截面不夠，梁的跨度過大、高度偏小，而結構設計時又沒有采取加強措施，現澆混凝土主梁上次梁支座處沒有設置附加箍筋或吊筋，或者由于荷載的變動使鋼筋直徑時漲時縮等因素，也將引起粘結強度的降低，導致裂縫寬度的增大。

（二）施工原因

1.混凝土強度未達到設計要求，它的攪拌、運輸、澆筑、振搗等各道工序中的任何缺陷和疏漏，都可能是裂縫產生的直接或間接原因。

2.操作工藝不當及樓面施工荷載偏早，現澆板施工縫混凝土的強度不夠，就進行下一施工段的混凝土澆筑，導致混凝土施工縫處產生裂縫，或混凝土與鋼筋的握裹力遭受破壞而產生裂縫。

3.混凝土澆筑后，沒有按要求進行養護。混凝土尚處于未硬化狀態時，如水分蒸發過快則產生干縮裂縫，水泥在硬化過程中散發大量熱量，造成混凝土內外產生溫差，當溫差過一定值時，因混凝土收縮不一致而導致裂縫產生。在較端氣候條件下施工，混凝土也較易開裂。

（三）溫度、濕度因素

混凝土具有熱脹冷縮的性質，氣溫的降低也會再混凝土表面引起很大的拉應力，當這些拉應力出混凝土的抗裂能力時，就會產生裂縫。混凝土在空氣中硬化時，體積會逐漸減小，一般稱之干縮。收縮裂縫比較普遍，通常通過加強養護可以消除。

（四）材料因素

組成混凝土的材料質量問題引起的裂縫較常見，原因是水泥、砂、石的質量不好，混凝土混合比不良，含泥量過高及片狀物過多都會影響混凝土的質量，造成混凝土離析，上部出現水泥漿層，收縮大，引起樓板面的不規則裂縫。

（五）地基變形

建筑物基礎的不均勻沉降也會導致裂縫的產生。裂縫的大小、形狀方向取決于地基變形的情況，由于地基變形造成的應力較大造成的裂縫多是貫穿裂縫。

三、混凝土結構裂縫的預防措施

（一）設計方面措施

1.建筑平面造型在滿足使用要求的前提下，力求簡單，平面復雜的建筑物，容易產生扭曲等附加應力而造成墻體及樓板開裂；控制建筑物的長高比，增強整體剛度和調整不均勻沉降的能力。

2.合理地調整各部分承重結構的受力情況，使荷載分布均勻，盡量防止受力過于集中。構件配筋要合理，間距要適當。斷面較大的梁應設置腰筋。大跨度、較厚的現澆板，上面中心部位宜配置構造鋼筋。主梁在集中應力處，宜增加附加橫向鋼筋。

3.減少地基的不均勻沉降，在基礎設計中可以采取調整基礎的埋置深度，不同的地基計算強度和采用不同的墊層厚度等方法，來調整地基的不均勻變形。

（二）施工方面措施1.模板工程的模板構造要合理，以防止模板各構件間的變形不同而導致混凝土裂縫；模板和支架要有足夠的剛度，防止施工荷載作用下，模板變形過大造成開裂；合理掌握拆模時機，盡可能不要**混凝土水化熱峰值，即不要**較佳養護時間。 加強混凝土的早期養護，并適當延長養護時間，以減少混凝土的收縮變形。   2.合理設置后澆帶，較長的墻、板、基礎等結構和主樓與裙房之間等高低層錯落處，均應設置后澆帶。鋼筋綁扎位置要正確，保護層厚度要盡量準確，不要出規范規定；鋼筋表面應潔凈，鋼筋代換必須考慮對構件抗裂性能的影響。 3.合理安排施工順序。當相鄰建(構)筑物間距較近時，一般應先施工較深的基礎，以防基坑開挖破壞已建基礎的地基礎。當建(構)筑物各部分荷載相差較大時，一般應施工重、高部分，后施工輕、低部分。 

（三）溫度措施

大體積混凝土施工，應做好溫度測控工作，采取有效的保溫措施，控制好混凝土內外的溫度差，通過有效的降溫方法保證構件內外的溫度在合理的范圍內，使其溫差不過規定。

（四）材料方面措施

1.應當選用水化熱較低的水泥，禁止使用安定性不合格的水泥。

2.宜采用表面粗糙、級配良好、質地堅硬的石料作為粗骨料，含泥量不得過規定。細骨料宜采用顆粒較粗、空隙較小、含泥量較低的中砂。對運送混凝土宜選用中砂，所選的砂有害物質及混凝土含量和堅固指標等應滿足相關規范及技術規程規定。

3.宜采用減水劑及膨脹劑等外加劑，以改善混凝土工作性能，降低用水量。配置混凝土時應計量準確，要嚴格控制水灰比和水泥用量，禁止任意增加水泥用量，攪拌要均勻。

四、建筑混凝土結構裂縫的修補方法

（一）表面涂層封閉法

表面涂層封閉法是一種簡單、常見的修補方法，利用混凝土表層微細獨立裂縫或網狀裂紋的毛細作用吸收修復膠液，封閉裂縫通道，對樓板和其它需要防滲的部位，尚應在混凝土表面粘貼纖維復合材料以增強封護作用。當表面有較多裂縫時，可沿裂縫附近用鋼絲刷刷干凈再用壓力水清洗并濕潤后，涂抹環氧樹脂水泥。

（二）低壓慢注修補法

以一定的壓力將修補膠液注入裂縫腔內，此法適用于處理0.2<ω<1.5mm，靜止

（三）壓力注漿法

以較高壓力將灌注材料壓入裂縫腔內，此法適用于處理大型結構貫穿性裂縫、大體積混凝土的蜂窩狀嚴重缺陷以及深而蜿蜒的裂縫。

（四）填充密封法

在構件表面沿裂縫走向騎縫鑿出U形或V形溝槽，然后用改性環氧樹脂或彈性填縫材料填充，可以直接向縫內填入不同粘度的樹脂，必要時以纖維復合材料封閉其表面，此法適用于處理ω>0.5mm的活動裂縫和靜止裂縫。

（五）結構加固法

結構加固法是在結構構件外部或結構裂縫四周澆鑄鋼筋混凝土圍套或包鋼筋、型鋼龍骨，將結構構件箍緊，以增加結構構件受力面積，提高結構的剛度和承載力的一種結構補強加固方法。這種方法適用于對結構整體性、承載能力有較大影響的深進及貫穿性裂縫的加固處理。常用的方法有以下幾種：加大混凝土結構的截面面積、在構件的角部外包型鋼、采用預應力法加固、粘貼鋼板加固、增設支點加固以及噴射混凝土補強加固。

結語