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摘要：针对混凝土结构裂缝的普遍性，分析了裂缝的危害，提出了混凝土结构裂缝的修补和加固补强措施，根据结构中裂缝发生、发展情况采用不同的修补加固方法，以使结构达到预期的使用年限和功能要求。
关键词：混凝土；裂缝；修补措施；加固补强
bstract: According to the universality of the concrete structure cracks, analyzes the hazards of the cracks, point out the cracks of concrete structures repair and reinforcement measures, according to the occurrence of cracks in the structure, the development of different repair and strengthening methods to enable the structure to achieve the desired useful life and functional requirements.Key words: concrete; cracks; remedial measures; reinforcement
中图分类号：TU37文献标识码： A 文章编号：2095-2104（2012）03-0020-02
0 引言
裂缝可以说是混凝土建筑物的“多发病”和“长发病”，而且随着结构服役时间的增长，裂缝的数目和宽度有逐渐增大的趋势。而产生裂缝的原因众多，大致可划分为荷载引起的裂缝、温度变化引起的裂缝、收缩引起的裂缝、钢筋锈蚀引起的裂缝、施工材料质量以及施工工艺引起的裂缝等。
1混凝土结构裂缝的危害
裂缝的存在会导致其他病害的发生和发展，如渗漏溶蚀、环境水的侵蚀、冻融破坏的扩展及混凝土碳化和钢筋锈蚀等，这些病害与裂缝形成恶性循环，对建筑物的耐久性产生较大的危害:
1)降低了混凝土耐腐蚀能力:混凝土裂缝的存在降低了混凝土的耐腐蚀能力，引起混凝土破坏。
2)加剧混凝土的碳化:混凝土裂缝的存在，使空气中的CO2水分以及氧气极易渗透到混凝土内部，加速了混凝土碳化。
3)加快钢筋腐蚀:混凝土的裂缝使混凝土对钢筋的保护作用削弱，在裂缝部位加快了钢筋锈蚀的速度;而钢筋一旦锈蚀又将引起体积膨胀，使裂缝进一步扩展，对结构形成更大的危害。
4)影响结构物的强度和稳定性:混凝土裂缝轻则影响建筑物的外观、正常使用和耐久性，对于严重的贯穿性裂缝则可能导致结构物的完全破坏。
2房屋建筑混凝土结构裂缝的形成原因
混凝土是一种轴心抗拉强度很低的脆性材料，混凝土构件在形成过程中，容易受到材料质量、施工工艺、施工环境等诸多因素的影响，当发生环境温度变化、地基不均匀沉降等问题时，混凝土结构很容易产生裂缝，要根本解决混凝土中裂缝问题，还是需要从混凝土裂缝的形成原因入手。混凝土结构工程中都或多或少地产生裂缝，影响了结构的耐久性和结构性能，结构产生裂缝的原因主要归纳有以下几个方面。
（1）构件设计截面尺寸不合理引起的裂缝
截面尺寸较大的混凝土构件在硬化过程中，由于截面尺寸设计不当引起较大的拉应力，从而引起两种裂缝，失水干缩形成的裂缝及温度变化引起的收缩裂缝，此外混凝土内部产生的水化热导致构件温度升高，引起内部混凝土膨胀变形而产生裂缝。
（2）施工过程中支撑体系不当产生的裂缝
由于混凝土硬化前结构跨度较大，构件截面尺寸大，施工荷载也大，造成支撑体系的承载力不足，脚手支架沉降形成裂缝；采用早拆模板施工方法时，拆模后易产生裂缝。同时，由于保留的支撑承载力不足也会产生裂缝，此类裂缝在跨中垂直梁底，下宽上窄，呈正截面受弯裂缝，两端为斜向受剪裂缝。
（3）混凝土材料本身引起的收缩裂缝
混凝土是一种混合材料，由水泥、石、砂、水所组成，各材料的物理化学性质不同，在混凝土硬化过程中掺杂了气体和水，因此混凝土在开始时便具有微观裂缝和微孔。现阶段工程多采用商品混凝土，水灰比比较小， 而产生收缩裂缝的几率增大。混凝土具有热胀冷缩的性质，当环境温度发生变化时，就会产生温度变形，由此产生附加应力，当这种应力超过混凝土的抗拉强度时，就会产生裂缝。在工程中，这类裂缝较多见，譬如现浇屋面板上的裂缝，大体积混凝土中，梁、板、柱等小块体构件收缩裂缝。混凝土收缩裂缝危害较大，尤其是暴露在大气中的构筑物，影响更大。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。
（4）张拉工艺不当产生的裂缝
由于钢筋锚固区局部受压过大，在梁端非区内产生拉剪裂缝，同时此处将会引起沿钢筋方向的纵向裂缝。施工过程中对钢筋施加的应力未达到设计值时引起拉应力而导致的裂缝。
(5)混凝土材料及配合比
材料质量引起的裂缝较常见的原因是水泥、砂、石子等质量不合格。若工程上用了这些不合格的材料，轻则蜂窝麻面，重则导致“豆腐渣工程”，所以必须严把材料的质量关。
配合比设计不但直接影响混凝土的抗拉强度，也是造成混凝土开裂不可忽视的原因。配合比不当指水泥用量过大，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%，混凝土收缩增加5%；水泥用量不变时，用水量每增加10%，混凝土强度降低20%；混凝土与钢筋的粘结力降低10%。
3裂缝控制及补强加固方法
3．1裂缝修补方法
1)表面封缝法。
当裂缝较小(文献要求小于0．2 mm)时，而且裂缝线细、条纹多时，可在裂缝表面上涂防护膜(分部分涂复和全部涂复两种方法)，以提高其防水性及耐久性。通常使用弹性防水材料环氧树脂浆液或水泥浆液进行封闭。当裂缝细而深时，宜用甲基丙稀酸脂或低粘度环氧浆液灌注。施工时先用钢丝刷将混凝土表面打毛，清除表面污物及附着物，用水冲洗后令其充分干燥。之后，用塑状树脂或环氧胶泥充填混凝土表面气孔，再用适当修补材料涂复裂缝部分。
2)凿槽充填。
这是一种适合于修补较宽裂缝(0．5 mm以上)的方法。具体做法是沿裂缝处凿开混凝土，并在该处充填修补材料。具体实施时又因钢筋是否腐蚀而不同。当钢筋未腐蚀时，沿裂缝处以大约10 mm的宽度将混凝土凿成U形或V形槽，在开槽部位充填密闭材料(见图1)，
充填密闭材料可使用水泥砂浆、环氧砂浆等。如果裂缝下的钢筋已经锈蚀，则开槽时务必开到钢筋锈蚀位置，然后对钢筋锈蚀部位除锈，之后，再清洗干净并干燥，最后用充填材料充填，对锈蚀钢筋的除锈工作一定要做到细致彻底，否则，修补失效，钢筋锈蚀加剧。
3)灌浆。在裂缝中注入环氧树脂浆液、甲基丙稀酸浆液或水泥浆，旨在提高结构物的防水性和耐久性。适用于修补混凝土结构出现的裂缝，对于承载力不足引起的裂缝除采用本方法外，还采取补强加固措施。对于使用的灌浆材料要符合下列要求:
a．浆液粘度小，可灌性好。
b．浆液固化后收缩性小，抗渗性好。
c．浆液固化后的抗压、拉强度高，有较高的粘结强度。
d．浆液固化时间可根据现场条件(温度、湿度)调节，灌浆工艺简单。
e．浆液应为无毒或低毒材料。通常使用的浆液分为化学浆液和水泥浆液。化学浆液主要有环氧类和甲基丙稀酸类。在具体使用中，要根据不同工地情况在使用前进行试配，以保证可灌性，满足设计、施工要求。水泥浆和水泥砂浆也应在使用前进行试配，并检查其抗拉、压、弯强度。化学浆料适用于裂缝宽度不小于0．3 mm的裂缝，当裂缝宽度大于1．0 mm时，可用微膨胀水泥浆液修补。对于大面积缺损、蜂窝、孔洞等，宜采用1∶2水泥砂浆或不低于C20的细石混凝土进行修补。
4)修补效果的检查。
a．修补工程结束后，对以防水为目的的修补，则可通过检验已修补的裂缝是否存在漏水现象来确认。
b．对于恢复耐久性为目的的修补，就不易确认修补效果。对于具体的工程，可使用压入气体检漏法或在不影响使用性前提下，在灌浆部位采用小直径取芯样检查法。
3．2裂缝补强加固方法
裂缝的补强加固旨在恢复因开裂或开裂后钢筋锈蚀截面积减小而降低的混凝土结构物的承载力。就目前而言，国内外常用的补强加固方法除上述灌浆加固外，还有加大截面加固法、外包钢加固法、预应力加固法和增设杆件加固法四大类。
1)外包钢加固法。将钢板粘贴在混凝土表面，特别是受拉侧表面，使之与原结构一体化，提高结构承载力的一种方法。外包钢加固法根据施工工艺和钢板与混凝土间粘连牢固度的不同又分为湿式外包钢加固和干式外包钢加固。外包钢加固效果关键在于粘结剂的使用，因此要选择可靠的粘结强度和抗拉、压强度高、耐老化性好的粘结剂(如JGN结构胶等)。
2)加大截面加固法。
在已有构件基础上，补浇混凝土，以增强构件的承载力。在施工过程中，关键要处理好新、老混凝土接触面的粘结，以确保二者协调工作，保持一体。
3)预应力加固法。借助于外加预应力减少构件中产生的拉应力的一种加固方法。它不但可以使裂缝闭合，还可以给结构施加压应力，以增加结构物的承载力及刚度，减小裂缝宽度。
4)增设杆件加固法。在已有的梁、柱、板等处增设杆件来增强结构承载力或改变结构物的传力路径以增强其承载力的一种方法。在具体应用中应按被加固梁板在增设支点加固时是否有预加支承力的两种情况考虑，对于有预加力时，支承预加力可视作外力计算。
4 结 语
裂缝对结构的使用性能、耐久性能等均会产生一定的影响，针对结构中的裂缝发生、发展情况采用不同的修補加固方法，使结构达到预期的使用年限及功能要求。
参考文献:
[1] 姜国兴.关于房屋建筑中的墙体裂缝对策研究[J]. 中小企业管理与科技(上旬刊). 2008(10)
[2] 陈金水.房屋建筑墙体裂缝成因及控制措施探讨[J]. 中小企业管理与科技(上旬刊). 2010(08)
[3] 李刚.房屋建筑墙体裂缝成因及控制措施探讨[J]. 现代商贸工业. 2009(06)
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：混凝土；裂缝；修补措施；加固补强
bstract: According to the universality of the concrete structure cracks, analyzes the hazards of the cracks, point out the cracks of concrete structures repair and reinforcement measures, according to the occurrence of cracks in the structure, the development of different repair and strengthening methods to enable the structure to achieve the desired useful life and functional requirements.Key words: concrete; cracks; remedial measures; reinforcement
中图分类号：TU37文献标识码： A 文章编号：2095-2104（2012）03-0020-02
0 引言
裂缝可以说是混凝土建筑物的“多发病”和“长发病”，而且随着结构服役时间的增长，裂缝的数目和宽度有逐渐增大的趋势。而产生裂缝的原因众多，大致可划分为荷载引起的裂缝、温度变化引起的裂缝、收缩引起的裂缝、钢筋锈蚀引起的裂缝、施工材料质量以及施工工艺引起的裂缝等。
1混凝土结构裂缝的危害
裂缝的存在会导致其他病害的发生和发展，如渗漏溶蚀、环境水的侵蚀、冻融破坏的扩展及混凝土碳化和钢筋锈蚀等，这些病害与裂缝形成恶性循环，对建筑物的耐久性产生较大的危害:
1)降低了混凝土耐腐蚀能力:混凝土裂缝的存在降低了混凝土的耐腐蚀能力，引起混凝土破坏。
2)加剧混凝土的碳化:混凝土裂缝的存在，使空气中的CO2水分以及氧气极易渗透到混凝土内部，加速了混凝土碳化。
3)加快钢筋腐蚀:混凝土的裂缝使混凝土对钢筋的保护作用削弱，在裂缝部位加快了钢筋锈蚀的速度;而钢筋一旦锈蚀又将引起体积膨胀，使裂缝进一步扩展，对结构形成更大的危害。
4)影响结构物的强度和稳定性:混凝土裂缝轻则影响建筑物的外观、正常使用和耐久性，对于严重的贯穿性裂缝则可能导致结构物的完全破坏。
2房屋建筑混凝土结构裂缝的形成原因
混凝土是一种轴心抗拉强度很低的脆性材料，混凝土构件在形成过程中，容易受到材料质量、施工工艺、施工环境等诸多因素的影响，当发生环境温度变化、地基不均匀沉降等问题时，混凝土结构很容易产生裂缝，要根本解决混凝土中裂缝问题，还是需要从混凝土裂缝的形成原因入手。混凝土结构工程中都或多或少地产生裂缝，影响了结构的耐久性和结构性能，结构产生裂缝的原因主要归纳有以下几个方面。
（1）构件设计截面尺寸不合理引起的裂缝
截面尺寸较大的混凝土构件在硬化过程中，由于截面尺寸设计不当引起较大的拉应力，从而引起两种裂缝，失水干缩形成的裂缝及温度变化引起的收缩裂缝，此外混凝土内部产生的水化热导致构件温度升高，引起内部混凝土膨胀变形而产生裂缝。
（2）施工过程中支撑体系不当产生的裂缝
由于混凝土硬化前结构跨度较大，构件截面尺寸大，施工荷载也大，造成支撑体系的承载力不足，脚手支架沉降形成裂缝；采用早拆模板施工方法时，拆模后易产生裂缝。同时，由于保留的支撑承载力不足也会产生裂缝，此类裂缝在跨中垂直梁底，下宽上窄，呈正截面受弯裂缝，两端为斜向受剪裂缝。
（3）混凝土材料本身引起的收缩裂缝
混凝土是一种混合材料，由水泥、石、砂、水所组成，各材料的物理化学性质不同，在混凝土硬化过程中掺杂了气体和水，因此混凝土在开始时便具有微观裂缝和微孔。现阶段工程多采用商品混凝土，水灰比比较小， 而产生收缩裂缝的几率增大。混凝土具有热胀冷缩的性质，当环境温度发生变化时，就会产生温度变形，由此产生附加应力，当这种应力超过混凝土的抗拉强度时，就会产生裂缝。在工程中，这类裂缝较多见，譬如现浇屋面板上的裂缝，大体积混凝土中，梁、板、柱等小块体构件收缩裂缝。混凝土收缩裂缝危害较大，尤其是暴露在大气中的构筑物，影响更大。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。
（4）张拉工艺不当产生的裂缝
由于钢筋锚固区局部受压过大，在梁端非区内产生拉剪裂缝，同时此处将会引起沿钢筋方向的纵向裂缝。施工过程中对钢筋施加的应力未达到设计值时引起拉应力而导致的裂缝。
(5)混凝土材料及配合比
材料质量引起的裂缝较常见的原因是水泥、砂、石子等质量不合格。若工程上用了这些不合格的材料，轻则蜂窝麻面，重则导致“豆腐渣工程”，所以必须严把材料的质量关。
配合比设计不但直接影响混凝土的抗拉强度，也是造成混凝土开裂不可忽视的原因。配合比不当指水泥用量过大，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%，混凝土收缩增加5%；水泥用量不变时，用水量每增加10%，混凝土强度降低20%；混凝土与钢筋的粘结力降低10%。
3裂缝控制及补强加固方法
3．1裂缝修补方法
1)表面封缝法。
当裂缝较小(文献要求小于0．2 mm)时，而且裂缝线细、条纹多时，可在裂缝表面上涂防护膜(分部分涂复和全部涂复两种方法)，以提高其防水性及耐久性。通常使用弹性防水材料环氧树脂浆液或水泥浆液进行封闭。当裂缝细而深时，宜用甲基丙稀酸脂或低粘度环氧浆液灌注。施工时先用钢丝刷将混凝土表面打毛，清除表面污物及附着物，用水冲洗后令其充分干燥。之后，用塑状树脂或环氧胶泥充填混凝土表面气孔，再用适当修补材料涂复裂缝部分。
2)凿槽充填。
这是一种适合于修补较宽裂缝(0．5 mm以上)的方法。具体做法是沿裂缝处凿开混凝土，并在该处充填修补材料。具体实施时又因钢筋是否腐蚀而不同。当钢筋未腐蚀时，沿裂缝处以大约10 mm的宽度将混凝土凿成U形或V形槽，在开槽部位充填密闭材料(见图1)，
充填密闭材料可使用水泥砂浆、环氧砂浆等。如果裂缝下的钢筋已经锈蚀，则开槽时务必开到钢筋锈蚀位置，然后对钢筋锈蚀部位除锈，之后，再清洗干净并干燥，最后用充填材料充填，对锈蚀钢筋的除锈工作一定要做到细致彻底，否则，修补失效，钢筋锈蚀加剧。
3)灌浆。在裂缝中注入环氧树脂浆液、甲基丙稀酸浆液或水泥浆，旨在提高结构物的防水性和耐久性。适用于修补混凝土结构出现的裂缝，对于承载力不足引起的裂缝除采用本方法外，还采取补强加固措施。对于使用的灌浆材料要符合下列要求:
a．浆液粘度小，可灌性好。
b．浆液固化后收缩性小，抗渗性好。
c．浆液固化后的抗压、拉强度高，有较高的粘结强度。
d．浆液固化时间可根据现场条件(温度、湿度)调节，灌浆工艺简单。
e．浆液应为无毒或低毒材料。通常使用的浆液分为化学浆液和水泥浆液。化学浆液主要有环氧类和甲基丙稀酸类。在具体使用中，要根据不同工地情况在使用前进行试配，以保证可灌性，满足设计、施工要求。水泥浆和水泥砂浆也应在使用前进行试配，并检查其抗拉、压、弯强度。化学浆料适用于裂缝宽度不小于0．3 mm的裂缝，当裂缝宽度大于1．0 mm时，可用微膨胀水泥浆液修补。对于大面积缺损、蜂窝、孔洞等，宜采用1∶2水泥砂浆或不低于C20的细石混凝土进行修补。
4)修补效果的检查。
a．修补工程结束后，对以防水为目的的修补，则可通过检验已修补的裂缝是否存在漏水现象来确认。
b．对于恢复耐久性为目的的修补，就不易确认修补效果。对于具体的工程，可使用压入气体检漏法或在不影响使用性前提下，在灌浆部位采用小直径取芯样检查法。
3．2裂缝补强加固方法
裂缝的补强加固旨在恢复因开裂或开裂后钢筋锈蚀截面积减小而降低的混凝土结构物的承载力。就目前而言，国内外常用的补强加固方法除上述灌浆加固外，还有加大截面加固法、外包钢加固法、预应力加固法和增设杆件加固法四大类。
1)外包钢加固法。将钢板粘贴在混凝土表面，特别是受拉侧表面，使之与原结构一体化，提高结构承载力的一种方法。外包钢加固法根据施工工艺和钢板与混凝土间粘连牢固度的不同又分为湿式外包钢加固和干式外包钢加固。外包钢加固效果关键在于粘结剂的使用，因此要选择可靠的粘结强度和抗拉、压强度高、耐老化性好的粘结剂(如JGN结构胶等)。
2)加大截面加固法。
在已有构件基础上，补浇混凝土，以增强构件的承载力。在施工过程中，关键要处理好新、老混凝土接触面的粘结，以确保二者协调工作，保持一体。
3)预应力加固法。借助于外加预应力减少构件中产生的拉应力的一种加固方法。它不但可以使裂缝闭合，还可以给结构施加压应力，以增加结构物的承载力及刚度，减小裂缝宽度。
4)增设杆件加固法。在已有的梁、柱、板等处增设杆件来增强结构承载力或改变结构物的传力路径以增强其承载力的一种方法。在具体应用中应按被加固梁板在增设支点加固时是否有预加支承力的两种情况考虑，对于有预加力时，支承预加力可视作外力计算。
4 结 语
裂缝对结构的使用性能、耐久性能等均会产生一定的影响，针对结构中的裂缝发生、发展情况采用不同的修補加固方法，使结构达到预期的使用年限及功能要求。
参考文献:
[1] 姜国兴.关于房屋建筑中的墙体裂缝对策研究[J]. 中小企业管理与科技(上旬刊). 2008(10)
[2] 陈金水.房屋建筑墙体裂缝成因及控制措施探讨[J]. 中小企业管理与科技(上旬刊). 2010(08)
[3] 李刚.房屋建筑墙体裂缝成因及控制措施探讨[J]. 现代商贸工业. 2009(06)
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。