混凝土裂缝的判定及处理依据规范

1、GB50204-2015混凝土结构工程施工质量验收规范

2、混凝土结构设计规范GB50010-2010

3、GB50367-2013混凝土结构加固设计规范

4、混凝土结构工程施工规范 GB50666-2011

混凝土裂缝及其修复

混凝土裂缝是混凝土结构的主要病害之一 , 是一个相当普遍的技术问题, 工程的破坏与倒塌, 地下结构的渗漏, 都与混凝土结构裂缝发展有关。混凝土结构裂缝会对混凝土结构产生以下主要影响: 钢筋锈蚀, 降低结构的 耐久性; 降低结构的抗渗性, 甚至造成渗漏;降低结构的刚度, 增大变形; 加快混凝土 结构碳化剥落, 降低结构抗疲劳能力; 混凝土结构冻融破坏; 裂缝的显现发展, 使人在心理上产生不安全感。

混凝土裂缝类型及形成原因

一、结构性裂缝

二、非结构性裂缝：塑性收缩裂缝

干缩裂缝

温度裂缝

沉降裂缝

化学反应引起裂缝

结构性裂缝

在正常荷载条件下, 由于结构承载力不够, 混凝土结构出现裂缝, 这种裂缝方向一般都与结构的最大拉应力方向垂直。

( 1) 混凝土强度不够引起的开裂

由于设计、 施工等原因, 或者结构荷载增加, 混凝土结构强度不能满足使用要求, 造成混凝土结构出现裂缝。

( 2) 结构刚度不够引起的裂缝

混凝土结构刚度低, 变形量大, 结构的过大变形, 必然产生相对应的裂缝。影响混凝土结构刚度的因素很多, 其中混凝土结构的截面尺寸对结构刚度影响最大。

( 3) 配筋率低引起的裂缝

一般的受拉钢筋混凝土结构, 在拉应力作用下, 混凝土首先开裂退出工作, 钢筋承担全部拉力, 当混凝土结构配筋率低时, 因抗拉力不够, 结构变形增大, 加剧

混凝土结构开裂。

( 4) 钢筋锚固长度不够引起开裂

受拉筋必须有足够的锚固长度, 否则粘接力不够,产生钢筋滑移裂缝。

( 5) 预应力张拉引起的裂缝

在混凝土结构施工完后, 进行后张拉施工, 由于施工顺序不对, 在混凝土结构内部产生附加弯矩, 造成结构出现裂缝。例如上海某工地, 混凝土楼板为现浇后张楼板, 楼板施工完后未发现有裂缝, 当张拉完后, 在楼板表面出现了与张力方向垂直的裂缝。

非结构性裂缝

非结构性裂缝是混凝土结构的主要裂缝, 约占混凝土结构裂缝的 80% , 其形成的原因比 较复杂, 主要有以下几种。

(一)塑性收缩裂缝

塑性收缩是指混凝土在凝结之前，表面因失水较快而产生的收缩。塑性收缩裂缝多在新浇筑并暴露于空气中在结构件表面出现，形状很不规则多呈中间宽，两端细且长短不一，互不连贯状态，一般长20-30cm，较长的裂缝可达2-3m，宽1-5mm，类似干燥的泥浆面。

主要原因分析:

1．混凝土浇筑后，受高温或较大风力的影响，表面没有及时覆盖，混凝土表面失水过快，造成毛细管中产生较大的负压而使混凝土体积急剧收缩，而此时混凝土早期强度低，不能抵抗这种变形应力而导致开裂；

2．水泥用量过多，或使用过量的粉砂；

3．混凝土水灰比过大，模板，垫层过于干燥，吸收水分太大等；

4．拌和水中杂质如盐份，腐蚀酸可加强早期开裂趋势

(二)干缩裂缝

干缩裂缝多出现在混凝土养护结束后的一段时间或是混凝土浇筑完毕后的一周左右，主要是由于混凝土内外水分蒸发程度不同而导致变形不同的结果。裂缝为表面性的平行线状或网状浅细裂缝，宽度多在0.05-0.2mm之间，其走向纵横交错，没有规律。较薄的梁，板类构件，多沿短向分布，整体性结构多发生在结构变截面处。平面裂缝多延伸到变截面部位或块体边缘，大体积混凝土在平面部位较为多见，较薄的梁板中多沿其短向分布。

主要原因分析:

1．混凝土成型后，养护不当，受到风吹日晒，表面水分散失快，体积收缩大，而内部湿度变化很小，收缩也小，因而表面收缩变形受到内部混凝土的约束，出现拉应力，引起混凝土表面开裂，相对湿度越低，水泥浆体干缩越大，干缩裂缝越易产生；

2．混凝土水灰比过大，早期养护尤其是冬季养护不符合规范；

3．混凝土经过度振捣，表面形成水泥含量较多的砂浆层；

4．混凝土构件长期露天堆放，表面湿度经常发生剧烈变化，平卧长型构件水分蒸发，产生的体积收缩受到地基或垫层的约束，而出现干缩裂缝。

(三)温度裂缝

混凝土受温度变化产生热胀冷缩,在混凝土结构内部产生温度应力, 当温度应力超过混凝土的抗拉强度时, 混凝土就会产生裂缝, 这种裂缝为温度裂缝。温度裂缝常出现在我国北方地区的建筑物中。

温度裂缝具有以下特点: 裂缝在板上时, 多为贯穿裂缝, 方向平行于结构板的短边。

主要原因分析：

1．表面温度裂缝，多由于温差较大引起的。混凝土结构构件，特别是大体积混凝土基础浇筑后，在硬化期间水泥放出大量水化热，内部温度不断上升，使混凝土表面和内部温差较大。较大的温差造成内部与外部热胀冷缩的程度不同，使混凝土表面产生一定的拉应力(当混凝土本身温差达到25℃-26℃时，混凝土内便会产生大致在10MPa左右的拉应力)，从而产生较大的降温收缩，而此时混凝土早期抗拉强度较低，当拉应力超过混凝土的抗拉强度极限时，混凝土表面就会产生裂缝。由于这种温差仅在表面处较大，离开表面就很快减弱，故通常在混凝土表面较浅的范围内产生；

2．深进的和贯穿的温度裂缝多由于结构降温差较大，受到外界的约束而引起的，当大体积混凝土基础，墙体浇筑在坚硬地基或厚大的老混凝土垫层上时，没有采取隔离层等放松约束的措施，如果混凝土浇筑时温度很高，加上水泥水化热的温升很大，使混凝土的温度很高，当混凝土降温收缩，全部或部分地受到地基，混凝土垫层或其它外部结构的约束，将会在混凝土内部出现很大的拉应力，产生降温收缩裂缝。这类裂缝较深，有时是贯穿性的，将破坏结构的整体性。

(四)沉降裂缝

地基基础在上部结构荷载作用下,当地基基础承载力不均匀或地基承载力均匀但结构在不同部位荷载差异较大, 导致地基产生不均匀沉降, 这

种不均匀沉降在结构内部产生拉应力及剪应力, 当这种拉应力及剪应力超过结构自身的抗拉及抗剪强度时, 结构就会在最薄弱的部位产生裂缝, 这种裂缝方向一般都呈 45 角, 且裂缝宽度较大。

主要原因分析：

1．结构地基土质不匀，松软，回填土不实或浸水而造成不均匀沉降所致；

2．模板刚度不足，模板支撑间距过大或支撑底部松动等，特别是在冬季，模板支撑在冻土上，冻土化冻后产生不均匀沉降，致使混凝土结构产生裂缝；

3．浇筑在斜坡上的混凝土，由于重力作用有向下流动产生裂纹。

(五)化学反应引起的裂缝

碱骨料反应裂缝和钢筋锈蚀引起的裂缝是钢筋混凝土结构中最常见的由于化学反应而引起的裂缝。碱骨料反应裂缝一般出现在混凝土结构使用期间，一旦出现很难弥补，而钢筋锈蚀引起的裂缝多为纵向裂缝，沿钢筋的位置出现。

主要原因分析：

1．混凝土拌和后会产生一些碱性离子，这些离子与某些活性骨料产生化学反应并吸收周围环境中的水而体积增大，造成混凝土酥松，膨胀开裂，产生碱骨料反应裂缝；

2．由于混凝土浇筑，振捣不良或者是钢筋保护层较薄，有害物质进入混凝土使钢筋产生锈蚀，锈蚀的钢筋体积膨胀，导致混凝土胀裂，钢筋锈蚀引起裂缝。

修复方法和手段

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。表面贴补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

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（〉0.3mm），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 灌浆法 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。 4 结构补强法 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。

主选材料——环氧树脂

定义：凡分子结构中含有环氧基团的高分子化合物物统称 为环氧树脂

性能：固化后的环氧树脂具有良好的物理化学性能，它对金属和非金属材料的表面具有优异的粘接强度，介电性能良好，变定收缩率小，制品尺寸稳定性好，硬度高，柔韧性较好，对碱及大部分溶剂稳定，因而广泛应用于国防、国民经济各部门，作浇注、浸渍、层压料、粘接剂、涂料等用途。

环氧树脂的分子结构是以分子链中含有活泼的环氧基团为其特征，环氧基团可以位于分子链的末端、中间或成环状结构。由于分子结构中含有活泼的环氧基团，使它们可与多种类型的固化剂发生交联反应而形成不熔的具有三向网状结构的高聚物。

具体实施方法

一、表面裂缝的认定

当混凝土表面出现裂缝或裂纹时，应先进行检查，测量其长度、宽度、深度。裂缝的长度、宽度可用钢尺或游标卡尺测量，深度可用塞尺测量，也可用扎丝、细竹签进行探测。

一般而言，符合以下几个条件的裂缝，可认定为表面裂缝，并按以下方法进行处理：

长度：未在构件任一方向或任一面上形成贯通裂缝。

深度：未到达受力钢筋，即未超过构件钢筋保护层。

二、细微裂缝（裂纹）的处理

对于细微的裂缝或裂纹，可直接填充环氧树脂进行处理。方法是用医用注射器吸入环氧树脂，然后将针管从裂缝一端插入裂缝至裂缝底部，推动注射器将环氧树脂注入裂缝，当裂缝另一端及裂缝上口有环氧树脂溢出，表明环氧树脂已充满裂缝，处理完成。由于注射器容量有限，对于较长的裂缝需要多次重复此过程，但应注意每次插入针管的位置不能超过已填充环氧树脂的位置，宜稍后于该位置，以避免出现漏填。

三、对于较大裂缝的处理

较大的裂缝应先凿开进行检测，确认其对构件受力无危害后方可按本法处理。

1、将裂缝完全凿开，剔除松散混凝土至露出碎石棱角，并将裂缝横截面修整成“V”形。

2、用压缩空气吹干净裂缝中的粉尘等物，如混凝土构件较干燥，则需进行预湿。进行处理前须保证裂缝内干净、表面湿润而无积水。

3、配制环氧树脂水泥浆。将环氧树脂与水泥按1：1的比例进行混合并搅拌均匀。应尽量选用与构件混凝土所用水泥相同的水泥，以便获得更好的结合效果。水泥浆一定要搅拌均匀，不得出现块状或粒状的水泥。

4、将环氧树脂水泥浆（砂浆）倒入裂缝至高出裂缝表面1～2cm，并用细钢筋捣实。捣实后的环氧树脂水泥浆（砂浆）宜稍高出裂缝表面，且超出裂缝宽度适当距离。

5、待环氧树脂水泥浆（砂浆）初凝后加以覆盖，并参照混凝土养护方法进行养护，保持其表面湿润、温度适宜。

6、约7日后，环氧树脂水泥浆（砂浆）已基本达到强度，即可用磨光机对修补部分进行打磨，使其与构件表面同高，保证构件表面平整。

混凝土裂纹处理新技术

硅化剂产品由“催化剂”和“硅化剂”两部分组成，均是透明的液体材料，具有优异的渗透性。当硅化剂应用于混凝土时，它通过毛细孔管、微细裂缝，渗透深入到混凝土中，与水发生反应，催化剂快速推进该反应，生成一种玻璃样硅胶粘合剂，两周后完全硬化，形成以无机材料为主的晶状物，堵塞内部孔隙和裂缝，并成为混凝土系统的一部分。

硅化剂使用方法 硅化剂产品的使用，分为表面涂装法、灌注法两种。 2.1 基层处理硅化剂使用前，必须对基层混凝土表面进行预处理。除去表面上的浮灰、水泥净浆、聚合物水泥砂浆、油垢、脱模剂等物，并用水冲洗干净；对于基层上的起壳、分层等疏松部位，应将其铲除；蜂窝、麻面、大于0.3㎜的裂缝等缺陷，应先按相关工艺进行修补。

2 表面涂装法 1）在混凝土处理部位，使用低压喷雾器或刷子等，先喷涂或刷涂“催化剂”2～3道，必须使被涂表面饱和溢流，每道用量：125g∕m2～150 g∕m2，每道间隔时间1～3小时。 2）待表干后，使用相同工艺，再喷涂或刷涂“硅化剂”2～3道，必须使被涂表面饱和溢流，每道用量：125 g∕m2～200 g∕m2，每道间隔时间1～2小时。 3）表面涂装完成后，养护两个星期。

3 灌注法 对微细裂缝（≤0.3mm），确定灌浆范围，用透明胶带纸封闭裂缝，每隔3～5cm用针头刺出气孔，选择裂隙较宽处作为灌浆孔，插入针头用注射器将“催化剂”浆液注入，反复二遍，每道间隔时间1～3小时；然后插入针头用注射器将“硅化剂”浆液注入，反复若干遍，每道间隔时间1～2小时；待固化后祛除透明胶带纸

其他技术

混凝土仿生自愈合：内置液芯胶囊法、多孔纤维网修复法、内掺有机化合物法。