裂缝加固：18512175538姚经理

1  混凝土开裂的主要形式

1.1  混凝土板的开裂形式    

混凝土板的早期裂缝(24小时以内)是在失水和塑性沉降的共同作用下而形成的。以失水为主的裂缝一般是不规则的龟裂；以塑性沉降为主的混凝土裂缝多与钢筋的走向一致，但规律性不强。

1.2  混凝土墙体的开裂形式

    由收缩导致的混凝土墙体开裂以竖向开裂为主，开裂比较有规律性，裂缝的走向多与竖向钢筋的位置基本一致。

2  裂缝的成因

混凝土的“非受力裂缝”是由于复杂因素作用下混凝土表面所产生的拉应力引起的，普通混凝土与高性能混凝土的开裂的机理也有所不同。所以，要考察混凝土开裂的原因，应主要从以下几个方面人手。

2.1  设计方面

    为了满足泵送施工的需要，混凝土必须是大流动性的。而加入了各种外加剂和矿物掺合料的大流动性混凝土，其体积稳定性往往较差，主要表现为收缩较大。设计部门在设计楼板、墙体等表面系数较大的部位时，如果对大流动性混凝土的具体特点缺乏足够的认识，往往导致混凝土发生不应有的开裂。在原有普通混凝土结构配筋量的基础上适当提高是有必要的。这与修订的《钢筋混凝土结构设计规范》的指导思想是一致的。

2.2  原材料与配合比方面

    混凝土的工厂化、规模化生产使混凝土的质量得到了基本的保证，但也不排除个别情况下，原材料质量不合格，混凝土配合比不合理，配合比失控等情况。主要表现为砂、石原材料含泥量超标，砂率或胶结料用量过大，外加剂质量不合格，和天气炎热或运输距离过长使混凝土无法泵送而人为加水。由此造成的混凝土质量不均匀可能成为混凝土开裂的原因之一。但随着市场机制的作用下，质量意识的不断提高，原材料和配合比的原因将不是混凝土开裂的主要原因。

2.3  施工方面

    混凝土的早期失水收缩裂缝是混凝土开裂的主要形式之一。在混凝土大量施工的季节一般气温较高，混凝土失水较快，再加上我国北方地区，相对湿度较低，使混凝土的失水进一步加剧。在我国北方地区，即使在气温较低，在干燥的气候条件下，表面失水仍然是不可忽视的。由于施工的需要，混凝土的凝结时间往往较长，这无疑延长了混凝土的失水时间，在气温高、湿度小、风速大的情况下，即使有覆盖措施，但在对混凝土实施覆盖之前，裂纹就已经产生了。

2.4  混凝土自身的原因

    在工程实践中我们不难发现，即使在设计及混凝土配比合理，施工管理严谨的情况下，混凝土特别是高性能混凝土开裂仍然时有发生。这主要与混凝土自身的性质有关。

    收缩是混凝土固有的变形性质。普通混凝土的开裂机理已为人们所认识，随着近几年高性能混凝土在工程中应用的不断增多，混凝土结构开裂的现象也在不断增多。本应具有高体积稳定性的高性能混凝土其早期的收缩要比普通混凝土大得多，因此在分析高性能混凝土开裂的原因时，应考虑高性能混凝土区别于普通混凝土的结构特征。

    在不考虑外界因素条件下，混凝土在凝结、硬化的过程中，由于化学和干燥作用同样也使混凝土的体积产生收缩，即化学收缩和自收缩。化学收缩是指水化产物的**体积小于未水化之前水的体积和未水化水泥的体积之和。自收缩是指水泥基胶结材料在水泥初凝后，恒温恒重下产生的宏观体积降低。前者是在有足够水供应的情况下产生的，而后者是在没有充足水分供应情况下观察到的宏观体积变化。化学收缩与胶结料和水的量有关，胶结料用量和水灰比越大，化学收缩必然越大。而自收缩目前比较统一的解释是混凝土内部的白干燥作用引起的。所谓白干燥并非是由于外部环境相对湿度的影响而引起的材料的干燥脱水，而是随着水化反应的不断进行，混凝土内部结构微细孔中的自由水量出现相对不足，使孔中水的饱和蒸汽压降低，即混凝土的相对湿度降低。白干燥的结果是毛细孔中的水由饱和状态变为不饱和状态，弯月面的存在使水泥石受负压而产生体积收缩。

    近年来，高强和高性能混凝土在工程中得到了日益普遍的应用，加入超塑化剂以降低水灰比和加入较多的活性混合材是配制高性能混凝土的主要手段。低水灰比和活性混凝土材的大量掺入，使高性能混凝土的硬化特点与内部结构与普通混凝土有了很大的差异，致使高性能混凝土产生较大的自收缩。表现在：

    (1)高性能混凝土有较小的水胶比。随着水化反应的进行，硬化水泥浆体内的自由水量迅速减少，毛细管中的水分也被逐步吸收减少。这样，高性能混凝土中水泥浆体的白干燥作用要比普通混凝土中的这一作用要强烈。

    (2)  由于在高性能混凝土中掺入了较大量的细颗粒活性混合材，减少了混凝土泌水现象也使混凝土更加密实。其结果是外部养护用水很难进入混凝土内部，大大阻碍了外部养护用水对内部混凝土的养护作用。因此在工程中，即使混凝土表面经常保持湿润，甚至长期浸泡于水中，开裂现象也难以完全避免。

    对普通混凝土来说，掺入膨胀剂是补尝收缩的有效措施，而对高性能混凝土来说，由于水灰比较低，外部养护用水又很难进入混凝土内部，在缺水状态下的膨胀剂很难发挥其应有的膨胀作用。因此在实际工程中，即使加入了足量的质量合格的膨胀剂，混凝土开裂仍然难以避免。

3  裂缝的修补措施

在混凝土强度合格的前提下，混凝土裂缝修补的常见方法：

3.1  树脂灌注法 

环氧树脂是**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**水平的YJ—自动压力灌浆技术是树脂灌注法的**佳工法之一。 

3.2  聚合物浸入法 

A  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堤围，使树脂溢于裂缝表面。 

B  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。 

3.3  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形钉”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。 

3.4  表面封闭法 

这是**简单和**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。 

3.5  灌浆法 

A  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。 

B  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。 

3.6  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。 

3.7  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。 

3.8  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。 

3.9  附加钢筋法 

A  普通钢筋**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。 

B  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。 

3.10  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。 

3.11  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。 

3.12  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，**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。 

3.13  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。