混凝土结构裂缝诊断与修复技术探讨

混凝土结构裂缝诊断与修复技术探讨

陈江杰

陕西建工第十一建设集团有限公司 陕西 咸阳 710000

摘要：混凝土材料在各类工程建筑中都极为常见，然而其本身作为一种脆性材料，却缺乏足够的抗弯与抗压性能，并且极易受到自身收缩特性的影响。此时一旦受到外界环境因素干扰，便会导致混凝土结构出现裂缝，进而严重影响了材料的使用性能。因此混凝土结构的裂缝预防问题，一直是施工过程中需要重点关注的对象。基于此，本文探讨了混凝土结构裂缝的成因及修复技术和处理方法。成因方面，塑性收缩、干湿性和腐蚀性是主要原因。修复和处理方法方面，修补法、加固法和灌浆法被广泛应用。通过严格把控材料质量、做好施工裂缝修复工作、控制温湿度、加强养护和结构设计与监管，可以预防裂缝的产生，提高混凝土结构的质量和耐久性。

关键词：混凝土结构；裂缝成因；修复技术；处理

引言

在建筑工程施工中，混凝土结构裂缝的成因及修复处理是与建筑技术的不断进步密切相关的重要议题。随着时代的变迁，我国房屋建设进入了大规模发展的时期，工期紧张、质量要求提高等背景下，混凝土结构裂缝成因问题凸显，修复技术和处理方法显得尤为重要。

1 混凝土结构特性概述

混凝土，作为一种常见的建筑材料，是由水泥、骨料（如沙子和石子）以及适量的水混合而成的坚固结构。将这些材料混合后，经过适当的施工工艺，形成了一种具备出色耐久性和多功能性的材料。混凝土的主要特点之一是其坚固耐用，通过水泥和骨料的巧妙组合，混凝土形成了一种坚硬的结构，能够抵御时间和自然力量的侵蚀。混凝土具有很好的可塑性，可以根据设计需要塑造各种形状和尺寸。通过精心的混合设计和施工技术，这种特性使得混凝土能够适应各种形状和结构需求，从简单的房屋到复杂的桥梁和隧道。混凝土组成中含有水分，当遭受高温时，混凝土能够吸收热量并保持结构的稳定。这一特性使得混凝土成为建筑物中重要的火灾防护材料，提供了可靠的逃生通道和保护屏障。混凝土密实的结构可以有效地隔离声音和温度的传导，创造出宜人的室内环境。这不仅提高了居住和工作的质量，也有助于节约能源和减少环境污染。在房建施工过程中，混凝土通常以预制构件或现场浇筑的形式使用。预制构件是在工厂中预先制作好的混凝土构件，然后运送到现场进行安装。而现场浇筑则是在施工现场进行混凝土的浇筑和成型。无论是哪种方式，混凝土都需要经过充分的设计、施工和养护过程，以确保其质量和性能。

而混凝土作为房建工程的主要施工材料，但是受限于材料以及施工设计等方面因素的影响，导致混凝土结构内外时常会出现深浅不一的裂缝现象，严重影响了建筑工程质量。

2 混凝土结构产生裂缝的原因

2.1 塑性收缩裂缝

在建筑施工中，塑性收缩裂缝是由于混凝土在硬化过程中发生体积收缩而引起的。当混凝土中的水泥与水发生反应形成胶凝体时，水分逐渐蒸发，导致混凝土体积收缩。这种体积收缩称为塑性收缩，是混凝土中固有的性质。塑性收缩裂缝主要出现在混凝土表面，其特征是较细且延伸在较长的距离上。塑性收缩裂缝的形成受多种因素影响，混凝土的配合比会对塑性收缩裂缝的发生产生影响。水泥含量较高、骨料粒径较小或使用了过量的混凝土掺合料，混凝土的收缩性将增大，从而增加了出现裂缝的风险。此外，混凝土的体积和几何形状也会对塑性收缩裂缝产生影响。较大体积的混凝土构件由于体积收缩程度较大，因此更容易出现裂缝。而细长的构件由于受到边界限制，可能会发生较大程度的收缩，从而引发裂缝的产生。

2.2 干湿性裂缝

在建筑施工中，干湿性裂缝是由于混凝土在干燥和潮湿环境交替作用下产生的收缩和膨胀引起的。这种裂缝通常在混凝土表面或近表面形成，其特征是较细而呈不规则形状。干湿性裂缝的形成与混凝土的吸湿和干燥过程有关。当混凝土暴露在潮湿环境中时，会吸湿并发生膨胀。水分的渗透使混凝土体积增大，从而施加压力并引起应力集中。随着混凝土表面干燥，水分逐渐蒸发，导致混凝土体积收缩。这种湿润与干燥的交替作用会产生内部应力，最终导致裂缝的形成。干湿性裂缝的形成还与混凝土的材料特性有关，混凝土的配合比、水灰比和养护措施等因素会影响其吸湿和干燥的速度。高水灰比的混凝土吸湿性较高，而干燥后的收缩性也更显著，增加了干湿性裂缝的发生风险。环境条件也是干湿性裂缝产生的重要因素，干燥环境和高温天气会加速混凝土的水分蒸发，导致更快的干燥收缩。而潮湿环境和低温天气则使混凝土吸湿速度加快，引起膨胀应力的积累。

3 混凝土结构裂缝的修复技术和处理方法

3.1 修补法

修补法旨在修复已经形成的裂缝，使其恢复原有的结构完整性和功能。修补裂缝先清除裂缝周围的松散物质和污垢，确保修补材料能够牢固地附着在混凝土表面。随后，使用钢刷或高压水枪清洗裂缝，将其清理至坚实的混凝土基底，以便后续的修补工作。根据裂缝的类型和程度，选择聚合物修补材料、环氧树脂修补材料和水泥砂浆等适当的修补材料。这些修补材料具有良好的附着性和耐久性，能够有效地填充裂缝并与原混凝土结构形成一体化。在进行修补前，要将修补材料与适量的水或搅拌液混合均匀，以获得理想的浆状状态。再使用刮板、填缝刀或注射器等工具将修补材料填充至裂缝中。对于较大的裂缝，可以采用层层填充的方法，确保修补材料充分填满整个裂缝。

3.2 加固法

加固法修复技术通过引入额外的加固材料和构件，提高结构的强度和稳定性。该方法适用于裂缝较大或对结构安全性有重要影响的情况。先对裂缝进行全面评估，并确定裂缝的性质、尺寸和对结构的影响程度。有助于制定合理的加固方案，确保加固的有效性和可持续性。根据设计要求和裂缝特点选择包括钢筋、纤维材料和碳纤维增强聚合物等适当的加固材料。材料的选择要综合考虑其强度、耐久性和与混凝土的相容性。在施工前，进行必要的准备工作。清理裂缝区域，修复混凝土表面，确保施工区域的清洁和粘接条件的优化。根据加固方案，进行钢筋的焊接、预埋纤维材料的安装或CFRP的粘贴等加固施工。加固材料必须正确安装，与混凝土结构牢固连接。在施工过程中，进行严格的质量控制。确保加固材料的质量符合要求，施工质量达到设计标准。可借助超声波检测、振动测试等非破坏性检测方法，监测加固效果和结构的安全性能。加固法的优点在于提升混凝土结构的整体承载能力和耐久性，不仅修复了裂缝，还增强了结构的抗拉强度和抗剪强度，提高了建筑物的安全性能和使用寿命。

3.3 灌浆法

灌浆法修复技术通过灌浆填充和密封裂缝，恢复结构的完整性和强度。灌浆法是对裂缝进行仔细评估和分析，确定裂缝的类型、长度和宽度，以及评估其对结构的影响。通过了解裂缝的原因和特性，选择适合的灌浆材料和方法。灌浆材料通常包括聚氨酯、环氧树脂或水泥浆料。根据裂缝的大小和性质，选择合适的灌浆材料进行注入和填充。灌浆材料具有良好的黏结性能和抗渗透性，可以填充裂缝并与原混凝土结构形成一体。灌浆的方法根据裂缝的特点而定。对于较窄的裂缝，采用低压注浆或喷射灌浆的方法进行灌浆。使用特殊的灌浆设备和工艺，在裂缝内注入灌浆材料，并填充整个裂缝。对于较宽的裂缝，要先进行裂缝扩宽和清理，然后再进行灌浆。在进行灌浆时，确保施工符合相应的规范和技术要求。准确控制灌浆材料的比例、温度和施工速度，以确保灌浆材料充分填充裂缝，并达到预期的效果。需要注意的是，灌浆法适用于中小规模的表面裂缝和结构性裂缝。对于较大和严重的裂缝，采用其他更复杂的加固和修复方法。

3.4 修复技术应用

不同裂缝宽度的裂缝应采用不同的方式来处理，传统的裂缝修复一般运用表层修补、涂膜封闭、静压注射、压力注浆法的方式进行裂缝修复。由于在修复时混凝土裂缝内侧的混凝土已经老化，传统裂缝修复工艺难以使修复浆液与裂缝内侧的混凝土完成黏合，修复后的裂缝一段时间后容易二次开裂，对于建筑和桥梁上特殊位置的小裂缝，现有的裂缝修复装置注浆的时候不易控制浆量，容易造成建筑物外表面不够美观，若使用大型设备进行修补，势必造成资源的浪费，增加了施工的成本。因此，一定要认真处理，以保证建筑物整体和构件的安全。混凝土结构裂缝修复技术的应用如图1 所示。

图1 混凝土结构裂缝修复技术

（1）表面处理法（包括表面涂抹和表面贴补法）：涂抹适用于细而浅的裂缝，深度未达到钢筋表面的发丝裂缝；表面贴补（土工膜或其他防水片）适用于混凝土表面有较大面积的蜂窝麻面等。（2）填充法：适用于宽度＜0.3mm，深度较浅的裂缝，且用灌浆法很难达到效果的裂缝。采用修补材料加固直接填充裂缝，可采取开V 型槽，作填充处理。施工简单，费用低。（3）灌浆法：通过压力进行注浆处理混凝土结构裂缝。应用范围广，从细微裂缝到大裂缝均可适用，处理效果好。应待结构基本稳定和混凝土达到设计强度后进行注浆。注浆普通裂缝宜选用聚氨酯、甲丙烯酸盐等。注浆补强加固的结构裂缝宜选用改性环氧树脂、超细水泥等。（4）结构补强法：包括断面补强法、锚固补强法、预应力法等。对因超负荷载产生的裂缝、裂缝长时间不处理导致的混凝土耐久性降低、火灾造成的裂缝等可采取结构补强法。

为了解决技术难点，在现有裂缝修补设备基础上进行改良，目前有一种裂缝修复装置，灵活性较强，方便修复内径较小的裂缝不会造成建筑物外表面不够美观，能够对物料进行加热，使物料能够一直处于合适的温度，能与裂缝内侧混凝土更好地黏合，具有一定的工程应用价值。新型设备如图1所示。

图1 裂缝修复装置示意图

1—装置放置架；2—底座；3—支撑架体；4—滚轮；5—物料筒安装座；6—放置凹槽；7—隔热垫；8—物料筒；9—温度感应器；10—筒体；11—恒温层；12—隔热层；13—手持把；14—供电装置；15—导线；16—注料口；17—封闭盖；18—通孔；19—软管；20—阀门控制区；21—加料嘴；22—开关阀门。

实施流程：首先熟悉图纸，进行裂缝描述和裂缝处理，清理现场，安装设备如图1，物料从注料口16放入物料筒8，供电装置14、温度感应器9、恒温层11 可以对物料进行加热，使物料一直保持合适的温度，且不易凝固，通过打开阀门控制区20、开关阀门22，物料从软管19 与加料嘴21 输出进行裂缝修复，进行质量检查，表面修饰，场地清理。

4 混凝土结构出现裂缝的预防措施

4.1 严格把控材料质量

在房建施工中，确保材料的高质量可以减少裂缝形成的风险，并提高混凝土结构的耐久性和稳定性。选用符合标准要求的优质水泥，确保其成分和性能稳定。通过严格把控材料配比，可以提高混凝土的强度和抗裂性能。使用清洁、无污染的水源，避免含有过多盐分或其他有害物质的水。低质量的水可能影响混凝土的凝结和强度发展，导致裂缝的形成[4]。使用合适的骨料，确保其质量符合规范要求，可以提高混凝土的强度和稳定性。骨料中不应含有过多的杂质、土壤或含有化学有害物质，导致混凝土的不均匀性和脆弱性，增加裂缝的风险。建立科学的质量控制流程，监测材料的生产和供应过程，确保材料的一致性和合规性。进行必要的材料检测和试验，确保材料符合设计要求，并满足混凝土结构的强度和耐久性要求。

4.2 做好施工裂缝修复工作

在施工前，进行充分的工程设计和技术分析。确保设计符合规范，荷载合理分配，以避免结构受力不均导致的裂缝问题。优质的混凝土和钢筋能够提供更好的强度和韧性，从而减少裂缝的产生。在施工过程中密切监控和检查混凝土结构，特别是在关键部位和容易发生裂缝的区域。通过及时发现和识别裂缝，采取合适的修复措施，防止其进一步发展。根据裂缝的类型、宽度和深度，选择聚合物修补材料、水泥砂浆或混凝土修补材料等合适的修复材料。同时，根据裂缝的情况，选择填充、注浆或粘贴补强等合适的修复方法。在进行修复工作时，要确保施工操作规范，按照要求进行材料的配比和施工工艺。修复材料应与原混凝土结构良好黏结，并保证修复区域的外观和质感与周围一致。修复后的裂缝区域需要进行适当的养护，以促进修复材料的固化和强度发展。养护措施有湿润保护、覆盖保温或加强养护等，具体根据修复材料和施工要求来确定。

4.3 混凝土温度和湿度方面的控制技术

合理的控制技术，可以减少混凝土的收缩和膨胀，降低裂缝的风险，并提高混凝土结构的质量和耐久性。在施工过程中，根据气候条件和混凝土的特性，采取措施降低混凝土的温度。在高温天气下，要避免直接阳光照射砂石材料。高温会导致混凝土的温度升高，从而增加了混凝土的收缩和开裂的风险。使用遮挡物或遮蔽网，可以减少砂石的温度升高，保持混凝土的温度在适宜范围内。还可以采用冰水搅拌砂石的方法，有效降低砂石的温度，以确保混凝土材料的使用温度符合要求。在施工过程中，使用湿润的抹灰材料或喷水保湿，以保持混凝土表面的湿润状态。在混凝土养护期间，定期进行充分的湿润养护，以确保混凝土能持久保持湿润状态。在大型混凝土结构的施工中，可以采取分段浇筑的方式，控制浇筑的面积和厚度，以减缓混凝土的温度上升和干燥速度。适当控制浇注速度，避免过快或过慢地浇注，确保混凝土的均匀性和稳定性。需要注意的是，混凝土温度和湿度的控制技术需要根据具体工程和环境条件进行合理地调整和应用。在施工过程中，应密切监测和记录混凝土的温度和湿度，并根据实际情况进行相应的调整和控制。

4.4 切实加强混凝土的养护工作

通过有效的养护工作，可以提高混凝土的强度和耐久性，减少裂缝的形成和扩展。养护工作应在浇筑混凝土后立即开始，及时施行养护措施有助于防止混凝土的早期干燥和收缩。覆盖保湿膜或湿棉被等材料，以防止水分过早蒸发。保持混凝土表面湿润，有利于混凝土的充分凝结和强度发展。根据混凝土的特性和施工环境，确定合适的养护期，并确保养护工作持续进行。养护期间要避免强烈的日晒、风力和极端温度变化等不利条件的影响。定期对混凝土进行检查，发现问题及时采取措施修复。保持适当的湿润状态有助于混凝土的强度和稳定性。根据施工环境和混凝土的要求，适时进行喷水、覆盖湿布或采取保湿剂等措施，以确保混凝土的充分湿润。建立科学的养护记录和检查制度，确保养护工作按照要求进行。培训施工人员，提高其对养护工作重要性的认识，并加强团队合作，共同落实养护措施。

5 结语

未来，随着科技的不断进步和建筑工艺的创新，房建施工中混凝土结构裂缝的成因将得到更加精准地预测和控制。无人机、人工智能和传感器技术的广泛应用，将使施工过程更加高效和安全。同时，新型材料的研发和使用将进一步提升混凝土的耐久性和抗裂性能。有理由相信，房建施工中混凝土结构裂缝问题将得到有效解决，建筑质量将得到更大保障，为城市的可持续发展提供坚实的基础。

参考文献：

[1]彭彪,庞文阳,辛星.房建施工中混凝土结构出现裂缝的原因及预防措施[J].中国建筑装饰装修,2022(23):129-131.

[2]刘发根.房建工程中混凝土结构裂缝成因及防范措施[J].四川建材,2021,47(11):154-155.

[3]张利平.房建施工中混凝土结构出现裂缝的原因及预防[J].中国住宅设施,2020(2):125-126.

[4]程明.房建施工中混凝土结构裂缝成因及处理对策分析[J].江西建材,2019(9):97,99.

[5]闫丙雷.房建施工中混凝土结构裂缝成因及处理对策[J].工程技术研究,2019,4(7):95-96.