1、普通混凝土裂缝的产生原因
混凝土作为一种广泛使用的建筑材料，在日常使用中常常会遇到开裂的问题。那么，究竟是什么原因导致了混凝土裂缝的产生呢？这背后涉及到多个方面的因素。首先，可能是混凝土自身的性质所造成的影响，例如其收缩和膨胀的特性。其次，外界环境的变化，如温度和湿度的波动，也会对混凝土产生作用，从而引发裂缝。此外，施工过程中的不当操作，例如浇筑不均匀或养护不足，同样可能导致混凝土出现裂缝。最后，材料的老化以及地基的不均匀沉降等长期因素，也会逐渐显现出其对混凝土结构稳定性的影响，进而引发裂缝。
2. 荷载引发的裂缝
混凝土在承受常规静、动荷载以及次应力时，会产生各种裂缝，这些裂缝统称为荷载裂缝。它们主要分为两类：直接应力裂缝和次应力裂缝。直接应力裂缝直接由外荷载引起，而次应力裂缝则是由外荷载引发的次生应力所导致。荷载裂缝的特征会因所承受的荷载类型而有所不同，但这类裂缝通常出现在受拉区、受剪区或振动剧烈的区域。值得注意的是，如果受压区出现起皮或沿受压方向的短裂缝，这往往预示着结构已接近其承载力极限，可能是结构即将破坏的征兆，其原因多与截面尺寸偏小有关。
3. 收缩引发的裂缝
混凝土的热胀冷缩特性使其在温度发生变化时会产生变形。当这种变形受到约束，结构内便会产生应力。一旦这种应力超过了混凝土的抗拉强度，便会导致温度裂缝的产生。值得注意的是，在大跨径桥梁中，由温度应力引发的裂缝可能甚至超过活载应力。温度裂缝的一个重要特征是它会随着温度的变化而扩展或收缩。
4. 荷载引起的裂缝
在混凝土结构中，由荷载引发的裂缝也是一种常见现象。这类裂缝的产生与混凝土收缩、塑性变形等因素有关，但更多时候是由外部荷载作用导致的。在桥梁、建筑等结构中，由于车辆、人群等产生的荷载，以及结构自重等，都可能使混凝土产生超过其承受能力的应力，从而引发裂缝。这些裂缝的形态、位置和数量，都可以为工程师提供关于结构受力状态的重要信息。
为了减小荷载引起的裂缝，设计时需要充分考虑结构的承载能力，确保荷载分布均匀，避免集中荷载的作用。同时，施工时也要严格控制质量，确保混凝土达到设计要求的强度和耐久性。
5. 地基础变形导致的裂缝
当地基在竖直方向上出现不均匀沉降，或在水平方向上发生位移时，结构内部会产生额外的应力，这些应力一旦超过混凝土的抗拉强度，就会导致结构开裂。这种裂缝的形成机理与荷载引发的裂缝有所不同，但同样会对结构的完整性和耐久性造成严重影响。
6. 钢筋锈蚀导致的裂缝
若混凝土质量欠佳或保护层厚度不够，二氧化碳会侵蚀混凝土保护层，进而使钢筋周围的混凝土碱度降低。同时，若存在氯化物介入，钢筋周围的氯离子浓度会升高，这都可能导致钢筋表面氧化膜受损。随后，钢筋中的铁离子会与侵入混凝土中的氧气和水分发生锈蚀反应，其产物氢氧化铁的体积会增长至原来的2~4倍。这种体积增长会产生膨胀应力，进而导致保护层混凝土开裂、剥落，沿着钢筋纵向形成裂缝，并可能有锈迹渗透至混凝土表面。钢筋锈蚀不仅会减小其有效断面面积，削弱与混凝土的握裹力，还会降低结构承载力，并可能引发其他形式的裂缝，进一步加剧钢筋锈蚀，最终导致结构破坏。
为防止钢筋锈蚀，设计阶段需遵循规范要求，合理控制裂缝宽度，并确保足够的保护层厚度（但也要注意保护层厚度不宜过大，以免减小构件有效高度，增大受力时的裂缝宽度）。施工时则应关注混凝土的水灰比，强化振捣以确保混凝土密实性，从而防止氧气侵入。同时，必须严格控制含氯盐的外加剂使用量，特别是在沿海地区或其他存在强腐蚀性空气、地下水的区域，更应谨慎对待。
7. 冻胀导致的裂缝
当大气温度降至零度以下时，吸水饱和的混凝土会因冰冻而发生体积膨胀。由于游离水在结冰过程中体积会增长9%，因此混凝土会产生相应的膨胀应力。同时，混凝土凝胶孔中的过冷水（结冰温度低于-78度）在微观结构中会发生迁移和重分布，从而产生渗透压，进一步加剧了混凝土中的膨胀力，导致其强度降低并出现裂缝。特别是在混凝土初凝阶段受到冻害的影响最为显著，成龄后的混凝土强度可能会损失30%~50%。此外，在冬季施工过程中，若预应力孔道灌浆后未采取有效的保温措施，也可能引发沿管道方向的冻胀裂缝。
8. 施工材料质量导致的裂缝
混凝土是由水泥、砂、骨料、拌和水以及外加剂精心配置而成的。若配置过程中所采用的材料质量不符合标准，便有可能引发结构裂缝的产生。
9. 施工工艺质量引发的裂缝
在混凝土结构的整个施工流程中，包括浇筑、构件制作、模板拆除、运输、堆放、拼装以及吊装等环节，若施工工艺不当或质量不佳，都会导致各种类型的裂缝产生。这些裂缝可能出现在纵向、横向、斜向、竖向、水平方向、表面、内部深处以及贯穿整个结构，尤其对于细长薄壁结构而言，裂缝出现的几率更高。裂缝的具体位置和形态，以及其宽度，都会因产生的原因而有所不同。
接下来，我们将探讨普通混凝土裂缝的处理方法。
10、表面修复
针对不同类型的裂缝，表面修复方法有多种。常见的包括压实抹平、涂抹环氧粘结剂、喷涂水泥砂浆或细石混凝土，以及压抹环氧胶泥等。此外，还可以采用环氧树脂粘贴下班丝布来增强整体面层，或者使用钢锚栓进行缝合等。
其中，表面涂抹法适用于那些浆材难以深入、细而浅的裂缝，如深度未触及钢筋表面的发丝裂缝，或不漏水、不伸缩且已稳定的裂缝。而表面贴补法则多用于大面积漏水的情况，如蜂窝麻面等难以确定具体漏水位置或变形缝的防渗堵漏。
11、局部修复法
局部修复法主要包括充填法、预应力法，以及部分凿除后重新浇筑混凝土等方法。充填法是直接使用修补材料对裂缝进行填充，这种方法适用于较宽的裂缝修补，操作简便且成本较低。对于宽度小于0.3mm、深度较浅的裂缝，或是已存在充填物的裂缝，以及小规模的裂缝简易处理，可以采用开V型槽的方式进行填充处理。
12、水泥压力灌浆法
水泥压力灌浆法适用于缝补宽度大于或等于0.5mm的稳定裂缝。该方法具有广泛的适用性，无论是细微裂缝还是大裂缝，都能取得良好的处理效果。通过压送设备（施加0.2至0.4Mpa的压力），将专门的补缝浆液注入混凝土裂隙中，从而达到封闭裂缝的目的。这种方法虽然传统，但经过实践证明，其效果非常出色。另外，还可以利用弹性补缝器将注缝胶直接注入裂缝内，无需电力支持，操作简便且效果同样理想。
13、化学灌浆
化学灌浆技术适用于缝宽至少达到0.05mm的裂缝。它通过注入专门的化学材料，能够有效地封闭和修复这些裂缝。
14、降低结构内力
为了减少结构内力，可以采取多种方法，例如卸荷或控制荷载，设置专门的卸荷结构，增设支点或支撑，以及将简支梁改为连续梁等。这些措施有助于降低结构所承受的内力，从而增强其稳定性。
15、结构补强
针对因超荷载、长期未处理的裂缝以及火灾等导致的结构强度受损问题，可采取一系列结构补强措施。这些方法包括增加钢筋、加厚板、外包钢筋混凝土、外包钢、粘贴钢板以及采用预应力补强体系等。此外，还有断面补强法、锚固补强法及预应力法等具体技术手段。对于混凝土裂缝处理效果的检查，则可通过修补材料试验、钻心取样试验、压水试验以及压气试验等多种方法进行综合评估。
16、调整结构方案，提升整体刚度
针对框架结构中出现的裂缝问题，可以采取增设隔板深梁法等措施进行处理，以增强结构的整体刚度。
17、混凝土置换法
混凝土置换法是一种针对严重受损混凝土的行之有效的处理方式。该方法首先涉及将受损的混凝土部分彻底清除，随后填充新的混凝土或其他适宜材料。常用的置换材料包括普通混凝土、水泥砂浆，以及聚合物或改性聚合物混凝土和砂浆等。
18、电化学防护法
电化学防护法是一种通过施加电场于介质中，利用电化学作用来改变混凝土或钢筋混凝土的环境状态，从而钝化钢筋，实现防腐目的的技术。其中，阴极防护法、氯盐提取法以及碱性复原法是该领域内常用且有效的三种方法。这一方法的显著优点在于其防护效果相对不受环境因素的影响，非常适合钢筋和混凝土的长期防腐需求，无论是已裂结构还是新建结构均可适用。
190、仿生自愈合法
仿生自愈合法是一种创新的裂缝处理技术，其灵感源于生物组织对创伤的自动愈合机制。通过在混凝土中加入特选组分，如含粘结剂的液芯纤维或胶囊，该方法构建了一个智能型的仿生自愈合网络。一旦混凝土产生裂缝，这些预先埋入的纤维会分泌出愈合物质，从而促使裂缝自我修复。
201、其他处理方法
除了仿生自愈合法，还有拆除重做、改善结构使用条件、通过试验或分析论证决定是否处理等方法。
21、大体积混凝土裂缝的成因
大体积混凝土结构中，由于结构截面大、水泥用量多，水泥水化时释放的大量水化热会导致温度变化和收缩作用。这种温度收缩应力是引发钢筋混凝土裂缝的主要原因。这些裂缝可分为表面裂缝和贯通裂缝。表面裂缝是由于混凝土内外散热条件差异造成的，而贯通裂缝则是因为混凝土降温和失水收缩受到约束而产生的拉应力超过混凝土抗拉强度所致。这两种裂缝都对结构有害。
此外，高强度混凝土由于其早期收缩较大也是一个问题。这是因为高强混凝土中大量使用矿物细掺合料替代水泥，并加入高效减水剂，从而改善了混凝土的微观结构，赋予了它许多优良特性。然而，这也增加了混凝土收缩裂缝的风险。高强混凝土的收缩主要来源于干燥、温度、塑性、化学和自收缩等多种因素。通过观察混凝土初现裂纹的时间，可以初步判断裂纹的原因：塑性收缩裂纹通常在浇筑后几小时到十几小时内出现；温度收缩裂纹则在浇筑后2到10天内出现；自收缩主要发生在混凝土凝结硬化后的几天到几十天；而干燥收缩裂纹则多出现在接近1年的龄期内。
干燥收缩现象
当混凝土暴露在不饱和空气中时，其内部毛细孔和凝胶孔所吸附的水分会逐渐失去，从而引发干缩现象。值得注意的是，高性能混凝土由于其较低的孔隙率，相较于普通混凝土，其干缩率也相应较低。
2. 塑性收缩
塑性收缩是混凝土在硬化前的塑性阶段所遇到的问题。由于高强混凝土的水胶比相对较低，其自由水分含量较少。同时，矿物细掺合料对水分的反应更为敏感，导致高强混凝土几乎不泌水，使得表面失水速度更快。因此，高强混凝土相较于普通混凝土，其塑性收缩现象更容易发生。
3. 自收缩
随着水泥水化的进行，混凝土内部的相对湿度逐渐降低，这一现象被称为自干燥。自干燥使得毛细孔中的水分变得不饱和，从而产生负压，进而引发混凝土的自收缩。对于高强混凝土而言，其较低的水胶比导致自由水消耗迅速，使得孔体系中的相对湿度在早期就降至80%以下。由于高强混凝土的结构致密，外界水分难以渗入补充，这进一步加剧了混凝土的自收缩。在高强混凝土的总收缩中，自收缩与干缩几乎相当，且随着水胶比的降低，自收缩的比例会进一步增大。这与普通混凝土以干缩为主的情况截然不同，高强混凝土则以自收缩为主。
4. 温度收缩
在高强混凝土中，由于水泥用量相对较多，水化过程中产生的热量也相应增加，导致温升速率较快，通常可达到3540℃。再加上混凝土本身的初始温度，最高温度可能超过7080℃。混凝土的膨胀系数约为10×10-6/℃，当温度下降2025℃时，所产生的冷缩量约为22.5×10-4。然而，混凝土的极限拉伸值仅为1~1.5×10-4，因此冷缩往往会导致混凝土开裂。
5. 化学收缩
水泥水化过程中，虽然固相体积有所增加，但整个水泥-水体系的体积却呈现减小趋势，这主要是由于水化反应形成了许多毛细孔缝。在高强混凝土中，由于水胶比相对较小，并且掺入了矿物细掺合料，其水化程度受到一定程度的制约。因此，高强混凝土的化学收缩量通常小于普通混凝土。
当混凝土发生收缩并受到外部或内部的约束时，会产生拉应力，这有可能导致混凝土开裂。尽管高强混凝土具有较高的抗拉强度，但其弹性模量也相应较高。在相同的收缩变形下，高强混凝土会产生更高的拉应力。同时，由于高强混凝土的徐变能力较低，应力松弛量相对较小，这使得其抗裂性能相对较差。
22、大体积混凝土裂缝的判别标准
与核安全紧密相关的钢筋混凝土结构，如反应堆厂房底板、安全壳筒身及穹顶，以及汽轮机厂房的蜗壳泵等关键部位，是不允许出现裂缝的。但在实际工程中，由于诸多因素的影响，裂缝的产生往往不可避免。为了更明确地判断混凝土裂缝是否具有危害性，福清核电的多个单位（包括业主、监理、工程公司和施工单位）经过深入探讨，共同制定了混凝土裂缝的判别标准。
1、无害裂缝的标准：
当裂缝深度h满足h≤0.5H且宽度δf不超过0.3mm时，该裂缝被判定为无害。此外，若裂缝宽度δf小于或等于0.2mm且贯穿结构，则此类裂缝具有自愈性，也归为无害裂缝范畴。
2、有害裂缝的界定：
若裂缝宽度δf超过0.3mm，且为纵深裂缝或深度h超过0.5H，则此类裂缝被归类为有害。此外，若δf超过0.2mm且贯穿全截面，或裂缝对使用功能造成影响（如渗透、透气、透射线等要求），以及非贯穿但可能引起钢筋锈蚀或降低结构承载力的裂缝，也均被视为有害裂缝。
3、符号解释：
Δf——代表裂缝宽度
L——表示裂缝长度
h——指裂缝深度
H——则代表结构深度或高度
B——沿裂缝长方向的结构宽度，例如，浇筑后的沉缩所形成的塑性裂缝。
23、无害裂缝的处理方法
无害裂缝，顾名思义，是对结构安全性无显著影响的裂缝。这类裂缝的存在虽然不会直接导致结构失效，但为了美观和耐久性考虑，仍需采取适当措施进行处理。常见的无害裂缝处理方法包括表面封闭法、填充法和改性混凝土法等。这些方法旨在通过封闭裂缝、填充裂缝或改变混凝土性能等方式，来达到修复和美化结构的目的。
1、二次压面法
新浇混凝土收缩裂缝，常见于新浇筑且暴露于空气中的结构构件表面，其形成原因多样，包括塑态收缩、沉降收缩、干燥收缩、碳化收缩及凝结收缩等。此类裂缝通常宽度较窄、深度不深。针对此类裂缝，可采取二次压面法进行处理。
1）若混凝土仍保持塑性，可简单地再压抹一遍，并确保充分的养护。
2）若混凝土已硬化，需向裂缝内注入水泥浆，随后用铁抹子抹平并压实。
接下来，我们可以采用表面涂抹砂浆法来处理裂缝。首先，在裂缝周围的混凝土表面凿毛，或沿着裂缝凿成深度为15-20mm、宽度为100-200mm的凹槽，并清理干净、洒水湿润。接着，刷一层水泥净浆（或适用的界面剂），再使用1：1～2的水泥砂浆分2～3层涂抹，总厚度控制在10～20mm，并压光。如果存在渗漏水的情况，需交替涂抹水泥净浆（厚2mm）和1：2.5的水泥砂浆（厚4-5mm内可掺入1—3%的水泥重量的氯化铁防水剂），共涂抹4-5层。涂抹完成后，覆盖并洒水养护3-4小时。
3、采用环氧胶泥（或粘贴环氧玻璃布）进行表面涂抹
在涂抹前，务必确保裂缝附近的表面已清洗干净，特别是油污，可用丙酮或二甲苯擦洗。对于较宽的裂缝，建议使用环氧胶泥进行填塞，并均匀地涂刮压在裂缝表面上，其宽度控制在80-100mm范围内。若基层干燥存在困难，可选择使用环氧煤焦油胶泥。若需要粘贴环氧玻璃布，则需先对玻璃布进行脱钠和干燥处理，并根据实际情况决定是否采用一布二油或二布三油的工艺，同时要注意第二层布的周围应比下一层宽出10～15mm。
4、采用表面凿槽嵌补法进行处理
当混凝土裂缝稀少但深度较大时，可以沿着裂缝路径凿出一条V型或U型的凹槽。在凹槽内，应先将表面修整平整并彻底清洗干净，同时确保槽内干燥。接下来，可以选择在槽内嵌入刚性材料，例如水泥砂浆或环氧胶泥，也可以选择填灌柔性材料，例如聚氯乙烯胶泥或沥青油膏，以进行密封处理。在密封材料嵌入之前，需要先涂刷一层与嵌填材料相容的稀释涂料，以增强材料与混凝土表面的粘结性。具体操作方法可参考图1。
（a）常规裂缝处理
（b）渗水裂缝处理
（c）活动裂缝处理
（d）活动裂缝扩展后的情况：1—裂缝；2—水泥砂浆或环氧胶泥；3—聚氧乙烯；4—1:2.5水泥砂浆或刚性防水五层做法；5—密封材料；6—隔离缓冲区；B—槽宽；δ—裂缝活动距离
5、表面贴条法
对于那些裂缝移动范围跨越多个平面，且需要防水但不适宜凿槽修补的活裂缝，可以采用表面贴条法进行处理。具体来说，就是在裂缝上方放置一条柔性的聚丁橡胶密封条，并使用聚丁橡胶粘结剂将密封条的周边紧密地粘结在混凝土上（见图2）。这样，密封条的中部就可以随着裂缝的活动而自由移动。若裂缝较长，可以分段进行粘结，同时采用聚丁橡胶粘贴搭接的方式将各段密封条连接起来。在搭接处，应将上下压搓切成斜面，以确保搭接长度达到100mm。
在实施表面贴条法时，首先需在裂缝上方铺设一条柔性的聚丁橡胶密封条，并利用聚丁橡胶粘结剂将密封条紧密地粘附在混凝土上。这样，密封条的中部便能随裂缝的活动而自如移动。若裂缝较长，可分段进行粘结，并通过聚丁橡胶的粘贴搭接方式将各段密封条连贯起来。在搭接处，需将上下压搓切成斜面，以确保搭接长度至少为100mm。
1—裂缝
2—油毡或塑料隔离层；
3—聚丁橡胶密封条；
4—粘结剂
24、有害裂缝的处理方法
1、水泥灌浆法
在处理有害裂缝时，一种有效的方法是采用水泥灌浆法。首先，需要进行钻孔工作，钻孔应采用风钻进行，并确保孔距控制在1-1.5米之间。通常，浅孔会采用骑缝孔的设计，而孔轴线与裂缝则呈30—45度的斜角（如图3所示）。钻孔的深度应超过裂缝面0.5米以上，以确保灌浆能够充分填充裂缝。当需要设置两排或以上的钻孔时，应采用交叉或梅花形的方式进行布置，以提高灌浆的效果。
在采用水泥灌浆法处理有害裂缝时，钻孔工作至关重要。通常，钻孔会采用风钻进行，并确保孔距控制在1-1.5米之间。为了确保灌浆能充分填充裂缝，钻孔的深度应超过裂缝面0.5米以上。当需要设置多排钻孔时，应采用交叉或梅花形的方式进行布置，以进一步提升灌浆的效果。
1—裂缝，2—齐缝口，3—斜孔
在钻孔工作完成后，应进行冲洗步骤，即自上而下逐孔用水冲洗，确保钻孔内部清洁。接着是密封环节，将裂缝表面涂抹上1：1～2的水泥砂浆或环氧胶泥，以增强裂缝的封闭性。随后是埋管步骤，选用ø19-38的钢管作为灌浆管，并在安装前用生胶带紧密缠绕钢管外壁，然后旋入孔中。孔中管壁周围的空隙需用水泥砂浆或硫磺砂浆封堵，以防止灌浆过程中出现冒浆或管路脱出的情况。
完成上述准备后，进行试压环节。采用0.1-0.2MPa的压力水进行渗水试验，通过灌浆孔压水和排水孔排水的方式检查裂缝和管路的畅通状况。在试压过程中，还需关闭排气孔以检查止浆堵漏的效果，并确保缝面湿润，以便于后续的灌浆粘结。
最后是灌浆环节。选用合格的注射性水泥，其水泥净浆的水灰比应控制在0.4左右，灌浆压力维持在0.3—0.5MPa之间。在整条裂缝处理完毕后，应确保孔内充满净浆，并填入净砂用棒捣实，以保证灌浆效果。
25、化学灌浆法
钻孔环节是关键，我们采用风钻进行作业，确保孔距控制在1-1.5米之间。为提高灌浆效果，钻孔方向通常与裂缝轴线呈30—45度斜角（具体见图3）。同时，孔深必须超过裂缝面0.5米以上。当需要布置两排或以上的钻孔时，我们推荐采用交叉或梅花形布局。
紧接着是密封步骤，首先对缝面进行彻底冲洗，之后在裂缝表面均匀涂抹1：1～2的水泥砂浆或环氧胶泥，以增强封闭性。
随后是埋管环节，我们选用ø19-38的钢管作为灌浆管，并在安装前用生胶带紧密缠绕钢管外壁，然后将其旋入孔中。为防止灌浆过程中出现冒浆或管路脱出的情况，孔中管壁周围的空隙需用水泥砂浆或硫磺砂浆进行封堵。
完成上述准备后，我们进行试压环节。采用0.2-0.3MPa的压缩空气进行压力实验，通过观察灌浆孔的压水和排水孔的排水情况，来检查裂缝和管路的畅通状况。
最后是灌浆环节，我们选用环氧树脂浆液进行灌浆作业，确保孔内充满净浆，并填入净砂用棒捣实，以保证灌浆效果达到预期。
