南浔司法鉴定▲大体积混凝土裂缝的成因机理深度解析

　　大体积混凝土结构因其截面尺寸庞大、水泥用量较多，在硬化过程中会产生显著的水化热效应。这种热量积聚导致混凝土内部温度急剧上升，而后随着散热过程逐渐冷却，产生的温度变形受到约束时，就会形成温度收缩应力，这是大体积混凝土产生裂缝的首要原因。此类裂缝主要表现为两种形态：表面裂缝和贯通裂缝。

　　表面裂缝的形成机理是：混凝土表面与内部散热条件存在差异，表面散热快、温度低，内部散热慢、温度高，从而形成内外温度梯度。这种温度分布不均导致混凝土内部产生压应力，而表面产生拉应力，当表面拉应力超过混凝土当期抗拉强度时，便出现表面裂缝。这种裂缝通常深度较浅，主要分布在结构表层。

　　贯通裂缝的产生则更为复杂。当大体积混凝土强度发展至一定程度后，结构开始逐渐降温，这种降温过程产生的温度变形，叠加混凝土水分蒸发引起的干燥收缩变形，受到地基约束或相邻结构制约时，会在混凝土内部产生显著的拉应力。当这种组合拉应力超过混凝土抗拉强度极限时，就可能形成贯穿整个结构截面的裂缝。这两种类型的裂缝在不同程度上都对结构耐久性和安全性构成威胁，属于需要重点防控的有害裂缝。司法鉴定许可

　　高强度混凝土由于其材料组成的特殊性，早期收缩现象更为明显。现代高强混凝土通常采用30%-60%的矿物细掺合料替代水泥，高效减水剂掺量达到胶凝材料总量的1%-2%，水胶比控制在0.25-0.40的较低范围。这种配比虽然显著改善了混凝土的微观结构和力学性能，但也带来了收缩裂缝风险增大的负面影响。高强混凝土的收缩主要表现为干燥收缩、温度收缩、塑性收缩、化学收缩和自收缩等多种形式的复杂组合。

　　通过观察混凝土裂缝出现的时间节点，可以为判断裂缝成因提供重要参考：塑性收缩裂缝通常在浇筑后几小时至十几小时内出现；温度收缩裂缝多在浇筑后2-10天内显现；自收缩主要发生在混凝土凝结硬化后的几天到几十天内；而干燥收缩裂缝则可能在接近1年龄期时才会出现。

　　〔1〕干燥收缩的机理与控制

　　当混凝土处于不饱和空气中时，内部毛细孔和凝胶孔中的吸附水逐渐散失，引起混凝土体积减小，这种现象称为干燥收缩。高性能混凝土由于孔隙率较低，内部可蒸发水分相对较少，因此其干燥收缩率通常低于普通混凝土。在实际工程中，通过优化配合比、加强早期养护等措施，能够有效控制干燥收缩的发展。组织司法鉴定

　　〔2〕塑性收缩的特征与预防

　　塑性收缩发生在混凝土硬化前的塑性阶段。高强混凝土由于水胶比较低，自由水分含量少，矿物细掺合料对水分变化更为敏感，同时基本不产生泌水现象，表面水分蒸发速度更快，因此比普通混凝土更容易产生塑性收缩裂缝。预防塑性收缩的关键在于控制表面水分蒸发速率，采取及时覆盖、喷雾养护等措施。

　　〔3〕自收缩的成因与特点

　　在密闭条件下，混凝土内部相对湿度随着水泥水化反应的进行而逐渐降低，这种现象称为自干燥。自干燥导致毛细孔中水分不饱和而产生负压，从而引起混凝土的自收缩。高强混凝土由于水胶比低，早期强度发展迅速，自由水消耗较快，使得孔体系内相对湿度迅速降至80%以下。同时，高强混凝土结构致密，外部水分难以渗入补充，从而产生显著的自收缩。

　　需要特别指出的是，在高强混凝土的总收缩量中，干燥收缩和自收缩所占比例大致相当。随着水胶比的降低，自收缩在总收缩中所占比重逐渐增大。这种收缩特性与普通混凝土存在本质区别：普通混凝土以干燥收缩为主导，而高强混凝土则以自收缩为主要收缩形式。岱山司法鉴定

　　〔4〕温度收缩的影响因素

　　对于高强度混凝土，由于水泥用量相对较多，水化热效应更为显著，温升速率较大，通常可达35-40℃。叠加混凝土的初始温度，结构内部最高温度可能超过70-80℃。混凝土的热膨胀系数通常为10×10⁻⁶/℃，当温度下降20-25℃时，产生的冷缩变形量达到2-2.5×10⁻⁴，而混凝土的极限拉伸值仅为1-1.5×10⁻⁴，这种变形能力的不匹配使得温度收缩极易引起混凝土开裂。

　　〔5〕化学收缩的特性

　　水泥水化反应后，虽然固相体积增加，但水泥-水体系的绝对体积减小，形成大量毛细孔隙。高强混凝土由于水胶比较小，并掺入矿物细掺合料，水化程度受到一定限制，因此其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约束或内部制约时，就会产生拉应力，进而可能导致开裂。高强混凝土虽然具有较高的抗拉强度，但其弹性模量也相应较高，在相同收缩变形条件下会产生较大的拉应力。同时，高强混凝土的徐变能力较低，应力松弛效应较小，这些因素共同导致其抗裂性能反而较差。经纬司法鉴定

　　▲大体积混凝土有害裂缝与无害裂缝的科学判别标准

　　在核电等特殊工程领域，与核安全相关的钢筋混凝土结构原则上不允许出现裂缝，特别是反应堆厂房底板、安全壳筒身及穹顶、汽轮机厂房蜗壳泵等关键部位严格禁止裂缝产生。其他部位也应尽可能控制裂缝的发生。然而在实际工程中，由于各种因素影响，混凝土裂缝往往难以完全避免。为此，需要建立科学的裂缝判别标准。福清核电项目相关单位经过深入研究，制定了以下判别标准：

　　〔1〕无害裂缝的界定标准：

　　-裂缝宽度δf≤0.3mm且裂缝深度h≤0.5H（H为结构厚度）

　　-裂缝宽度δf≤0.2mm的贯穿性裂缝，且具有自愈特性

　　-裂缝宽度1.0mm≥δf＞0.3mm，且裂缝长度L≤0.1B（B为沿裂缝方向的结构宽度）

　　〔2〕有害裂缝的判定条件（满足以下任一条件即可）：

　　-裂缝宽度δf＞0.3mm的纵深裂缝，且深度h＞0.5H

　　-裂缝宽度δf＞0.2mm的贯穿全截面裂缝

　　-影响结构使用功能的裂缝（如满足渗透性、气密性、射线防护等特殊要求的部位）司法鉴定汇报

　　-裂缝宽度δf＞0.3mm的非贯穿裂缝，但可能引起钢筋锈蚀

　　-明显降低结构承载力的裂缝

　　〔3〕参数符号说明：

　　-δf——裂缝宽度

　　-L——裂缝长度

　　-h——裂缝深度

　　-H——结构构件厚度

　　-B——沿裂缝长度方向的结构宽度

　　▲无害裂缝的系统化处理技术

　　〔1〕二次压面处理工艺

　　针对新浇筑混凝土出现的收缩裂缝，这类裂缝多发生在暴露于大气环境中的结构构件表面，包括塑态收缩、沉降收缩、干燥收缩、碳化收缩和凝结收缩等多种类型。处理时应根据混凝土状态采取相应措施：

　　若混凝土仍处于塑性状态，可采用重新压抹表面的处理方法，同时加强保湿养护。压抹时应控制力度，避免过度扰动混凝土内部结构。

　　若混凝土已经硬化，应先向裂缝内部渗透水泥净浆，然后使用铁抹子仔细抹平压实。处理过程中应保持表面湿润，防止二次开裂。司法鉴定衔接

　　〔2〕表面涂抹砂浆修复技术

　　处理时先将裂缝周围的混凝土表面凿毛，或沿裂缝走向凿成深度15-20mm、宽度100-200mm的凹槽。清理干净后充分湿润基层，先涂刷一层水泥净浆或经业主批准的专用界面剂，然后分层抹压1：1～2水泥砂浆，总厚度控制在10-20mm，最后进行表面压光处理。

　　对于有防水要求的部位，应采用水泥净浆（厚度2mm）和1：2.5水泥砂浆（厚度4-5mm，可掺入1-3%水泥重量的氯化铁防水剂）交替抹压4-5层。施工完成后3-4小时内覆盖养护，并保持表面湿润。

　　〔3〕环氧胶泥涂抹与玻璃布粘贴技术

　　施工前需彻底清理裂缝表面，确保无油污、灰尘等杂质。油污污染处应使用丙酮或二甲苯等溶剂清洗干净，并保证基层干燥。对于较宽裂缝，应先用环氧胶泥填塞，然后在裂缝表面均匀涂刮环氧胶泥，涂层宽度80-100mm。

　　当基层干燥困难时，可选用环氧煤焦油胶泥。如需粘贴环氧玻璃布，应预先对玻璃布进行脱钠处理和干燥准备。根据工程需要可采用一布二油或二布三油工艺，第二层玻璃布的铺贴范围应比下层宽出10-15mm。

　　〔4〕表面凿槽嵌补修复工艺

　　对于数量较少但深度较大的裂缝，可沿裂缝走向凿刻V型或U型槽。槽内表面应修整平整，彻底清理并保持干燥。根据裂缝特性可选择填入刚性材料（如水泥砂浆、环氧胶泥）或柔性材料（如聚氯乙烯胶泥、沥青油膏）。

　　密封材料嵌入前，应先涂刷与嵌填材料相容的基层处理剂。表面可根据需要制作砂浆保护层或保留原状。司法鉴定取消

　　注：对于施工缝表面的裂缝处理，可在相邻施工段混凝土浇筑前，按表面凿槽嵌补法的要求凿出V型或U型槽。该槽内不再填充其他材料，而是由后续浇筑的混凝土填充，确保施工缝区域的整体性。

　　〔5〕柔性密封条贴附技术

　　对于活动裂缝，特别是那些位移不限于单一平面且具有防水要求、不便于凿槽修补的裂缝，可采用柔性密封条贴附技术。将聚丁橡胶密封条置于裂缝上方，使用专用粘结剂将密封条周边固定于混凝土表面，确保密封条中部能够随裂缝活动而自由变形。

　　较长裂缝应分段施工，密封条之间的连接采用斜搭接方式，搭接长度不少于100mm，确保密封系统的连续性和完整性。

　　▲有害裂缝的工程治理技术体系

　　〔1〕水泥压力灌浆综合治理技术

　　钻孔工艺：采用风动钻机进行钻孔，孔距控制在1-1.5米。除浅层裂缝采用骑缝孔外，一般钻孔轴线与裂缝呈30-45°斜角，孔深应穿过裂缝面0.5米以上。多排孔布置时应采用交叉或梅花形排列方式，确保灌浆覆盖范围。

　　裂隙冲洗：钻孔完成后必须进行彻底冲洗，按照竖向排列顺序自上而下逐孔进行，确保裂隙清洁，提高灌浆材料与混凝土的粘结性能。

　　缝面密封：裂缝表面清理干净后，使用1：1～2水泥砂浆或环氧胶泥进行表面封闭，防止灌浆过程中浆液泄漏。

　　灌浆管埋设：通常采用直径19-38毫米的钢管作为灌浆管，管端加工螺纹。安装前在钢管外壁缠绕生料带，然后旋入孔中。管周空隙使用水泥砂浆或硫磺砂浆封堵密实，防止压力灌浆时发生冒浆或灌浆管脱出。英国司法鉴定

　　压力试验：采用0.1-0.2MPa压力水进行渗水试验，通过灌浆孔压水、排水孔排水的方式检查裂缝通畅度和管路系统密封性。关闭排气孔检查止浆效果，同时湿润缝面以利于材料粘结。

　　灌浆施工：使用经设计批准的专业填缝水泥材料，水灰比控制在0.4，灌浆压力维持在0.3-0.5MPa。整条裂缝处理完毕后，确保孔内充满净浆，并填入洁净砂料进行捣实。

　　〔2〕化学灌浆精细处理技术

　　钻孔布置：采用风钻钻孔，孔距1-1.5米，钻孔轴线与裂缝呈30-45°斜角，孔深穿过裂缝面0.5米以上。多排孔布置采用交叉或梅花形排列，确保灌浆覆盖完整性。

　　密封处理：裂缝表面清理后，使用1：1～2水泥砂浆或环氧胶泥进行有效密封。

　　管路安装：采用直径19-38毫米的钢管作为灌浆管，安装前进行生料带缠绕处理，就位后使用水泥砂浆或硫磺砂浆封堵管周空隙。

　　压力测试：使用0.2-0.3MPa压缩空气进行系统密封性试验，确保灌浆管路完好无损。

　　化学灌浆：采用专用环氧树脂浆液进行压力灌浆，根据裂缝特征调整灌浆压力和材料配比，确保灌浆质量。

　　通过系统化的裂缝治理技术体系，结合科学的判别标准和精细的施工工艺，能够有效恢复混凝土结构的整体性和耐久性，确保工程结构长期安全可靠地运行。在实际应用中，应根据裂缝的具体特征、结构的重要程度和使用环境要求，选择最适合的处理方案，并建立长期的监测维护机制。徐州司法鉴定