混凝土裂縫修補(bǔ)技術(shù)探討

劉發(fā)全

[摘要]混凝土是一種由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而成的非均質(zhì)脆性材料。由于混凝土施工、本身變形和約束等一系列問題,使混凝土裂縫成了土木、水利、橋梁、隧道等工程中最常見的工程病害。輕者使內(nèi)部的鋼筋等材料產(chǎn)生腐蝕,降低鋼筋混凝土材料的承載能力、耐久性等,嚴(yán)重的將威脅到人民的生命、財產(chǎn)。

[關(guān)鍵詞]混凝土 裂縫 修補(bǔ)

中圖分類號:TU1文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1671-7597(2009)0910097-01

一、出現(xiàn)混凝土裂縫的原因

混凝土是一種抗拉能力極低的脆性材料,從微觀上看,混凝土是由水泥、砂、石、空氣、水組成的多相結(jié)合體,由于混凝土的組成材料、微觀構(gòu)造以及所收外界影響的不同在施工和使用過程中,當(dāng)發(fā)生溫度、濕度變化,軋機(jī)震動、地基不均勻沉降時,極輕易產(chǎn)生裂縫。近年來,隨著建筑技術(shù)、建筑材料、施工工藝的發(fā)展和試驗檢測手段的進(jìn)步,不僅重視其物理性能,同時重視其化學(xué)性能?；炷亮芽p產(chǎn)生的原因也有很多種。

1.材料質(zhì)量。材料質(zhì)量問題引起的裂縫較常見的原因是水泥、砂、石等質(zhì)量不好?？喙こ躺嫌昧诉@些不合格的材料就會導(dǎo)致“豆腐渣工程”,所以說只有材料的質(zhì)量關(guān)把好了,工程質(zhì)量才會在根本上得到保證。

2.地基變形。在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中,造成開裂主要原因是不均勻沉降。裂縫的大小、外形、方向決定與地基變形的情況,由于地基變形的應(yīng)力相對較大,使的裂縫一般是貫穿性的。

3.溫度應(yīng)力。砼內(nèi)的水泥在水化反應(yīng)中發(fā)散出大量熱量,使砼升溫,并與外部氣溫形成一定溫差,從而產(chǎn)生溫度應(yīng)力。其大小與溫差有關(guān),并直接影響到砼的開裂及裂縫寬度。

4.混凝土堿骨反應(yīng)?；炷良铀韬秃?水泥中的堿與活性骨料中的活性氧化硅起反應(yīng),析出的膠狀堿硅膠從周圍介質(zhì)中吸水膨脹,體積增大到三倍從而使混凝土脹裂產(chǎn)生裂縫。

5.構(gòu)件承受荷載所產(chǎn)生的裂縫。如構(gòu)件在均布荷載或集中荷載作用下產(chǎn)生內(nèi)力彎矩,出現(xiàn)垂直于構(gòu)件縱軸的裂縫;構(gòu)件在較大剪力作用下,產(chǎn)生斜裂縫,并向上、下延伸。

6.施工質(zhì)量。砼澆筑施工中,振搗不均勻,或是漏振、過振等情況,會造成砼離析、密實度差,降低結(jié)構(gòu)的整體強(qiáng)度。砼內(nèi)部氣泡不能完全排除時,鋼筋表面的氣泡則會降低砼與鋼筋的粘結(jié)力。鋼筋若受到過多振動,則水泥漿在鋼筋周圍密集,也將大大降低粘結(jié)力。

7.養(yǎng)護(hù)條件。養(yǎng)護(hù)是使砼正常硬化的重要手段。養(yǎng)護(hù)條件對裂縫的出現(xiàn)有著關(guān)鍵的影響。在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下,砼硬化正常,不會開裂,但只適用于試塊或是工廠的預(yù)制件生產(chǎn),現(xiàn)場施工中不可能擁有這種條件?，F(xiàn)場砼養(yǎng)護(hù)越接近標(biāo)準(zhǔn)條件,砼開裂可能性就越小。

8.基礎(chǔ)不均勻沉降。當(dāng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)出現(xiàn)不均勻沉降時,結(jié)構(gòu)構(gòu)件受到強(qiáng)迫變形,而使結(jié)構(gòu)構(gòu)件開裂,隨著不均勻沉陷的進(jìn)一步發(fā)展,裂縫會進(jìn)一步擴(kuò)大。

二、混凝土裂縫的預(yù)防

(一)材料引起干縮裂縫及預(yù)防。一般出現(xiàn)在混凝土澆筑完畢養(yǎng)護(hù)后的一周左右,這種裂縫的產(chǎn)生是由于混凝土表面水分蒸發(fā)過快而內(nèi)部變化較小產(chǎn)生較大拉應(yīng)力而產(chǎn)生裂縫。主要預(yù)防措施:1.選用收縮量較小的水泥,如采用中低熱水泥和粉煤灰水泥;2.控制水灰比,摻適量減水劑?；炷恋母煽s受水灰比的影響較大,水灰比越大,干縮越大,因此在混凝土配合比設(shè)計中應(yīng)盡量控制好水灰比的選用,同時摻加合適的減水劑。3.施工中控制配合比,用水量不得超過配合比中的用水量。4.注重混凝土的養(yǎng)護(hù)。加強(qiáng)混凝土的早期養(yǎng)護(hù),并適當(dāng)延長混凝土的養(yǎng)護(hù)時間。冬季施工時要適當(dāng)延長混凝土保溫覆蓋時間,并涂刷養(yǎng)護(hù)劑養(yǎng)護(hù)。5.設(shè)置合理的收縮縫。

(二)沉降裂縫的產(chǎn)生原因及預(yù)防。沉陷裂縫的產(chǎn)生是由于結(jié)構(gòu)地基土質(zhì)不勻、松軟,或回填土不實或浸水而造成不均勻沉降所致;或者因為模板剛度不足,模板支撐間距過大或支撐底部松動等導(dǎo)致,使混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫。預(yù)防措施有:1.基土要分層夯實和加固;2.保證模板有足夠的強(qiáng)度和剛度,且支撐牢固,并使地基受力均勻;3.防止基底被水浸泡。

(三)混凝土澆筑養(yǎng)護(hù)產(chǎn)生裂縫?；炷翝仓r應(yīng)防止離析顯現(xiàn),振搗應(yīng)均勻、適度。加強(qiáng)混凝土的早期養(yǎng)護(hù)時間。在氣溫高、濕度低或風(fēng)速大的條件下,更應(yīng)及早進(jìn)行噴水養(yǎng)護(hù)。當(dāng)澆水養(yǎng)護(hù)有困難時,或者不能保證其充分濕潤時,可采用覆蓋保溫等方法。

(四)溫度裂縫的產(chǎn)生原因及主要預(yù)防措施。溫度裂縫多發(fā)生在大體積混凝土表面或溫差變化較大地區(qū)的混凝土結(jié)構(gòu)中。混凝土澆筑后,水泥水化產(chǎn)生大量的水化熱,導(dǎo)致混凝土內(nèi)部溫度急劇上升,而外部散熱較快,從而產(chǎn)生內(nèi)外的較大溫差,使得內(nèi)外熱脹冷縮程度不同,使得混凝土表面產(chǎn)生拉應(yīng)力,當(dāng)拉應(yīng)力超過混凝土抗拉極限強(qiáng)度時就產(chǎn)生裂縫。主要預(yù)防措施有:1.選用低中熱水泥;2.減少水泥用量;3.降低水灰比;4.改善骨料級配,摻加外添加劑減少水泥用量降低水化熱;5.改善混凝土攪拌工藝,降低混凝土澆筑溫度;6.摻加一定的減水、增塑、緩凝等外加劑,改善混凝土的流動性、保水性、降低水化熱;7.大體積混凝土合理安排施工工序、分層分塊澆筑,利于及時散熱,減小約束;或在大體積混凝土內(nèi)部設(shè)置冷卻管道,減小內(nèi)外溫差;加強(qiáng)溫度監(jiān)控及時采取冷卻措施;8.預(yù)留溫度縫。

三、混凝土修補(bǔ)方法

經(jīng)過調(diào)查分析,確認(rèn)在裂縫不降低承載力的情況下,采取表面修補(bǔ)法、充填法、注入法等處理方法:1.表面修補(bǔ)法。該法適用于縫較窄,用以恢復(fù)構(gòu)件表面美觀和提高耐久性時所采用,常用的是沿砼裂縫表面鋪設(shè)薄膜材料,一般可用環(huán)氧類樹脂或樹脂浸漬玻璃布。2.充填法。當(dāng)裂縫較寬時,可沿裂縫砼表面鑿成V形或U形槽,使用樹脂砂漿材料進(jìn)行填充,也可使用水泥砂漿或瀝青等材料。3.注入法。當(dāng)裂縫寬度較小且較深時,可采用將修補(bǔ)材料注入砼內(nèi)部的修補(bǔ)方法,首先裂縫處設(shè)置注入用管,其他部位用表面處理法封住,使用低粘度環(huán)氧樹脂注入材料,用電動泵或手動泵注入修補(bǔ)。如果裂縫影響到結(jié)構(gòu)安全,可采取圍套加固法、鋼箍加固法、粘貼加固法等結(jié)構(gòu)加固法。綜上所述,砼裂縫應(yīng)針對成因,貫徹預(yù)防為主的原則,完善設(shè)計及加強(qiáng)施工等方面的管理,使結(jié)構(gòu)盡量不出現(xiàn)裂縫或盡量減少裂縫數(shù)量和寬度,以確保結(jié)構(gòu)安全。

四、小結(jié)

雖然現(xiàn)在混凝土裂縫修補(bǔ)的方法越來越多,效果也越來越好,但與其事后補(bǔ)過還不如事前做好預(yù)防工作。通過和現(xiàn)場工作人員的交流,我大致總結(jié)出以下幾點(diǎn)預(yù)防混凝土裂縫的建議;

1.設(shè)計單位應(yīng)該提出混凝土施工溫度控制的具體要求和混凝土施工養(yǎng)護(hù)的基本要求,確定外加劑的品種和摻量,確?；炷潦湛s與膨脹相抵消;2.混凝土配合比控制要求嚴(yán)格,計量要準(zhǔn)確,坍落度抽檢工作要加強(qiáng),不能流于形式;3.混凝土振搗要密實,拆模后須掛草簾或麻布澆水養(yǎng)護(hù)保持濕潤狀態(tài)兩天;4.施工過程中應(yīng)經(jīng)常觀察模板的位移和混凝土澆搗的密實情況,不能漏振、過振,且在第一次振搗后要進(jìn)行第二次振搗;5. 對于商品混凝土,則要在滿足其可泵性、和易性的前提下盡量減小出機(jī)時的塌落度、降低砂率、并嚴(yán)格控制骨料的含泥量等。

參考文獻(xiàn):

[1]陳志源,土木工程材料,武漢理工大學(xué)出版社,2000.