地下工程混凝土裂縫的產生及治理技術的探討

鐘 浩 （中鐵四局集團第五工程有限公司，江西 九江 332000）

0 前言

工程混凝土結構在一些因素的影響下會產生裂縫，地下混凝土工程也不例外，但地下混凝土工程由于地下環境的復雜性，其產生裂縫的概率更高，危害程度上也相對較大，同時因為地下混凝土工程的種類很多，所以裂縫種類也多于普通工程，地下工程出現裂縫時，代表工程質量不達標，很可能引起地面工程坍塌等大規模安全性問題，所以必須對其進行治理。

1 地下混凝土工程常見裂縫種類

在工程實踐中，地下混凝土工程的常見裂縫種類大致可以分為變形裂縫、干縮裂縫以及溫差裂縫，圖1為地下混凝土工程常見裂縫種類。此外，地下混凝土工程常見裂縫種類還有很多，對此本文就不一一列舉，三種常見裂縫特點如下。

圖1 地下混凝土工程常見裂縫種類

1.1 變形裂縫特點

變形裂縫在地下混凝土工程當中十分常見，其產生原因很多（具體原因將在下文進行分析），在特點上變形裂縫通常具有規模不定、結構偏移以及擴展性較強的特點，當地下混凝土工程出現變形裂縫，如果沒有及時進行處理，很可能因為外力影響而迅速擴張，致使結構斷裂，說明變形裂縫是一種影響程度較為嚴重的工程質量問題[1]。

1.2 干縮裂縫特點

干縮裂縫通常分布于混凝土結構的表面，走向規律同樣難以預測，但其寬度一般較細，且通常呈短向分布，經常出現在結構變截面、結構邊緣等部位，并具有較高的擴展性。結合普遍案例來看，干縮裂縫的出現概率要低于變形裂縫，但其危害性要超出變形裂縫，因為就擴展性上，干縮裂縫因為其對于外力的抵抗能力較弱，所以擴展速度超過變形裂縫，說明其危害性更甚之[2]。

1.3 溫差裂縫特點

溫差裂縫常出現在混凝土結構表面邊緣處，其寬度大小不一，但中間部位通常密集，同時會出現不規則的隆起或下凹現象。在溫差裂縫條件下，首先混凝土結構的平整度會受到巨大影響，不利于工程結構的穩定連接，其次其在受到外力影響之后，也會發生擴展，但擴展速度要弱于上述變形裂縫、干縮裂縫，因此在危害性上相對偏弱，然而在工程質量原則上，不能忽視此類裂縫。

2 地下混凝土工程常見裂縫形成原因

2.1 變形裂縫形成的主要原因

載荷影響是地下混凝土工程常見裂縫形成原因之一，其具體表現一般為：當地下工程上部結構的施加應力超過下部結構的極限承載能力，就導致工程整體出現載荷差，而下部結構因為無法承載上部結構應力，就會在載荷差作用下出現內部結構崩裂的問題，相應形成裂縫，裂縫種類一般為變形裂縫等。在上述基礎上可見，要避免地下混凝土工程出現變形等裂縫現象，應當重點控制工程上下結構的載荷平衡關系，但如果出現了相應裂縫，就需要及時進行處理，以防問題惡化。此外關于變形裂縫的產生原因，除了上述的載荷差問題以外，還有其他次要因素，例如溫度影響等，在此類因素影響下，會因為工程結構的負面變化伴隨出現變形裂縫問題。

2.2 干縮裂縫形成的主要原因

干縮裂縫形成的主要原因有很多，例如濕度影響、含泥量過大、振搗問題等。①濕度影響：當地下混凝土結構在缺乏養護的條件下，其表面的水分迅速散發，引起表面強力收縮問題，而內部濕度則不會出現太多變化，所以收縮程度較小，此時由于收縮幅度的差異，會導致混凝土結構內外結構之間產生強大拉應力，由此形成干縮裂縫；②含泥量過大：在混凝土原料配比原則上，要重點控制水泥含泥量，而當含泥量超標混凝土原材料之間的融合效應就會變差，此時混凝土本身質量變差，無法承載融合時的拉應力，同時介于泥的吸水性能，會導致混凝土內部水分降低，最終產生干縮裂縫；③振搗問題：在混凝土攤鋪或澆筑完成之后，依照一般的施工工序需要進行振搗，而如果振搗次數過多，就會導致其內部水泥涌出，并帶走其中的水分產生不良砂漿層，此時因為水泥與水分的大量缺失，混凝土結構就會出現干縮裂縫。

2.3 溫差裂縫形成的主要原因

溫差裂縫的產生的主要原因是溫度影響，其影響的機理主要為：因為混凝土在凝固過程當中會產生相應的溫度，正常條件下，混凝土是不會出現溫差裂縫現象的，但如果凝固時外部環境的溫度過高，就會引起混凝土凝固溫度異常，出現水化熱等問題，此時混凝土原料之間無法充分融合，說明其質量存在問題，待凝固后應用，就會出現溫差裂縫；如果凝固時外部環境的溫度過低，同樣會導致原料之間無法充分融合的問題，產生混凝土凍裂現象，間接出現溫差裂縫。此外值得注意的是，溫度影響除溫差裂縫以外，其與變形裂縫、干縮裂縫之間還存在間接影響關系，所以在溫度影響條件下，可能同時出現多種裂縫現象，因此相關單位應當對此保持重視。

3 地下混凝土工程各類裂縫治理技術

3.1 變形裂縫治理技術

針對變形裂縫，在地下混凝土工程施工中，首先要嚴格計算工程上部結構的施加應力，再以此為基礎進行下部結構設計工作，確保下部結構可以承載上部結構的施加應力，為了保障上下結構應力實際匹配，有必要進行壓強試驗，即依照上部結構的施加應力、下部結構的承載力依照相同比例縮小，再通過取樣法取得與比例縮小后力學參數相當的下部結構試塊，將試塊放置于實驗環境當中，依照上部結構比例縮小后的應力對試塊施壓，如果試塊無法承載壓力則說明下部結構需要得到加強，此舉可以預防變形裂縫產生，具有治理效果。其次如果變形裂縫已經出現，則需要采用相應的修復技術來進行治理，而關于修復技術，本文建議采用注漿法，即先探明裂縫的具體規模與走向，再采用相同配比的漿液注入其中，完成后需要采用環氧樹脂或其他材料進行密封，并定期對注漿材料進行養護，直至其完全凝固。

3.2 干縮裂縫治理技術

針對干縮裂縫，首先施工前期可以預防，即嚴格控制混凝土的濕度，重視混凝土養護工作，在養護工作當中應當定期對混凝土結構進行灑水，避免其水分蒸發，但灑水具體頻率需要視外部溫度而定，如果外部溫度過高則要提高灑水頻率，否則可以適當降低；嚴格控制混凝土原材料的含泥量，一般情況下含泥量不能大于5%（具體視混凝土材料級別而定）。另外針對振搗影響，在施工當中應當依照規范來進行管理，但此步驟不屬于本文論述范疇，所以不多加贅述。其次當干縮裂縫出現，需要先對裂縫表面進行清理，確保周邊無雜物，再調制環氧樹脂膠泥采用注漿法注入裂縫，直至環氧樹脂膠泥溢出即可。

3.3 溫差裂縫治理技術

針對溫差裂縫，首先預防措施上應當先預埋測溫管，利用測溫管可以得知混凝土內部溫度；在混凝土外部安裝溫度監測器，了解混凝土外部溫度，在此條件下，將內外溫度實時對比，可以得到混凝土結構實際溫度差，當溫差過大則可以采取表面灑水等方法來降低溫差，而如果在外部溫度較低的環境當中，則需要采用草席等來進行保溫。其次當溫差裂縫出現，則需要在溫度適宜的情況下，采用上述提到的環氧樹脂膠泥來進行治理即可。

4 結語

地下工程混凝土裂縫是一種具有安全威脅的工程質量問題，有必要對此進行治理；地下工程混凝土裂縫種類繁多，形成原因也有多種，要確保治理有效，必須先確認具體裂縫類型；針對常見裂縫類型，進行相應的預防治理技術、修復治理技術。