非洲高溫地區(qū)混凝土梁裂縫原因分析及解決措施

李玉芬

（中交一公局集團(tuán)有限公司，北京 100024）

吉布提地處非洲東北部亞丁灣西岸，扼紅海入印度洋的咽喉，終年酷熱少雨，最高氣溫45℃以上，年平均降雨量150mm，太陽(yáng)直曬溫度高、紫外線強(qiáng)、晝夜溫差大。筆者在吉布提的幾個(gè)房建項(xiàng)目施工過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)混凝土梁均出現(xiàn)了不同程度的細(xì)小表面裂縫，肉眼可辨，豎向貫通，分布于梁跨中位置，且上下裂縫寬度較為均勻，裂縫角度基本與梁縱斷面垂直，如圖1 所示。

圖1 吉布提某房建項(xiàng)目混凝土梁裂縫圖

1 混凝土梁裂縫原因

（1）吉布提天氣異常炎熱，混凝土前期失水嚴(yán)重，梁裂縫基本屬于溫度引起的混凝土干縮、自收縮或塑性收縮裂縫（均為收縮裂縫），特別是房屋四周梁，由于四周梁為溫度變化的邊緣地帶，外界溫度變化易造成梁混凝土產(chǎn)生內(nèi)外溫差，引起溫度應(yīng)力，從而使混凝土開裂。

（2）初步分析，梁裂縫不屬于荷載裂縫。由于梁屬于受彎或受剪構(gòu)件，荷載裂縫大多為剪切裂縫和彎曲裂縫。箍筋不足引起的剪切裂縫多出現(xiàn)于支座附近，裂縫特點(diǎn)是出現(xiàn)30～60°斜裂縫，裂縫下端大、上端小；而縱筋不足引起的彎曲裂縫多出現(xiàn)于梁跨中或支座上部。彎曲裂縫（針對(duì)跨中位置，支座位置與其相類似）的特點(diǎn)是裂縫垂直于縱筋，裂縫下端大、上端小，但裂縫不會(huì)貫通整個(gè)梁高范圍內(nèi)，因?yàn)榱荷喜炕炷翆儆谑軌簠^(qū)不會(huì)出現(xiàn)裂縫，受壓區(qū)破壞特性是混凝土壓碎，下部出現(xiàn)的彎曲裂縫上端近似認(rèn)為是中性軸位置，下部是開裂區(qū)。

2 混凝土梁裂縫解決措施

通過(guò)對(duì)混凝土梁出現(xiàn)裂縫的原因進(jìn)行分析，初步判定梁裂縫為表面收縮裂紋，現(xiàn)場(chǎng)選取任意裂紋較寬處，檢測(cè)側(cè)表面裂紋開展深度，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，現(xiàn)場(chǎng)采取措施如下：

（1）如果裂縫寬度小于0.3mm，屬于毛細(xì)裂縫、表面裂縫，不影響結(jié)構(gòu)安全，采用封閉修復(fù)法：采用環(huán)氧水泥進(jìn)行封閉，封閉層騎縫涂抹，寬度30mm，厚度2mm，長(zhǎng)度延伸出縫端30mm，在涂抹環(huán)氧水泥封閉層前，混凝土表面用鋼絲刷清理，采用壓縮空氣或者皮老虎吹干凈，表面必須處理干凈、無(wú)油漬。

（2）如果混凝土裂縫貫穿保護(hù)層且裂縫寬度超過(guò)0.3mm，采用壓力灌漿修復(fù)法：①確定裂縫位置，沿裂縫走向騎縫鑿出深度不小于30mm 和寬度不小于20mm的U 形凹槽；②清除槽內(nèi)松散層、油污、浮灰和其他不牢附著物；③在裂縫正面或側(cè)面鉆孔、埋設(shè)、固定灌漿嘴，裂縫的端部、裂縫交叉處、貫穿裂縫的兩個(gè)側(cè)面均埋設(shè)注漿嘴；④埋設(shè)注漿嘴使用鉆孔法成孔，孔深穿過(guò)裂縫，并使灌漿嘴密封膠墊有足夠的埋置深度，確保密封效果；⑤將拌制好的環(huán)氧水泥一次或分次壓入U(xiǎn) 形槽內(nèi)使其略高于槽面，并抹平修整，保證將裂縫和灌漿嘴周圍封閉嚴(yán)密。待封縫材料硬化后，進(jìn)行加壓試驗(yàn)，檢查灌漿嘴的連通和封閉效果，如有泄露及時(shí)進(jìn)行二次封閉，確保灌漿順利；⑥按試驗(yàn)的配比準(zhǔn)確稱量配制壓力環(huán)氧樹脂灌漿液，根據(jù)灌漿液的固化時(shí)間和灌漿速度隨配隨用；⑦按豎向縫自下而上的順序進(jìn)行壓力灌漿，灌漿壓力為0.2～0.8MPa；⑧待漿液固化后，拆除灌漿嘴，并對(duì)混凝土表面進(jìn)行修整；⑨在裂縫周圍10cm 內(nèi)均勻涂刷聚氨酯防水涂料。通過(guò)以上措施對(duì)出現(xiàn)裂縫的梁進(jìn)行修補(bǔ)，1 個(gè)月后全數(shù)檢測(cè)，未發(fā)現(xiàn)裂縫，證明混凝土梁裂縫修補(bǔ)措施可行。

3 其他混凝土裂縫控制措施

（1）原材料選擇。①水泥選擇：吉布提當(dāng)?shù)厮噘|(zhì)量較差，一般混凝土構(gòu)件最好采用埃塞進(jìn)口的42.5 級(jí)普通混凝土硅酸鹽水泥，水泥廠家一般能保證按時(shí)供貨和質(zhì)量穩(wěn)定。②粗骨料選擇：石子可以從吉布提砂石料場(chǎng)采購(gòu)，粒徑5～31.5mm，含泥量不大于1%。③細(xì)骨料選擇：砂可以采用吉布提天然優(yōu)質(zhì)河砂，根據(jù)《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》（JGJ 55-2011）及《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（GB 50204-2015），細(xì)骨料應(yīng)質(zhì)地堅(jiān)硬、清潔、級(jí)配良好，同時(shí)細(xì)骨料粒徑應(yīng)嚴(yán)格控制在0.15～0.5mm 范圍，空隙率（干燥狀態(tài)）為35%～45%，另外砂的含泥量不易過(guò)高，需滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑用砂》（GB/T 14684-2011）相關(guān)要求。④水的選擇：吉布提市政供水不穩(wěn)定，水價(jià)較高，建議自購(gòu)海水淡化設(shè)備，吉布提房建項(xiàng)目中使用的海淡水經(jīng)過(guò)多次檢測(cè)，符合砼的攪拌要求。⑤外加劑選擇：防氯鹽阻繡劑，一般為摻入水泥用量的2%；粉煤灰，摻量宜控制在15%以內(nèi)，采用外摻法，不減少配合比中的水泥用量；抗裂纖維，抗裂纖維可降低水化熱峰值，對(duì)混凝土收縮有補(bǔ)償功能，可提高混凝土的抗裂性；其它外加劑，如高效減水劑、膨脹劑、礦粉等。各種外加劑摻量根據(jù)實(shí)際施工過(guò)程中的混凝土配合比計(jì)算得出。

（2）混凝土配合比。根據(jù)埃塞進(jìn)口水泥、吉布提砂、石等地材特點(diǎn)，配制出了適應(yīng)當(dāng)?shù)馗邷丨h(huán)境的混凝土，并在吉布提當(dāng)?shù)胤拷?xiàng)目廣泛應(yīng)用，取得了良好的效果。各標(biāo)號(hào)混凝土配合比如表1 所示。

（3）入模溫度控制。砂石堆場(chǎng)可搭設(shè)簡(jiǎn)易遮陽(yáng)裝置；混凝土的最高澆筑溫度控制在40℃以下，天氣特別炎熱時(shí)可安排在夜間澆筑。有條件的情況下可向骨料噴射水霧，由于吉布提水價(jià)偏高，工程成本會(huì)隨之增高。

表1 吉布提地區(qū)各標(biāo)號(hào)混凝土配合比

（4）二次振搗。在混凝土構(gòu)件初凝的1/2～2/3 階段內(nèi)，進(jìn)行二次振搗，可減少塑性收縮裂縫。

（5）養(yǎng)護(hù)。梁、板、墻振搗、初凝、收面后隨即覆蓋一層土工布，柱振搗、拆模后用塑料布包裹，澆水次數(shù)根據(jù)吉布提每日溫度決定，但始終要保持濕潤(rùn)，養(yǎng)護(hù)期適度延長(zhǎng)。

4 結(jié)束語(yǔ)

在國(guó)內(nèi)，混凝土裂縫是施工過(guò)程中常見的質(zhì)量通病，在吉布提異常炎熱的環(huán)境下，如果混凝土施工過(guò)程中的任一環(huán)節(jié)控制不當(dāng)，出現(xiàn)裂縫的頻次會(huì)比國(guó)內(nèi)會(huì)大幅度增加。筆者通過(guò)在吉布提幾個(gè)房建項(xiàng)目的不斷摸索，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)，總結(jié)出混凝土裂縫控制和解決措施是可行的。