建筑中混凝土裂縫的施工處理技術(shù)研究

劉陳風(fēng)

（福建守恒建設(shè)工程有限公司， 福建 福州 350000）

0 引言

長(zhǎng)期以來(lái)，在土木工程建筑領(lǐng)域，裂縫問(wèn)題一直困擾著混凝土結(jié)構(gòu)的施工，成為難以攻克的施工和維護(hù)難題。作為混凝土結(jié)構(gòu)的重要缺陷，裂縫產(chǎn)生初期，會(huì)產(chǎn)生包漿脫落等現(xiàn)象，對(duì)混凝土使用性能影響不大，但隨著溫差等外界因素的變化，裂縫會(huì)不斷擴(kuò)大、惡化，顯著降低混凝土結(jié)構(gòu)的抗?jié)B能力，導(dǎo)致鋼筋銹蝕問(wèn)題，影響鋼筋混凝土的耐久性。[1]因此，如何科學(xué)分析不同混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫的內(nèi)因，確定混凝土裂縫的類型，從而采取有效的裂縫處理技術(shù)，成為土木工程建筑施工中的重要問(wèn)題。

1 混凝土裂縫類型

1.1 承載受力裂縫

根據(jù)承載受力形式的不同，產(chǎn)生的混凝土裂縫形態(tài)復(fù)雜多樣。從荷載受力方向看，可分為混凝土水平構(gòu)件和垂直構(gòu)件，其中，水平構(gòu)建包括直接承受荷載的板、梁，垂直構(gòu)建包括垂直承受荷載的墻、柱以及建筑基礎(chǔ)。從荷載受力引起的混凝土內(nèi)力角度看，混凝土內(nèi)應(yīng)力主要包括拉、壓、彎以及復(fù)合受力。在這些內(nèi)力作用下，會(huì)產(chǎn)生受拉裂縫、受壓裂縫、受彎裂縫等承載受力裂縫。

1.2 收縮裂縫

收縮裂縫在混凝土裂縫中占有較大比例，一般包括以下幾種裂縫類型。一是膠凝裂縫。水泥在凝固過(guò)程中會(huì)發(fā)生固化，使水泥膠體體積明顯變小，引發(fā)混凝土產(chǎn)生自主收縮的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象貫穿于水泥固化的全過(guò)程。二是干燥裂縫。在混凝土振搗過(guò)程中，引發(fā)混凝土內(nèi)部的游離水溢出，在混凝土表面產(chǎn)生收縮現(xiàn)象，隨著混凝土靜置時(shí)間的增加，游離水持續(xù)揮發(fā)，引發(fā)混凝土表層收縮，造成混凝土體積不斷減少。在振搗后會(huì)發(fā)生后泥土離析現(xiàn)象，引起混凝土表層收縮速度加快，從而引發(fā)干燥裂縫。三是碳化收縮裂縫。由于混凝土所含的二氧化碳和氧化鈣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，其化學(xué)產(chǎn)物碳酸鈣會(huì)造成混凝土體積變小，從而產(chǎn)生裂縫。

1.3 溫差裂縫

同收縮裂縫一樣，溫差裂縫也是間接裂縫的一種，其裂縫發(fā)生的原因和位置與收縮裂縫相同；在表現(xiàn)形式上，收縮裂縫表現(xiàn)為混凝土體積縮小，而溫差裂縫則由于溫差變化引起混凝土熱脹冷縮變化。在建筑工程領(lǐng)域，溫差裂縫常見(jiàn)為大面積混凝土表層裂縫現(xiàn)象。在混凝土硬化過(guò)程中，由于外界溫差變化，引起混凝土發(fā)生溫度變形，產(chǎn)生附加應(yīng)力，在混凝土結(jié)構(gòu)抗拉強(qiáng)度不能滿足附加應(yīng)力的情況下，混凝土表層就會(huì)出現(xiàn)裂縫。

1.4 沉降裂縫

沉降裂縫是由于地基沉降不均勻?qū)е碌牧芽p。在地基發(fā)生沉降時(shí)，混凝土結(jié)構(gòu)就會(huì)產(chǎn)生拉應(yīng)力和剪應(yīng)力，當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)抗拉強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度不能抵消拉應(yīng)力和剪應(yīng)力時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)中的薄弱部分出現(xiàn)裂縫。根據(jù)地基受力方向不同，沉降裂縫的形態(tài)具有多樣性，常見(jiàn)的有彎曲裂縫和剪切裂縫，還包括水平裂縫和斜向裂縫等。

1.5 構(gòu)造裂縫

除了由于混凝土內(nèi)部缺陷引發(fā)的裂縫之外，還要由于混凝土發(fā)生結(jié)構(gòu)突變、剛度突變等引發(fā)的局部裂縫，這類裂縫被稱為構(gòu)造裂縫，具體分為結(jié)構(gòu)裂縫和構(gòu)件裂縫。結(jié)構(gòu)裂縫是由于剛度不均勻或者體型突變，引發(fā)混凝土剛度突變產(chǎn)生約束力，在混凝土結(jié)構(gòu)的薄弱位置累積過(guò)多形出裂縫；構(gòu)件裂縫是由于混凝土結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)角處縱向受力鋼筋發(fā)生轉(zhuǎn)折，不能有效消除橫向附加力，導(dǎo)致傳力不平衡而引發(fā)混凝土結(jié)構(gòu)局部構(gòu)件發(fā)生構(gòu)造裂縫。[2]

2 混凝土裂縫施工處理技術(shù)

2.1 表面處理法

當(dāng)混凝土表層發(fā)生輕微裂縫時(shí)，在穩(wěn)定不會(huì)發(fā)展的狀態(tài)下，輕微裂縫寬度和深度較小，并不會(huì)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)性能和安全造成影響，一般可以進(jìn)行裂縫掩飾和修補(bǔ)，通常采用表面處理法。表面處理法一般針對(duì)混凝土表面小于0.2毫米裂縫進(jìn)行處理，這些裂縫不會(huì)引發(fā)混凝土構(gòu)件承載力發(fā)生變化，不會(huì)改變構(gòu)件的穩(wěn)定性，通過(guò)進(jìn)行表面處理，可以防止外來(lái)物質(zhì)滲入，增強(qiáng)其耐久性。[3]對(duì)于表面處理使用材料，在形變性能上要與混凝土材料的性能類似，而且具有防水、防滲透等特性。在裂縫面積較大的情況下，可使用水泥砂漿等材料，根據(jù)施工要求和具體情況，采用表面涂抹水泥砂漿法進(jìn)行涂抹處理。總體來(lái)說(shuō)，表面處理法具有技術(shù)可操作性強(qiáng)的特點(diǎn)，但這種方法不適合活動(dòng)性裂縫的修補(bǔ)。

2.2 增大截面加固法

對(duì)于一些能夠引發(fā)安全隱患的裂縫，需要對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固處理。其中，在混凝土強(qiáng)度不足造成結(jié)構(gòu)抗力安全問(wèn)題的情況下，可以采用增大截面法進(jìn)行處理。在土木工程領(lǐng)域，針對(duì)梁、板等混凝土構(gòu)件的加固技術(shù)通常采用結(jié)構(gòu)加固法，具體來(lái)說(shuō)，就是增加截面面積以提高混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，增大截面法施工簡(jiǎn)單，但由于截面面積增加，造成構(gòu)件自重增加，影響了使用空間，同時(shí)，由于混凝土結(jié)構(gòu)受力發(fā)生變化，對(duì)結(jié)構(gòu)安全產(chǎn)生負(fù)面影響。增大截面法一般采用鋼筋混凝土圍套包裹再混凝土結(jié)構(gòu)外層，從而提高了混凝土結(jié)構(gòu)的承載力。

2.3 混凝土置換法

對(duì)于外表破碎的裂縫，可以采用混凝土置換法進(jìn)行處理。其施工流程是，對(duì)破碎的混凝土進(jìn)行清理作業(yè)，然后對(duì)混凝土表層進(jìn)行打磨，再對(duì)表層打磨后的顆粒進(jìn)行清潔，最后對(duì)裂縫進(jìn)行新混凝土材料澆筑作業(yè)。目前常用的混凝土置換材料有水泥砂漿、混凝土以及聚合物砂漿等。

2.4 聚脲技術(shù)

作為一種新型混凝土裂縫修復(fù)技術(shù)，聚脲技術(shù)具有以下優(yōu)勢(shì)：一是具有優(yōu)異的力學(xué)性能。這項(xiàng)技術(shù)具有拉伸強(qiáng)度大、硬度范圍廣等特點(diǎn)，對(duì)由于溫差導(dǎo)致的混凝土結(jié)構(gòu)熱脹冷縮具有很好的適應(yīng)性，同時(shí)，對(duì)混凝土裂縫具有很好的抑制作用。二是聚脲反應(yīng)固化速度快，凝膠反應(yīng)在幾秒內(nèi)就能完成，因此受溫度和濕度等外在因素影響較小。三是施工技術(shù)簡(jiǎn)單，單次噴涂量大，因此噴涂速率較快，效率較高，而且該技術(shù)可以進(jìn)行多種形式的噴涂成型作業(yè)。四是聚脲化學(xué)活性穩(wěn)定，不需要添加催化劑，而且使用壽命可以達(dá)到七十多年，混凝土裂縫修復(fù)質(zhì)量較高。[4]

聚脲技術(shù)包括以下三個(gè)施工階段：首先，對(duì)基礎(chǔ)材料進(jìn)行處理。一般包括兩個(gè)處理環(huán)節(jié)，一是對(duì)材料表面進(jìn)行清潔作業(yè)；二是對(duì)材料表面進(jìn)行打磨作業(yè)。其次，進(jìn)行底涂施工。使用底涂技術(shù)，使混凝土與聚脲涂層實(shí)現(xiàn)連接。為確保聚脲的附著力，底涂材料需要根據(jù)設(shè)計(jì)配方進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)配比。最后，進(jìn)行聚脲噴涂作業(yè)。從功能上來(lái)說(shuō)，聚脲技術(shù)汲取了表面修補(bǔ)法、灌漿法等傳統(tǒng)修補(bǔ)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了修補(bǔ)和防護(hù)的統(tǒng)一，具有節(jié)能環(huán)保、無(wú)污染、無(wú)溶劑等優(yōu)勢(shì)，應(yīng)用領(lǐng)域得到快速推廣。

2.5 粘剛、碳纖維加固法

該技術(shù)使用粘結(jié)劑，把粘剛或者碳纖維與裂縫進(jìn)行緊密粘結(jié)，從而提升混凝土結(jié)構(gòu)的承載力，這種技術(shù)對(duì)施工場(chǎng)地空間要求低、加固效果良好，而且施工時(shí)間短、工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，在混凝土裂縫修補(bǔ)工程中得到廣泛應(yīng)用。其中，粘結(jié)質(zhì)量的高低決定了裂縫修補(bǔ)的效果。具體包括以下流程。

一是表面處理。表面處理是該加固法中的重要工序，首先使用毛刷、清潔劑等工具對(duì)混凝土表面油污進(jìn)行清潔；其次利用打磨機(jī)打磨2-3毫米粘合面，然后清除粘合面上的粉粒，并進(jìn)行擦拭；再次使用鋼絲刷進(jìn)行二次清潔；最后使用毛刷和清潔劑進(jìn)行二次清洗。[5]二是進(jìn)行涂膠處理。建筑結(jié)構(gòu)膠配置要嚴(yán)格依照配比和攪拌程序進(jìn)行，確保結(jié)構(gòu)膠色澤均勻、流動(dòng)適中。三是把結(jié)構(gòu)膠均勻涂抹在混凝土新面，并反復(fù)刮抹，確保結(jié)構(gòu)膠充分滲透和浸潤(rùn)，在涂抹方法上要遵照中間厚邊緣薄的原則，涂抹厚度保持在1-3毫米，最后把鋼板貼在裂縫位置。四是進(jìn)行固定和加壓。一般采用膨脹螺栓和卡具進(jìn)行固定措施，并有效控制加壓量，確保膠液保持在最佳位置。五是在20度的環(huán)境下進(jìn)行固化，一般需要24小時(shí)。六是進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)，一般采用小錘擊打鋼板，確認(rèn)結(jié)構(gòu)膠硬化程度，通過(guò)肉眼觀察鋼板邊緣結(jié)構(gòu)膠色澤，以確認(rèn)結(jié)構(gòu)膠的密實(shí)程度。七是依據(jù)施工要求，采用防腐涂料，對(duì)粘合面進(jìn)行防腐處理。

2.6 環(huán)氧樹(shù)脂灌漿法

環(huán)氧樹(shù)脂漿材可灌性好，粘度低，滲透特性與水接近，適用于寬度小于1毫米的裂縫；此外，環(huán)氧樹(shù)脂剛灌入時(shí)粘度較低，在固結(jié)中強(qiáng)度逐漸增大，有利于施工時(shí)間的控制和調(diào)整。雖然環(huán)氧樹(shù)脂灌漿法成本較高，但總體來(lái)說(shuō)，環(huán)氧樹(shù)脂穩(wěn)定性好、粘合力強(qiáng)、強(qiáng)度高、收縮力小、常溫固化等特征，配合使用稀釋劑和固化劑，有效提升了環(huán)氧樹(shù)脂的使用功能。

在裂縫修補(bǔ)時(shí)，環(huán)氧樹(shù)脂需要具備以下條件：一是要有良好的流動(dòng)性，保證灌漿材料在壓力較小情況下，就能順利注入裂縫末端。二是要有較強(qiáng)的粘合強(qiáng)度。混凝土裂縫在修補(bǔ)后，基體會(huì)受到付復(fù)合力的作用，對(duì)灌漿材料的粘合強(qiáng)度提出了較高要求。三是對(duì)固化條件要求簡(jiǎn)單。在使用環(huán)氧樹(shù)脂灌漿法時(shí)，只需要對(duì)粘合面進(jìn)行清潔即可，對(duì)固化壓力要求不高。四是固化后灌漿材料性能穩(wěn)定，材料強(qiáng)度較高。五是灌漿材料成本較低，原材料市場(chǎng)供應(yīng)充足。六是灌漿材料具有一定的變形能力，與混凝土基體能實(shí)現(xiàn)同步形變。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在建筑工程中使用混凝土裂縫施工處理技術(shù)，可以有效消除由于裂縫問(wèn)題引發(fā)的安全隱患，提升混凝土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和使用性，提高建筑工程質(zhì)量和安全。由于造成混凝土裂縫的原因負(fù)責(zé)，不同的裂縫類型采用的施工技術(shù)不同，因此，在混凝土裂縫施工處理過(guò)程中，要結(jié)合混凝土裂縫類型特征和施工具體情況，采取科學(xué)有效的裂縫施工處理技術(shù)，消除混凝土裂縫安全隱患，提升混凝土結(jié)構(gòu)使用性能，為建筑工程的安全和質(zhì)量提供保障。