許培杰　陶俊鋒

一、概述

混凝土是一種由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而形成的非均質(zhì)脆性材料。由于混凝土施工和本身變形、約束等一系列問(wèn)題,硬化成型的混凝土中存在著眾多的微孔隙、氣穴和微裂縫,正是由于這些初始缺陷的存在才使混凝土呈現(xiàn)出一些非均質(zhì)的特性。混凝土裂縫有表面裂縫、貫穿裂縫和深層裂縫三種。微裂縫通常是一種無(wú)害裂縫,對(duì)混凝土的承重、防滲及其他一些使用功能不產(chǎn)生危害。但是在混凝土受到荷載、溫差等作用之后,微裂縫就會(huì)不斷地?cái)U(kuò)展和連通,最終形成我們?nèi)庋劭梢?jiàn)的宏觀裂縫,也就是混凝土工程中常說(shuō)的裂縫?；炷两ㄖ蜆?gòu)件通常都是帶縫工作的,由于裂縫的存在和發(fā)展通常會(huì)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、耐久性及抗?jié)B能力,影響建筑物的外觀、使用壽命,嚴(yán)重者將會(huì)威脅到人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全,很多工程的失事都是由于裂縫的不穩(wěn)定發(fā)展所致。

二、混凝土裂縫產(chǎn)生的原因

混凝土產(chǎn)生裂縫的原因有多種,但根本原因是混凝土中的拉應(yīng)力超過(guò)了混凝土的抗拉強(qiáng)度。具體可歸結(jié)為溫度和濕度變化、外荷載產(chǎn)生的變形過(guò)大和施工方法不當(dāng)這三種原因。具體類型有: 一是水泥干縮產(chǎn)生的裂縫。二是溫差變化,由熱脹冷縮效應(yīng)引起的裂縫。三是應(yīng)力集中引起的裂縫。四是使用不當(dāng)造成過(guò)載,變形過(guò)大引起的裂縫。五是張拉力引起的裂縫。六是不均勻沉降引起的裂縫。七是施工中,在混凝土初凝階段因模板振動(dòng)、變形或移位會(huì)使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫。八是加荷過(guò)早產(chǎn)生的裂縫。九是施工縫處理不好則可能在施工縫部位出現(xiàn)裂縫。十是混凝土預(yù)制構(gòu)件,在脫模、運(yùn)輸、堆放、起吊過(guò)程中因各種原因使構(gòu)件受壓區(qū)處于受拉狀態(tài),都可能使構(gòu)件產(chǎn)生裂縫。

三、裂縫的修補(bǔ)措施

國(guó)內(nèi)外修補(bǔ)裂縫的方法很多,歸納起來(lái)主要有以下三大類:

(一)開(kāi)槽法修補(bǔ)裂縫。該法適合于修補(bǔ)較寬裂縫大于0.5mm,材料的配合比為:采用環(huán)氧樹脂:聚硫橡膠:水泥:砂=10:3:12.5:28.首先用人工將曬干篩后的砂、水泥按比例配好攪拌均勻后,將環(huán)氧樹脂聚硫橡膠也按配比拌勻。然后摻入已拌好的砂、水泥當(dāng)中,再用人工繼續(xù)攪拌。最后用少量的丙酮將已拌好的砂漿稀釋到適中稠度(約0.4斤丙酮就可以了)。及時(shí)將已拌好的改性環(huán)氧樹脂砂漿用橡膠桶裝到已鑿好洗凈吹干后的混凝土鑿槽內(nèi)進(jìn)行嵌入。從砂漿開(kāi)始拌和到嵌入混凝土縫內(nèi),一組砂漿的整個(gè)施工過(guò)程需要30分鐘左右完成。嵌入后的砂漿養(yǎng)護(hù)即砂漿嵌入縫槽內(nèi)處理好后兩小時(shí)以內(nèi)及時(shí)用毛氈、麻袋將聚硫橡膠改性環(huán)氧樹脂砂漿進(jìn)行覆蓋,待完全初凝后,開(kāi)始用水養(yǎng)護(hù)。

(二)低壓注漿法修補(bǔ)裂縫。低壓注漿法適用于裂縫寬度為0.2mm~0.3mm的混凝土裂縫修補(bǔ)。修補(bǔ)工序如下:裂縫清理—試漏—配制注漿液—壓力注漿—二次注漿—清理表面。當(dāng)裂縫數(shù)量較多時(shí),先要在裂縫位置上貼醫(yī)用白膠布,再用窄毛刷蘸漿沿裂縫來(lái)回涂刷封縫,使裂縫封閉,大約10分鐘后,揭去膠布條,露出小縫,粘貼注漿嘴用漿包嚴(yán)。固化后周邊可能有裂口,必須反復(fù)用漿補(bǔ)上,以避免注漿漏漿。注漿操作一般在粘嘴的第二天進(jìn)行,若氣溫高的話,半天就可注漿。操作時(shí)先用補(bǔ)縫器吸取注漿液,插入注漿嘴,用手推動(dòng)補(bǔ)縫器活塞,使?jié){液通過(guò)注漿嘴壓入裂縫,當(dāng)相鄰的嘴中流出漿液時(shí),就可拔出補(bǔ)縫器,堵上鋁鉚釘。一般由上往下注漿,水平縫一般從一端到另一端逐個(gè)注漿。為了保證漿液充滿,在注漿后約半小時(shí)可以對(duì)每個(gè)注漿嘴再次補(bǔ)漿。

(三)表面覆蓋法修補(bǔ)裂縫。這是一種在微細(xì)裂縫(一般寬度小于0.2mm)的表面上涂膜,以達(dá)到修補(bǔ)混凝土微細(xì)裂縫的目的。分涂覆裂縫部分及全部涂覆兩種方法,這種方法的缺點(diǎn)是修補(bǔ)工作無(wú)法深入到裂縫內(nèi)部,對(duì)延伸裂縫難以追蹤其變化。表面覆蓋法所用材料視修補(bǔ)目的及建筑物所處環(huán)境不同而異,通常采用彈性涂膜防水材料,聚合物水泥膏、聚合物薄膜(粘貼)等。施工時(shí),首先用鋼絲刷子將混凝土表面打毛,清除表面附著物,用水沖洗干凈后充分干燥,然后用樹脂充填混凝土表面的氣孔,再用修補(bǔ)材料涂覆表面。

四、防裂的主要措施

(一)合理選擇配合比

1.應(yīng)選用水化熱低、凝結(jié)時(shí)間長(zhǎng)的水泥,優(yōu)先選用礦渣硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥。在保證混凝土強(qiáng)度和拌合物的坍落度要求的前提下,提高摻合物料及骨料的含量,降低單方混凝土的水泥用量。

2.粗骨料宜采用連續(xù)級(jí)配的石子,最大粒徑不宜大于40mm,含泥量不大于1%;細(xì)骨料宜采用中粗砂,含泥量不大于3%。

3.宜摻用緩凝劑、減水劑等外加劑,以減小水泥水化熱,或推遲水化熱的峰值期;宜摻入適量的微膨脹劑或使用膨脹水泥,使混凝土得到補(bǔ)償收縮,降低收縮應(yīng)力。

4.大體積混凝土配合比的計(jì)算和試配除按規(guī)定執(zhí)行外,宜在配合比確定后進(jìn)行水化熱的驗(yàn)算和測(cè)定。

(二)施工的綜合措施

1.大體積混凝土的澆筑應(yīng)根據(jù)整體連續(xù)澆筑的要求,結(jié)合結(jié)構(gòu)尺寸的大小、鋼筋疏密、混凝土供應(yīng)條件等具體情況,采用全面分層、分段分層或斜面分層的澆筑方法,也可以配合采用二次振搗,增加混凝土的密實(shí)度,提高抗裂能力。為使上下層混凝土在初凝前結(jié)合良好,也可在下層混凝土面預(yù)留溝槽,以加強(qiáng)上下層混凝土的黏結(jié)。

2.為減少大體積混凝土的內(nèi)外約束,混凝土澆筑前宜在基層設(shè)置滑移層?；茖涌刹捎迷O(shè)置瀝青油氈或鋪砂石層緩沖的做法。

3.當(dāng)大體積混凝土平面尺寸過(guò)大時(shí),可以適當(dāng)設(shè)置后澆帶,以減小外約束力和溫度應(yīng)力,同時(shí)也有利于散熱及降低混凝土內(nèi)部的實(shí)際溫度,為減少分塊間后澆帶處鋼筋的連接約束,應(yīng)將鋼筋的連接設(shè)置在后澆帶處。

4.暑期施工時(shí)應(yīng)采取有效措施降低混凝土內(nèi)部的實(shí)際溫度,如采取拌合水中摻入冰屑、使用冷卻水作為拌合用水、砂石采取遮陽(yáng)措施和噴冷水降溫等。在混凝土澆筑后采用冷水養(yǎng)護(hù)降溫,或采用覆蓋材料養(yǎng)護(hù)。但要注意水溫和混凝土溫度之差不宜超過(guò)20℃。冬期施工可采用蓄熱法,利用保溫模板和保溫材料防止冷空氣侵襲,以達(dá)到降低混凝土內(nèi)外溫差的目的。

5.進(jìn)行溫度監(jiān)測(cè)控制,當(dāng)發(fā)現(xiàn)混凝土的內(nèi)部溫度與表面溫度、以及表面溫度與環(huán)境溫度之差超過(guò)25℃時(shí),應(yīng)及時(shí)加強(qiáng)保溫或延緩拆除保溫材料,以防止混凝土因過(guò)大的溫度應(yīng)力而產(chǎn)生裂縫?！?編輯/穆楊)