混凝土是由水泥、細(xì)骨料、粗骨料、水和外加劑按照一定比例拌和而成的非勻質(zhì)脆性材料,為工程中必不可少的建筑材料。
一、裂縫的種類
混凝土裂縫按深度不同分為表層裂縫、深層裂縫和貫穿裂縫;按裂縫開(kāi)度變化可分為死縫、活縫和增長(zhǎng)縫;按產(chǎn)生原因分為干縮裂縫、塑性收縮裂縫、沉陷裂縫、溫度裂縫等。
1、干縮裂縫。干縮型裂縫主要出現(xiàn)在混凝土養(yǎng)護(hù)以后兩周左右。由于混凝土容易受到外界條件影響,在其硬化后,表面因?yàn)樗值恼舭l(fā),水分損失多,就會(huì)產(chǎn)生變形,從而導(dǎo)致干縮。當(dāng)混凝土表面大面積的干縮變形被內(nèi)部約束后,而內(nèi)部的濕變化小,發(fā)生的變形也比較小,就會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的拉力,從而造成混凝土表面的干裂。干縮裂縫呈平行狀或網(wǎng)狀,一般會(huì)在構(gòu)件短方向分布且出現(xiàn)在表面很淺的位置。
2、塑性收縮裂縫。塑性收縮裂縫發(fā)生在混凝土凝結(jié)之前。由于混凝土漿體中水分會(huì)流向表面,并且迅速蒸發(fā),使得水分損失逐漸增加,造成急劇的體積收縮。而此時(shí)的混凝土還沒(méi)有形成一定強(qiáng)度,從而導(dǎo)致混凝土表面的裂縫。這種裂縫一般出現(xiàn)在刮風(fēng)且風(fēng)力較大與干熱的天氣中,該裂縫較淺,呈中間寬,兩端細(xì)且長(zhǎng)短不一、連貫的狀態(tài)。
3、沉陷裂縫。沉陷裂縫主要是由于地基土質(zhì)的松軟且不勻或是回填土未經(jīng)夯實(shí)處理,建筑物在使用過(guò)程時(shí)被水長(zhǎng)時(shí)間的浸泡而導(dǎo)致的不均勻沉降產(chǎn)生的。另外,模板支撐間的距離過(guò)大和模板的剛度不夠強(qiáng)等因素也會(huì)導(dǎo)致深陷裂縫,尤其是在冬天,模板支撐在凍土層上,由于天氣的影響,凍土層在解凍之后容易發(fā)生不均勻的沉降,這就會(huì)使混凝土產(chǎn)生裂縫。該裂縫一般為深進(jìn)或貫穿性裂縫,它的走向與沉陷的情況相關(guān)。
4、溫度裂縫。溫度裂縫是因?yàn)榛炷羶?nèi)外溫度的差異或季節(jié)變化時(shí)的氣溫差異過(guò)大而產(chǎn)生的。在混凝土澆筑過(guò)程中,水泥發(fā)生化學(xué)反應(yīng)釋放出大量的熱,導(dǎo)致混凝土內(nèi)部的溫度上升并在之后下降。因?yàn)榛炷羶?nèi)部散熱慢,表面散熱快,這樣就會(huì)形成溫差,從而使混凝土表面出現(xiàn)溫度應(yīng)力,當(dāng)混凝土的抗拉強(qiáng)度小于這種溫度應(yīng)力就會(huì)產(chǎn)生裂縫。另外,在混凝土養(yǎng)護(hù)期間,若受到寒冷空氣的影響,也會(huì)使混凝土表面發(fā)生裂縫,雖然這種裂縫較淺,危害性較小,但是對(duì)其加強(qiáng)控制也非常重要。
二、裂縫形成的原因分析
混凝土裂縫形成的原因非常復(fù)雜,往往是多種不利因素綜合作用的結(jié)果。據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì),施工不規(guī)范造成的混凝土裂縫占80%左右,材料質(zhì)量差或配合比不合理產(chǎn)生的裂縫占15%左右,設(shè)計(jì)不當(dāng)引起的裂縫可能占5%。
1、混凝土生產(chǎn)時(shí)原材料計(jì)量誤差大,尤其外加劑的摻加隨意性大,沒(méi)有根據(jù)砂、石料的實(shí)際含水率及時(shí)調(diào)整施工用水量,造成混凝土水灰比增大。此外,在混凝土運(yùn)輸及泵送過(guò)程中加水的現(xiàn)象也比較普遍。
2、采用整體式鋼模板臺(tái)車施工,混凝土澆筑時(shí)不振搗或漏振,混凝土均質(zhì)性差。
3、夏季施工時(shí)砂、石料露天堆放,無(wú)切實(shí)有效的降溫措施,混凝土入模溫度高。冬季施工時(shí)采取的防寒保溫措施不力。
三、裂縫常見(jiàn)修補(bǔ)方法
裂縫修補(bǔ)除了以恢復(fù)防水性和耐久性為主要目的外,也可從結(jié)構(gòu)安全及美觀角度出發(fā)而進(jìn)行修補(bǔ)。在滿足修補(bǔ)目的的前提下,還必須考慮經(jīng)濟(jì)性、明確修補(bǔ)范圍及修補(bǔ)規(guī)模等。
1、充填法
此法適合于修補(bǔ)較寬的裂縫(裂縫寬度大于0.5 mm)。具體做法是沿裂縫處鑿U形或V形槽,槽頂寬約10 cm,在槽中充填密封材料。充填材料可用水泥砂漿、環(huán)氧砂漿、彈性環(huán)氧砂漿、聚合物水泥砂漿等。如果鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋已經(jīng)銹蝕,則將混凝土鑿除到能夠充分處理已經(jīng)生銹的鋼筋部分,將鋼筋除銹。然后進(jìn)行防銹處理,再在槽中充填聚合物水泥砂漿或環(huán)氧樹(shù)脂砂漿等材料。對(duì)于活縫,沿裂縫走向開(kāi)一個(gè)U形槽,槽底墊一層與混凝土不粘的材料,再填充彈性嵌縫材料,使其與槽兩側(cè)粘結(jié)。這樣嵌縫材料沿槽的整個(gè)寬度可自由變形,裂縫發(fā)生張拉變形時(shí),不會(huì)把嵌縫材料拉開(kāi)。
2、表面覆蓋法
這是一種在微細(xì)裂縫(一般寬度小于0.2 mm)的表面上涂膜,以提高其防水性及耐久性為目的的修補(bǔ)方法,分為涂覆裂縫部分及全部涂覆2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)延伸裂縫難以控制其變化。表面覆蓋法所用材料視修補(bǔ)目的及其建筑物所處環(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(shù)脂充填混凝土表面的氣孔,再用修補(bǔ)材料涂覆表面。
3、注入法
注入法分為壓力注入法與真空吸入法2種。壓力灌漿法適用于較深較細(xì)的裂縫,而真空注入法是利用真空泵使縫內(nèi)形成真空,將漿材吸入縫內(nèi),該法適用于各種表面裂縫的修補(bǔ)。灌漿材料有水泥漿材、普通環(huán)氧漿材、彈性環(huán)氧漿材等。
4、對(duì)約束性條件進(jìn)行改善。改善約束性條件主要分為三個(gè)方面,一是合理的分清裂縫和板塊,二是盡量避免基礎(chǔ)起伏偏大,三是合理的安排施工,盡量不要把側(cè)面長(zhǎng)期的暴露。此外,還應(yīng)該加強(qiáng)混凝土的性能,提高混凝土防裂的功能,要對(duì)其加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)。
(作者單位:162400黑龍江省泰來(lái)縣江橋鎮(zhèn)水利站)