(華北理工大學(xué)　河北　唐山　063200)

引言

自20世紀(jì)以來，國(guó)內(nèi)外建筑工程中混凝土工程的規(guī)模不斷擴(kuò)大，當(dāng)代混凝土正向著高強(qiáng)、高流動(dòng)性、高耐久性的方向發(fā)展。然而，隨著混凝土結(jié)構(gòu)的普遍應(yīng)用，由于混凝土施工過程操作不當(dāng)、自身特性、環(huán)境條件影響和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)缺陷等問題，致使混凝土裂縫問題越來越嚴(yán)重?；炷亮芽p的產(chǎn)生不僅會(huì)影響建筑結(jié)構(gòu)美觀，還破壞構(gòu)件的整體性和耐久性，降低結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，最后甚至對(duì)結(jié)構(gòu)的安全性造成極大的威脅。因此，混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制與修復(fù)，是國(guó)內(nèi)外混凝土施工中非常重要而又迫切的課題。

一、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

混凝土是建筑工程中最重要的材料，隨著社會(huì)工業(yè)化的發(fā)展，混凝土施工技術(shù)也隨之而進(jìn)步，然而，混凝土結(jié)構(gòu)興建初期，人們普遍忽視混凝土過早劣化的現(xiàn)象，仍認(rèn)為混凝土性能降低此類現(xiàn)象是由于施工過程中養(yǎng)護(hù)操作不當(dāng)或者現(xiàn)存規(guī)范出現(xiàn)問題所引起的。直至20世紀(jì)初起，人們才開始認(rèn)識(shí)到混凝土裂縫控制問題。

1969年，德國(guó)的Springen schmid教授改進(jìn)了原有的開裂實(shí)驗(yàn)架，通過大量的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：水泥品質(zhì)是影響混凝土性能的重要因素。

RILEM于1989年創(chuàng)立了混凝土早期熱裂縫TC119技術(shù)委員會(huì)，1998年S.Bernander出版《避免混凝土早期熱裂縫》論文集，這些都對(duì)混凝土裂縫控制研究具有寶貴的借鑒意義。

2006年，英國(guó)哥倫比亞大學(xué)N.Banthia和R.Gupta對(duì)塑性收縮開裂的實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明：聚丙烯能有效控制混凝土塑性裂縫的開展。

近年來，國(guó)內(nèi)數(shù)所高校和研究院也相繼對(duì)混凝土的裂縫控制進(jìn)行探索研究。

王鐵夢(mèng)教授于1999年出版了《工程結(jié)構(gòu)裂縫》一書，書中通過工程實(shí)例系統(tǒng)介紹了各種工程結(jié)構(gòu)裂縫的控制措施，為后續(xù)的研究奠定了良好的實(shí)驗(yàn)與理論基礎(chǔ)。

清華大學(xué)陸新征、江見鯨利用無網(wǎng)格方法并結(jié)合傳統(tǒng)有限元分析方法，通過不需要單元網(wǎng)格的前提下可以簡(jiǎn)單的調(diào)整節(jié)點(diǎn)分布，并介紹了裂縫分類、宏觀裂縫生成和開展的模擬方法，能較準(zhǔn)確地分析混凝土受力變形和裂縫開展情況，得到傳統(tǒng)有限元計(jì)算難以生成的結(jié)果。

李樹奇對(duì)添加聚丙烯纖維混凝土實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分析并得出結(jié)論：通過聚丙烯纖維網(wǎng)可以很大程度上改善混凝土的品質(zhì)，提高混凝土的綜合使用性能，有效控制混凝土塑性收縮裂縫的產(chǎn)生。

二、裂縫控制措施

通過對(duì)大量的工程實(shí)例進(jìn)行研究分析，應(yīng)從設(shè)計(jì)措施、原材料選擇、施工措施等方面進(jìn)行控制，堅(jiān)決控制裂縫的開展。

(一)設(shè)計(jì)措施

設(shè)計(jì)混凝土構(gòu)件時(shí)，應(yīng)按照《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》進(jìn)行荷載取值，避免結(jié)構(gòu)在其設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)發(fā)生超載現(xiàn)象?；炷潦┕で?，應(yīng)掌握當(dāng)?shù)貧夂驐l件和施工環(huán)境，并根據(jù)地震烈度等級(jí)、建筑物基本信息等因素編寫詳細(xì)的施工組織設(shè)計(jì)。

為減少氣溫條件對(duì)混凝土產(chǎn)生的不利影響，應(yīng)對(duì)混凝土進(jìn)行保溫處理，加強(qiáng)建筑物的保溫隔熱性能。對(duì)大面積建筑結(jié)構(gòu)，宜采取分割處理措施，從而減少混凝土自身收縮、環(huán)境影響等結(jié)構(gòu)內(nèi)部應(yīng)力變化。

(二)原材料的選擇

在選擇材料時(shí)結(jié)合抗裂性以及混凝土強(qiáng)度等級(jí)等方面的要求，從施工原料方面選取低水化熱水泥。混凝土骨料選擇應(yīng)符合《普通混凝土用砂、石質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及檢驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》，根據(jù)結(jié)構(gòu)所處環(huán)境不同選用酸堿程度不同的骨料。例：若空氣潮濕混凝土最大堿含量不大于3.5kg/m3。為改善混凝土性能，根據(jù)工程需要，加入適當(dāng)?shù)V物摻合料及外加劑。

(三)施工措施

合理的施工措施是防止混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫的重要保障，也是防止混凝土開裂的關(guān)鍵階段。確定正確的、全面的質(zhì)量評(píng)定體系，做到檢查覆蓋面要廣、質(zhì)量要求嚴(yán)格、抽查體系要完善；加強(qiáng)預(yù)應(yīng)力混凝土的監(jiān)管體系，定期檢測(cè)混凝土的溫度動(dòng)態(tài)，減少由外部環(huán)境變化而產(chǎn)生的裂縫；提倡對(duì)澆筑后的混凝土采用二次振搗技術(shù)，提高混凝土的粘結(jié)力，增加構(gòu)件整體密實(shí)度。養(yǎng)護(hù)過程中，要及時(shí)用濕潤(rùn)的塑料、草袋等材料覆蓋混凝土，確保混凝土表面能夠緩慢冷卻。

三、裂縫修補(bǔ)措施

裂縫修補(bǔ)措施主要包括：

(1)表面處理法

表面修補(bǔ)法施工簡(jiǎn)單，主要用于混凝土結(jié)構(gòu)表面穩(wěn)定的淺層裂縫，裂縫整體寬度較小，分布不均。

(2)灌漿修補(bǔ)法

化學(xué)灌漿法是裂縫修補(bǔ)常用的一種方法，將化學(xué)材料配置的漿液灌入裂縫內(nèi)部后密封，漿體在裂縫中固化、擴(kuò)散后，漿液具有較高的粘結(jié)強(qiáng)度，可達(dá)到恢復(fù)結(jié)構(gòu)整體性、耐久性的目的。此法適用于裂縫寬度≥0.3mm、裂縫深度較深的裂縫修補(bǔ)。

(3)構(gòu)造加固法

當(dāng)裂縫開展較嚴(yán)重，已經(jīng)影響結(jié)構(gòu)承載力，甚至對(duì)結(jié)構(gòu)的安全性造成極大的威脅時(shí)，應(yīng)采取構(gòu)造加固法。常見的構(gòu)造加固多為增加結(jié)構(gòu)橫截面積、在構(gòu)件四周外粘或外包型鋼、構(gòu)件表面粘貼纖維加固、外加預(yù)應(yīng)力等方法。

(4)仿生自愈合法

仿生自愈合法是目前正在研究的一種新型裂縫修補(bǔ)方法。這種方法很大程度的模仿了生物組織創(chuàng)傷自愈能力，即靠其自身分泌愈合物質(zhì)，應(yīng)用到混凝土裂縫修補(bǔ)中，在混凝土中加入一些特殊組分使其形成神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自愈系統(tǒng)，起到修補(bǔ)作用。