陳炳霖
(河南省工建集團(tuán)有限責(zé)任公司,河南 鄭州 450000)
(一)承載受力裂縫
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。
(二)收縮裂縫
首先,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。
(三)溫差裂縫
此種裂縫產(chǎn)生主要原因?yàn)閮?nèi)部、外部之間溫差的影響與作用,裂縫的分布存在不規(guī)律性。
(四)沉降裂縫
此種裂縫產(chǎn)生主要原因?yàn)榈鼗临|(zhì)松軟、具有不均勻性,裂縫一般呈梭形。任何一種裂縫的出現(xiàn)都會(huì)對(duì)建筑整體質(zhì)量產(chǎn)生不良影響,為了切實(shí)保證建筑安全性和使用質(zhì)量,應(yīng)充分重視裂縫問(wèn)題,結(jié)合出現(xiàn)的問(wèn)題提出針對(duì)性解決對(duì)策。
(五)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(lèi)裂縫被稱(chēng)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)多形成裂縫;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。
土建工程施工時(shí),如果出現(xiàn)混凝土裂縫,將會(huì)嚴(yán)重影響工程進(jìn)度和工程質(zhì)量,其產(chǎn)生的危害主要體現(xiàn)在以下兩方面:(1)一旦出現(xiàn)混凝土裂縫,會(huì)導(dǎo)致建筑工程中的鋼筋暴露出來(lái),空氣中的水分會(huì)逐漸滲入到混凝土當(dāng)中,使其內(nèi)部受到侵蝕,致使混凝土出現(xiàn)軟化,降低工程質(zhì)量和強(qiáng)度。如果混凝土裂縫未得到及時(shí)處理,將會(huì)導(dǎo)致裂縫擴(kuò)大,阻礙后續(xù)工程施工。(2)混凝土出現(xiàn)裂縫后,建筑物強(qiáng)度下降,剛性也會(huì)受到影響。從物理層面分析,主要是由于混凝土裂縫不斷延伸過(guò)程中,裂縫位置中心軸會(huì)緩慢向上移動(dòng)。裂縫越嚴(yán)重,產(chǎn)生的形變就越大,破壞建筑穩(wěn)定性,存在較大安全隱患。
(一)混凝土水灰比及塌落度過(guò)大是導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)施工裂縫的主要原因,而水灰比會(huì)對(duì)混凝土強(qiáng)度值產(chǎn)生重要的影響。因此,為了保證混凝土的強(qiáng)度,必須準(zhǔn)確計(jì)算水、水泥等不同材料的具體使用量。而應(yīng)用含泥量大的粉砂配制的混凝土強(qiáng)度與規(guī)定要求存在一定的差異性,很容易出現(xiàn)裂縫問(wèn)題。力了滿(mǎn)足泵送砼的條件,會(huì)將砼脫水,導(dǎo)致砼在一段時(shí)間內(nèi)發(fā)生了非常明顯的干縮現(xiàn)象,就會(huì)導(dǎo)致砼表面出現(xiàn)不同程度的裂縫。
(二)塑性裂縫的產(chǎn)生主要就是因?yàn)?,在澆筑混凝土之前沒(méi)有將水灑在混凝土表面,導(dǎo)致混凝土表面始終處于比較干燥的狀態(tài),為裂縫的產(chǎn)生提供了機(jī)會(huì)。
(三)混凝土現(xiàn)澆施工時(shí)振搗次數(shù)過(guò)多,使混凝土的細(xì)骨料過(guò)多地浮到表面,形成含水量很大的水泥漿層,快速收縮了表面體積碳水化,導(dǎo)致混凝土表面出現(xiàn)了非常大的裂縫。
(四)后澆帶的處理非常關(guān)鍵,如果沒(méi)有采取合理的方式進(jìn)行處理,就會(huì)增加板面裂縫的發(fā)生機(jī)率。為了使鋼筋混凝土收縮變形和溫度應(yīng)力問(wèn)題得到有效的決絕,必須以規(guī)范要求為依據(jù),將后澆帶設(shè)置在合理地位置,但有時(shí)如果沒(méi)有嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求設(shè)置后澆帶,或者施工縫處理不當(dāng),就會(huì)容易出現(xiàn)板面裂縫。
(五)存在過(guò)多的樓板暗埋管線,使鋼筋與混凝土的粘結(jié)度降低,管邊混凝土保護(hù)層厚度不足,從而導(dǎo)致混凝土成型后現(xiàn)澆樓板應(yīng)力無(wú)法均勻分布,通過(guò)肉眼可以看到裂縫問(wèn)題,且這些裂縫非常不規(guī)則。
(六)在現(xiàn)場(chǎng)施工過(guò)程中,沒(méi)有采取合理的方式控制施工進(jìn)度,整體施工進(jìn)度比較快,混凝土強(qiáng)度達(dá)不到規(guī)定的要求,對(duì)后續(xù)施工產(chǎn)生了不利的影響;另外,受到重物的沖撞,也會(huì)導(dǎo)致板面不規(guī)則裂縫的產(chǎn)生。施工現(xiàn)場(chǎng)模板拆除時(shí)間不合理,導(dǎo)致混凝土的強(qiáng)度與拆模要求存在較大的差異。
(七)在具體施工過(guò)程中,養(yǎng)護(hù)工作非常關(guān)鍵,如果沒(méi)有及時(shí)進(jìn)行養(yǎng)護(hù),也會(huì)引發(fā)現(xiàn)澆混凝土板裂縫。
(一)表面處理法
當(dāng)土建工程混凝土表層發(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。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(lèi)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??傮w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)。
(二)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)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。
(三)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。
(四)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):(1)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。(2)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。(3)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。
聚脲技術(shù)包括以下三個(gè)施工階段:(1)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)。(2)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。(3)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。
(五)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。(1)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。(2)進(jìn)行涂膠處理。土建工程結(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。(3)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。(4)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。(5)在20℃的環(huán)境下進(jìn)行固化,一般需要24 小時(shí)。(6)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。(7)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。
(六)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:(1)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。(2)要有較強(qiáng)的粘合強(qiáng)度?;炷亮芽p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。(3)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。(4)固化后灌漿材料性能穩(wěn)定,材料強(qiáng)度較高。(5)灌漿材料成本較低,原材料市場(chǎng)供應(yīng)充足。(6)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。
綜上所述,土建工程施工過(guò)程中,混凝土施工為工程重點(diǎn),與工程質(zhì)量好壞聯(lián)系緊密。土建工程混凝土裂縫是工程中普遍存在的問(wèn)題,也是導(dǎo)致土建工程安全隱患的重要影響因素。在處理裂縫時(shí)需根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行具體分析,采取科學(xué)的治理措施,提升土建工程整體質(zhì)量。