淺談混凝土裂縫預(yù)防和處理

李文強(qiáng)　朱喜梅

摘要: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。文章對(duì)混凝土裂縫的預(yù)防和處理進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞:混凝土裂縫;砂石骨料;干縮裂縫

中圖分類號(hào):TU672文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

文章編號(hào):1674-1145(2009)27-0125-02

一、混凝土裂縫產(chǎn)生的原因

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。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亮芽p產(chǎn)生的原因很多,有變形引起的裂縫:如溫度變化、收縮、膨脹、不均勻沉陷等原因引起的裂縫;有外載作用引起的裂縫;有養(yǎng)護(hù)環(huán)境不當(dāng)和化學(xué)作用引起的裂縫等等。

二、混凝土工程中常見(jiàn)裂縫及預(yù)防

1. 干縮裂縫及預(yù)防。干縮裂縫多出現(xiàn)在混凝土養(yǎng)護(hù)結(jié)束后的一段時(shí)間或是混凝土澆筑完畢后的一周左右,多為表面性的平行線狀或網(wǎng)狀淺細(xì)裂縫,寬度多在0.05～0.2mm之間,大體積混凝土中多在平面部位出現(xiàn),較薄的梁板中多沿其短向分布。主要預(yù)防措施:一是選用收縮量較小的水泥,一般采用中低熱水泥和粉煤灰水泥,降低水泥的用量。二是在混凝土配合比設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量控制好水灰比的選用,同時(shí)摻加合適的減水劑。三是加強(qiáng)混凝土的早期養(yǎng)護(hù),混凝土澆水養(yǎng)護(hù)的時(shí)間:對(duì)采用硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥或礦渣硅酸鹽水泥拌制的混凝土,不得少于7d ;對(duì)摻用緩凝型外加劑或有抗?jié)B要求的混凝土,不得少于14d。冬季施工時(shí)要適當(dāng)延長(zhǎng)混凝土保溫覆蓋時(shí)間,并涂刷養(yǎng)護(hù)劑養(yǎng)護(hù)。四是在混凝土結(jié)構(gòu)中設(shè)置合適的收縮縫。

2.塑性收縮裂縫及預(yù)防。塑性收縮是指混凝土在凝結(jié)之前,表面因失水較快而產(chǎn)生的收縮。塑性收縮裂縫一般在干熱或大風(fēng)天氣出現(xiàn),裂縫呈龜裂狀,多呈中間寬、兩端細(xì)且長(zhǎng)短不一,互不連貫狀態(tài)。主要預(yù)防措施:一是選用干縮值較小早期強(qiáng)度較高的硅酸鹽或普通硅酸鹽水泥。二是嚴(yán)格控制水灰比,摻加高效減水劑來(lái)增加混凝土的坍落度和和易性,減少水泥及水的用量,嚴(yán)禁混凝土澆筑過(guò)程中隨意加水。三是澆筑混凝土之前,將基層和模板澆水均勻濕透。四是在澆注混凝土后及時(shí)覆蓋塑料薄膜或者潮濕的草墊、麻片等,保持混凝土終凝前表面濕潤(rùn),或者在混凝土表面噴灑養(yǎng)護(hù)劑等進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。五是在高溫和大風(fēng)天氣要設(shè)置遮陽(yáng)和擋風(fēng)設(shè)施,及時(shí)養(yǎng)護(hù)。

3. 沉陷裂縫及預(yù)防。沉陷裂縫是由于混凝土骨料沉降時(shí)受到阻礙(如鋼筋、模板等約束)而產(chǎn)生的,這種裂縫大多出現(xiàn)在混凝土澆注后0.5～3小時(shí)之間,混凝土尚處在塑性狀態(tài),混凝土表面水消失光時(shí)立即產(chǎn)生,沿著梁及板上面鋼筋的走向出現(xiàn)。主要預(yù)防措施:一是對(duì)松軟土、填土地基在上部結(jié)構(gòu)施工前應(yīng)進(jìn)行必要的夯實(shí)和加固。二是保證模板有足夠的強(qiáng)度和剛度,且支撐牢固,并使地基受力均勻。三是防止混凝土澆灌過(guò)程中地基被水浸泡。四是在凍土上搭設(shè)模板時(shí)要注意采取一定的預(yù)防措施。

4.溫度裂縫及預(yù)防?；炷劣不陂g水泥放出大量水化熱,內(nèi)部溫度不斷上升,在表面引起拉應(yīng)力。后期在降溫過(guò)程中,由于受到基礎(chǔ)或老混凝土的約束,又會(huì)在混凝土內(nèi)部出現(xiàn)拉應(yīng)力。氣溫的降低也會(huì)在混凝土表面引起很大的拉應(yīng)力。當(dāng)這些拉應(yīng)力超出混凝土的抗裂能力時(shí),即會(huì)出現(xiàn)裂縫。主要預(yù)防措施:一是盡量選用低熱或中熱水泥,如礦渣水泥、粉煤灰水泥等。二是減少水泥用量,摻混合料,加引氣劑或塑化劑等措施以減少混凝土中的水泥用量,將水泥用量盡量控制在450kg/m3以下。三是降低水灰比,一般混凝土的水灰比控制在0.6以下。四是改善骨料級(jí)配,摻加粉煤灰或高效減水劑等來(lái)減少水泥用量,降低水化熱。五是改善混凝土的攪拌加工工藝,在傳統(tǒng)的三冷技術(shù)的基礎(chǔ)上采用二次風(fēng)冷新工藝,降低混凝土的澆筑溫度。六是在混凝土中摻加一定量的具有減水、增塑、緩凝等作用的外加劑,改善混凝土拌合物的流動(dòng)性、保水性,降低水化熱,推遲熱峰的出現(xiàn)時(shí)間。七是高溫季節(jié)澆筑時(shí)可以采用搭設(shè)遮陽(yáng)板等輔助措施控制混凝土的溫升。八是大體積混凝土結(jié)構(gòu)尺寸越大,溫度應(yīng)力越大,因此要合理安排施工工序,分層、分塊澆筑,混凝土澆筑分層厚度,宜為300～500mm。九是在大體積混凝土內(nèi)部設(shè)置冷卻管道,通冷水或者冷氣冷卻,減小混凝土的內(nèi)外溫差。十是加強(qiáng)混凝土養(yǎng)護(hù),混凝土澆筑后,及時(shí)用濕潤(rùn)的草簾、麻片等覆蓋,并注意灑水養(yǎng)護(hù),適當(dāng)延長(zhǎng)養(yǎng)護(hù)時(shí)間,保證混凝土表面緩慢冷卻。在寒冷季節(jié),混凝土表面應(yīng)設(shè)置保溫措施,以免混凝土表面發(fā)生急劇的溫度梯度。

5.施工方面原因和原材料質(zhì)量引起的裂縫。施工過(guò)程中由于振搗方法不當(dāng)、鋼筋綁扎不到位、混凝土成品保護(hù)不當(dāng)如過(guò)早上人、堆放材料、搭設(shè)支架等也會(huì)導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)裂縫。主要預(yù)防措施:加強(qiáng)施工的過(guò)程管理和混凝土的成品保護(hù)。振搗方式方法必須正確。插入式振動(dòng)棒易快插、慢拔插點(diǎn)要均勻排列,逐點(diǎn)移動(dòng),按順序進(jìn)行,不得遺漏,做到均勻振實(shí)。移動(dòng)間距不大于振動(dòng)棒作用半徑的1.5倍(一般為300～400mm)。振搗上一層時(shí)應(yīng)插入下層混凝土面50mm,以消除兩層間的接縫。平板振動(dòng)器的移動(dòng)間距應(yīng)能保證振動(dòng)器的平板覆蓋已振實(shí)部分邊緣。振搗時(shí)間宜為15～30s,以砂漿上浮石下沉,且不再出現(xiàn)氣泡為止,且間隔20～30min后進(jìn)行第二次復(fù)振。鋼筋綁扎施工加強(qiáng)對(duì)負(fù)彎矩筋的管理。加密支撐馬凳的間距、確保板面負(fù)彎矩筋的保護(hù)層厚度。對(duì)澆筑好的板面,必須在混凝土強(qiáng)度達(dá)到1.2N/m2 后方可上人和搭設(shè)支架,試塊強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)允許值時(shí)方能拆模。

三、裂縫處理

混凝土裂縫的修補(bǔ)措施主要有以下一些方法:表面修補(bǔ)法,灌漿、嵌逢封堵法,結(jié)構(gòu)加固法,混凝土置換法,電化學(xué)防護(hù)法以及仿生自愈合法。

1.表面修補(bǔ)法。表面修補(bǔ)法是一種簡(jiǎn)單、常見(jiàn)的修補(bǔ)方法,處理措施是在裂縫的表面涂抹水泥漿、環(huán)氧膠泥或在混凝土表面涂刷油漆、瀝青等防腐材料,在防護(hù)的同時(shí)為了防止混凝土受各種作用的影響繼續(xù)開(kāi)裂,通?？梢圆捎迷诹芽p的表面粘貼玻璃纖維布等措施。

2.灌漿、嵌逢封堵法。灌漿法是利用壓力設(shè)備將膠結(jié)材料壓入混凝土的裂縫中,膠結(jié)材料硬化后與混凝土形成一個(gè)整體,從而起到封堵加固的目的。常用的膠結(jié)材料有水泥漿、環(huán)氧樹(shù)脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等化學(xué)材料。嵌縫法是沿裂縫鑿槽,在槽中嵌填塑性或剛性止水材料,以達(dá)到封閉裂縫的目的。常用的塑性材料有聚氯乙烯膠泥、塑料油膏、丁基橡膠等等;常用的剛性止水材料為聚合物水泥砂漿。

3.結(jié)構(gòu)加固法。當(dāng)裂縫影響到混凝土結(jié)構(gòu)的性能時(shí),采取結(jié)構(gòu)加固法對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行處理。結(jié)構(gòu)加固中常用以下幾種方法:加大混凝土結(jié)構(gòu)的截面面積,在構(gòu)件的角部外包型鋼、采用預(yù)應(yīng)力法加固、粘貼鋼板加固、增設(shè)支點(diǎn)加固以及噴射混凝土補(bǔ)強(qiáng)加固。

4.混凝土置換法?；炷林脫Q法是處理嚴(yán)重?fù)p壞混凝土的一種有效方法,此方法是先將損壞的混凝土剔除,然后再置換入新的混凝土或其他材料。常用的置換材料有:普通混凝土或水泥砂漿、聚合物或改性聚合物混凝土或砂漿。

5.電化學(xué)防護(hù)法。主要有陰極防護(hù)法、氯鹽提取法、堿性復(fù)原法,利用施加電場(chǎng)在介質(zhì)中的電化學(xué)作用,改變混凝土或鋼筋混凝土所處的環(huán)境狀態(tài),鈍化鋼筋,以達(dá)到防腐的目的。

6.仿生自愈合法。仿生自愈合法是在混凝土的傳統(tǒng)組分中加入某些特殊組分如含黏結(jié)劑的液芯纖維或膠囊,在混凝土內(nèi)部形成智能型仿生自愈合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),當(dāng)混凝土出現(xiàn)裂縫時(shí)分泌出部分液芯纖維可使裂縫重新愈合。

作者簡(jiǎn)介:朱喜梅,河南省第一建筑工程集團(tuán)有限責(zé)任公司工程師,研究方向:建筑工程技術(shù)管理;李文強(qiáng),河南省第一建筑工程集團(tuán)有限責(zé)任公司助理工程師,研究方向:建筑施工管理。