混凝土結(jié)構(gòu)裂縫原因及其修補方法淺談＊

崔宏 張莉

民用建筑混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫是極為普遍的現(xiàn)象,裂縫修補主要以恢復(fù)結(jié)構(gòu)材料的防水性及耐久性為目的,也有從維護人身安全及注重美觀的角度而進行修補的。在滿足修補的前提下,必須考慮經(jīng)濟性來決定修補的范圍及修補的規(guī)模等。

1 混凝土裂縫的危害

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是多組分復(fù)合材料,在各種條件變化和各種材料變形不一致的情況下,微觀裂縫的產(chǎn)生幾乎是不可避免的,這種細微裂縫如果不擴展或在一定范圍內(nèi)擴展的話,它對一般的工業(yè)與民用建筑的正常使用是不會造成危害的,有害與無害的界限是由結(jié)構(gòu)使用功能決定的。對鋼筋混凝土,特別是有充分構(gòu)造配筋的鋼筋混凝土出現(xiàn)一定程度的裂縫,不會迅速導(dǎo)致破壞,只是限制裂縫寬度的問題,使其達不到有害程度。但實際使用過程中,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在荷載作用下或是進一步溫差和干縮的情況下,細微裂縫會開始開展并相互貫通,從而發(fā)展成較大裂縫,對結(jié)構(gòu)造成極大的影響,形成危害。常見危害有：

1)影響鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的承載能力;

2)引起鋼筋銹蝕,使保護層崩落;

3)影響鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的正常使用;

4)降低結(jié)構(gòu)剛度,影響建筑物的整體性;

5)影響鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性能和使用壽命;

6)影響建筑物的美觀;

7)裂縫大的可能使結(jié)構(gòu)或構(gòu)件徹底報廢,造成工程返工、材料浪費、延遲工期以及較大的經(jīng)濟損失。

2 混凝土裂縫原因分析

混凝土是由水泥、摻合料、外加劑與水按一定比例配制而成的膠結(jié)漿體將分散的砂、石子經(jīng)攪拌而粘結(jié)在一起的氣硬性膠凝材料。它具有較高的抗壓強度和良好的耐久性,但其最顯著的特點就是抗拉強度低、抵抗變形的能力差并容易開裂產(chǎn)生裂縫,給人民的生產(chǎn)生活帶來了不便。

混凝土出現(xiàn)裂縫的原因很復(fù)雜,不能一概而論,要研究裂縫,我們要搞清楚什么是裂縫,有哪幾種裂縫。

裂縫是建筑施工中材料由于某種原因或幾種原因共同引起的結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生不連續(xù)的現(xiàn)象。而混凝土裂縫是指混凝土在溫度和濕度變化的條件下,硬化并產(chǎn)生體積變形,由于各種材料變形不一致,互相約束而產(chǎn)生初始應(yīng)力,造成在骨料與水泥石粘結(jié)面或水泥石本身之間出現(xiàn)肉眼看不見的微觀裂縫。其分布是不規(guī)則、不連貫的,但是在荷載作用下或進一步產(chǎn)生溫差、收縮的情況下,裂縫開始發(fā)展,并逐漸互相串通,從而出現(xiàn)較大的連貫的肉眼可以看見的裂縫,稱為宏觀裂縫。

混凝土攪拌后是一種不定型的可塑性材料,其中水泥是混凝土增強的主要膠結(jié)材料。水泥的化學(xué)收縮與水泥的品種、標(biāo)號、細度、用量及施工工藝有關(guān)。一般來說,水泥的標(biāo)號越高、細度愈大、用量愈多,混凝土的收縮率也就隨之增加。混凝土在經(jīng)過收縮階段后,總的收縮率應(yīng)控制在0.05%左右。混凝土收縮是其固有的物理特性,也是混凝土出現(xiàn)裂縫的根本原因。一般地在工程中出現(xiàn)裂縫的部位不同,產(chǎn)生裂縫的原因也不同。特別是泵送混凝土出現(xiàn)裂縫一般是難以避免的。關(guān)鍵在于正確認(rèn)識、及時處理,將工程質(zhì)量控制在允許的范圍內(nèi)。

混凝土裂縫一般可以分為荷載裂縫和變形裂縫。荷載裂縫又可以分為外荷載裂縫和荷載次應(yīng)力裂縫;變形裂縫也可以分為材料自身變形裂縫和結(jié)構(gòu)變形裂縫。

1)在荷載作用下,結(jié)構(gòu)的強度、剛度或穩(wěn)定性不夠而出現(xiàn)的裂縫稱為荷載裂縫。這類裂縫主要是由于混凝土早期抗拉強度和彈性模量低,在外部荷載的作用下導(dǎo)致結(jié)構(gòu)變形,從而出現(xiàn)裂縫。

2)由于溫度、收縮、不均勻沉降等所引起的裂縫稱為變形裂縫。這類裂縫是混凝土開裂的主要原因,具體原因如下：

a.混凝土的收縮：收縮是混凝土的一個主要特征,對混凝土的性能有很大影響。由于收縮而產(chǎn)生的微觀裂縫一旦發(fā)展,則有可能引起結(jié)構(gòu)的開裂、變形甚至破壞。

b.溫度應(yīng)力：混凝土內(nèi)的水泥在水化反應(yīng)過程中散發(fā)出大量熱量,使混凝土升溫,并與外部氣溫形成一定的溫差,從而產(chǎn)生溫度應(yīng)力,其大小與溫差有關(guān),并直接影響到混凝土的開裂及裂縫的寬度。

c.配筋不足：配筋間距大,配筋率小的混凝土結(jié)構(gòu)開裂多。無筋混凝土比有筋混凝土開裂多。鋼筋的位置也要正確,保護層過大或過小都有可能導(dǎo)致混凝土開裂。

d.混凝土材料及配合比：配合比設(shè)計不當(dāng),直接影響混凝土的抗拉強度,是造成混凝土開裂不可忽視的原因。配合比不當(dāng)指水泥用量過大,水灰比大,含砂率不當(dāng),骨料種類不佳,選用外加劑不當(dāng)?shù)?這幾個因素也是互相影響的。

e.養(yǎng)護條件：養(yǎng)護是使混凝土正常硬化的重要手段。養(yǎng)護條件對裂縫的出現(xiàn)有著關(guān)鍵的影響。在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護條件下,混凝土硬化正常,不會開裂,但是只適應(yīng)于試塊或是工廠的預(yù)制件生產(chǎn),現(xiàn)場施工中不可能擁有這種條件?，F(xiàn)場混凝土養(yǎng)護越接近標(biāo)準(zhǔn)條件,混凝土開裂的可能性就越小。

f.施工質(zhì)量：混凝土澆筑施工中,振搗不均勻或是漏振等情況,會造成混凝土離析、密實度差,降低結(jié)構(gòu)的整體強度?；炷羶?nèi)部氣泡不能完全排除時,鋼筋表面的氣泡則會降低混凝土與鋼筋的粘結(jié)力。鋼筋若受到過多振動,則水泥漿在鋼筋周圍密集,也會大大降低粘結(jié)力。

3 鋼筋混凝土裂縫的處理措施

對土木工程中出現(xiàn)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫應(yīng)及時進行處理,以免裂縫進一步開展,影響結(jié)構(gòu)的安全性、適用性和耐久性,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫處理方法很多,一般主要采用以下幾種：

1)表面覆蓋修補法：表面修補法是一種簡單、常見的修補方法,它主要適用于穩(wěn)定和對結(jié)構(gòu)承載能力沒有影響的表面裂縫以及深進裂縫的處理。該法適用于裂縫較窄,用以恢復(fù)構(gòu)件表面美觀和提高耐久性時所用,常用的處理措施是在裂縫表面拌水泥漿、環(huán)氧膠泥或在混凝土表面涂刷油漆、瀝青等防腐材料,在防護的同時為了防止混凝土受各種作用的影響而繼續(xù)開裂,通常可以采用在裂縫的表面貼玻璃纖維布等措施,以防止裂縫繼續(xù)開裂。

2)低壓化學(xué)灌漿、嵌縫封堵法：灌漿法主要適用于對結(jié)構(gòu)整體性有影響或有防滲要求的混凝土裂縫的修補,它是利用壓力設(shè)備將水泥漿、環(huán)氧樹脂、甲基苯烯酸酯、聚氨酯等膠凝材料壓入混凝土的裂縫中,膠凝材料硬化后與混凝土形成一個整體,從而起到封堵加固的目的。

嵌縫法是裂縫封堵中最常用的一種方法,它通常是沿裂縫表面鑿成V形或U形槽,在槽中嵌填塑性或剛性止水材料,以達到封閉裂縫的目的。常用的塑性材料有聚氯乙烯膠泥、塑料油膏、丁基橡膠等;常用的剛性止水材料為聚合物水泥砂漿。

4 結(jié)語

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫是影響建筑物滿足安全性、適用性和耐久性的一個非常重要的方面,建筑物的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件常常由于各種不同的原因?qū)е赂鞣N裂縫出現(xiàn),其有害程度是可以控制的。因此加強鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫原因的分析是非常重要的,設(shè)計、施工、材料等方面因素對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)開裂的影響是相互聯(lián)系、相互制約的,必須全面系統(tǒng)的考慮。從裂縫的分類入手,弄清裂縫出現(xiàn)的原因,對裂縫采取措施加以正確的處理,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫問題將會逐漸得到圓滿的解決。

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