談混凝土裂縫預(yù)防及處理辦法

顏朝暉

混凝土是當(dāng)代最主要的土木工程材料之一，它是由膠凝材料、顆粒狀集料、水以及必要時(shí)加入的外加劑和摻合料按一定比例配制，經(jīng)均勻攪拌，密實(shí)成型，養(yǎng)護(hù)硬化而成的一種非均質(zhì)脆性材料。混凝土具有原料豐富、價(jià)格低廉、生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、抗壓強(qiáng)度高、耐久性好、強(qiáng)度等級(jí)范圍寬等特點(diǎn)。而隨著商品混凝土的誕生，由于其質(zhì)量穩(wěn)定、施工文明、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)，日益受到人們的歡迎，廣泛應(yīng)用在土木建筑，水利，道橋，地鐵等工程領(lǐng)域，鋼筋混凝土已經(jīng)成為改變這個(gè)世界和景觀的重要材料。

自從1887年德國(guó)工程師科倫首先發(fā)表了鋼筋混凝土的計(jì)算方法，到1918年艾布拉姆發(fā)表了著名的計(jì)算混凝土強(qiáng)度的水灰比理論后，近百年來(lái)對(duì)混凝土的研究方興未艾?，F(xiàn)代科學(xué)關(guān)于混凝土的理論研究以及大量的混凝土工程實(shí)踐表明，混凝土構(gòu)件通常都是帶裂縫工作的，其微觀裂縫是材料本身的物理力學(xué)性質(zhì)決定的，裂縫是大家可以接受的一種材料特性。但在施工時(shí)應(yīng)盡量采取有效措施，將裂縫控制在某一合理范圍之內(nèi)，從而不會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)安全造成危害。因此對(duì)混凝土裂縫產(chǎn)生的原因以及處理措施的研究越來(lái)越成為土木工程領(lǐng)域重要和迫切的課題。

混凝土結(jié)構(gòu)裂縫一般分為溫度裂縫，收縮裂縫，沉陷裂縫以及荷載裂縫等。產(chǎn)生裂縫的原因有很多，有些甚至是多種因素相互影響的。歸納起來(lái)，主要有原材料質(zhì)量、施工工藝及設(shè)計(jì)三方面的主要原因。如因溫度變化、材料收縮、膨脹等原因引起裂縫;有施工質(zhì)量和養(yǎng)護(hù)不當(dāng)以及保護(hù)層不夠引起的裂縫;有因地基不均勻沉降，外部荷載作用等引起的裂縫。

面對(duì)裂縫，就要分析哪些裂縫是有害裂縫，哪些是無(wú)害裂縫。在修補(bǔ)裂縫之前應(yīng)全面考慮與之相關(guān)的各種因素，對(duì)裂縫要做現(xiàn)狀調(diào)查(裂縫的類型和寬度)，有無(wú)病害(漏水，鋼筋銹蝕)，了解產(chǎn)生裂縫的經(jīng)過(guò)，檢查施工記錄，進(jìn)行荷載調(diào)查，仔細(xì)研究和分析裂縫產(chǎn)生的原因?，F(xiàn)場(chǎng)要隨時(shí)觀察裂縫是否已經(jīng)穩(wěn)定，若仍處于發(fā)展過(guò)程中，要預(yù)估該裂縫發(fā)展的最終狀態(tài)。混凝土一旦產(chǎn)生有害裂縫后，空氣中的二氧化碳、酸雨和氯化物等腐蝕物極易通過(guò)裂縫侵入混凝土內(nèi)部，使混凝土發(fā)生碳化，并會(huì)銹蝕混凝土內(nèi)的鋼筋。有害裂縫的出現(xiàn)不僅會(huì)降低建筑的抗?jié)B能力，影響建筑物以及構(gòu)筑物的使用功能，而且還會(huì)降低鋼筋混凝土的耐久性和承載力，從而影響到結(jié)構(gòu)的整體性和安全性，嚴(yán)重時(shí)甚至發(fā)生建筑物的垮塌事故，對(duì)人民的生命和財(cái)產(chǎn)安全將會(huì)造成很大的威脅。所以作為工程設(shè)計(jì)和施工人員，要在實(shí)際工程中仔細(xì)研究，區(qū)別對(duì)待，做到心中有數(shù)，有的放矢，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況合理解決裂縫問(wèn)題。

經(jīng)過(guò)數(shù)十年來(lái)國(guó)內(nèi)外廣大工程技術(shù)人員不斷的探索和實(shí)踐，當(dāng)前混凝土裂縫的修補(bǔ)措施主要有以下一些方法:表面覆蓋封閉法，壓力注漿修補(bǔ)法，開(kāi)槽填補(bǔ)法，結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)法，混凝土置換法，電化學(xué)防護(hù)法以及自修復(fù)智能混凝土等。

1 表面覆蓋封閉法

表面覆蓋封閉法是一種簡(jiǎn)單、常見(jiàn)的修補(bǔ)方法，它主要適用于漿材難以灌入的細(xì)而淺的裂縫，深度未達(dá)到鋼筋表面的發(fā)絲裂縫，不漏水，不伸縮以及不再擴(kuò)展的裂縫，裂縫的寬度一般小于0.2 mm。表面覆蓋法所采用的材料視修補(bǔ)目的以及建筑物所處環(huán)境的不同而異，通常的處理措施是在裂縫的表面涂抹聚合物水泥膏、彈性涂膜防水材料等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 壓力注漿修補(bǔ)法

壓力注漿修補(bǔ)法主要適用于對(duì)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(bǔ)，它是將一定的化學(xué)材料配制成溶液，用化學(xué)灌漿泵等壓力設(shè)備將其壓入混凝土的裂縫中，使其擴(kuò)散，膠凝固化后與混凝土形成一個(gè)整體，從而起到封堵加固的目的。按施工工藝可分為雙液注漿、單液高壓注漿、單液低壓注漿等。雙液注漿(包括預(yù)注漿、后注漿)應(yīng)用范圍包括機(jī)場(chǎng)跑道、高速公路、地下通道、港口碼頭及建(構(gòu))筑物等;地下工程的堵漏大多采用單液高壓注漿法，例如地鐵、地下隧道、地下泵站、地下水池、地下停車場(chǎng)等地下建筑工程。單液低壓注漿法適用于橋梁、隧道、各種建(構(gòu))筑物混凝土的梁、板、柱斷裂縫的處理。常用的膠結(jié)材料有特細(xì)水泥漿、環(huán)氧樹(shù)脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等化學(xué)材料。

3 開(kāi)槽填補(bǔ)法

開(kāi)槽填補(bǔ)法適用于結(jié)構(gòu)專業(yè)允許開(kāi)槽而且縫寬較大但數(shù)量不多的裂縫，它通常是沿裂縫鑿槽，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，具有粘結(jié)力高，耐久性好等特點(diǎn)。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。

4 結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)法

當(dāng)超荷載產(chǎn)生的裂縫以及裂縫長(zhǎng)時(shí)間不處理導(dǎo)致的混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性能降低以及火災(zāi)造成的裂縫影響到結(jié)構(gòu)強(qiáng)度時(shí)，就要考慮采取補(bǔ)強(qiáng)法對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行處理。其常用的主要有以下幾種方法:截面補(bǔ)強(qiáng)法，錨固補(bǔ)強(qiáng)法，預(yù)應(yīng)力法，粘貼鋼板加固以及噴射混凝土補(bǔ)強(qiáng)加固法等。

5 混凝土置換法

混凝土置換法是處理嚴(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砂漿。

6 電化學(xué)防護(hù)法

這是一種修復(fù)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的新方法，其特征在于將混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋作為陰極，將石墨板或鈦網(wǎng)作為陽(yáng)極，放置在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的附近，將鋼筋混凝土浸在電解質(zhì)液中，陰極與陽(yáng)極之間施加直流電源，通過(guò)電解沉積作用，在混凝土表面、裂縫中產(chǎn)生、沉積一層化合物，來(lái)填充混凝土的裂縫，以達(dá)到密實(shí)封閉混凝土表面的作用。

7 自修復(fù)智能混凝土

自修復(fù)智能混凝土就是模仿生物組織，對(duì)受創(chuàng)傷部位自動(dòng)分泌某種物質(zhì)，而使創(chuàng)傷部位得到愈合的機(jī)能，在混凝土傳統(tǒng)組分中復(fù)合特性組分(如含有粘結(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)，模仿動(dòng)物的這種骨組織結(jié)構(gòu)和受創(chuàng)傷后的再生、恢復(fù)機(jī)理。采用粘結(jié)材料和基材相復(fù)合的方法，使材料損傷破壞后，具有自行愈合和再生功能，恢復(fù)甚至提高材料性能的新型復(fù)合材料。在日本，以東北大學(xué)三橋博三教授為首的日本學(xué)者將內(nèi)含粘結(jié)劑的膠囊或空心玻璃纖維摻入混凝土材料中，一旦混凝土在外力作用下發(fā)生開(kāi)裂，部分膠囊或空心玻璃纖維破裂，粘結(jié)液流出并深入裂縫，粘結(jié)液可使混凝土裂縫重新愈合。裂縫是混凝土結(jié)構(gòu)中普遍存在的一種現(xiàn)象，雖然現(xiàn)在對(duì)混凝土裂縫處理的方法越來(lái)越多，效果也越來(lái)越好，但畢竟只是一種事后的解決辦法。修補(bǔ)得再好，也不過(guò)是一種消極被動(dòng)的辦法，不但造成浪費(fèi)，還要投入大量的人力物力。為此，我總結(jié)出以下幾點(diǎn)預(yù)防混凝土產(chǎn)生裂縫的建議:

1)設(shè)計(jì)單位應(yīng)提出混凝土施工溫度控制和混凝土養(yǎng)護(hù)的具體要求，確定外加劑的品種和摻量，以確?；炷潦湛s和膨脹相互可以抵消。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)合理確定混凝土的強(qiáng)度等級(jí)，重視構(gòu)造鋼筋的作用，適當(dāng)提高配筋率，尤其是對(duì)地下室外墻。對(duì)泵送混凝土梁應(yīng)加強(qiáng)其腰筋，從構(gòu)造措施上約束和限制混凝土的收縮。

2)嚴(yán)格控制混凝土的配合比，加強(qiáng)對(duì)原材料質(zhì)量的控制，選用水化熱小和收縮小的水泥，選擇級(jí)配良好的石子，減小空隙率，提高混凝土的抗裂強(qiáng)度，加強(qiáng)坍落度的檢查工作，不能流于形式。

3)對(duì)于商品混凝土，則要在滿足其可泵性，和易性的前提下盡量減小出機(jī)時(shí)的坍落度，降低砂率，并嚴(yán)格控制骨料的含泥量等。

4)在混凝土澆搗前，應(yīng)先將基層和模板澆水濕透，避免過(guò)多吸收水分。澆搗過(guò)程中應(yīng)經(jīng)常觀察模板的位移和混凝土澆搗的密實(shí)情況，做到既振搗充分又避免過(guò)度振搗。

5)嚴(yán)格施工操作程序，不盲目趕工，杜絕過(guò)早上傳荷載和過(guò)早拆模。在樓板澆筑過(guò)程中派專人看護(hù)鋼筋，避免踩彎負(fù)筋的現(xiàn)象發(fā)生。通過(guò)在大梁兩側(cè)的面層內(nèi)配置通長(zhǎng)的鋼筋網(wǎng)片，承受支座負(fù)彎矩，避免因不均勻沉降而產(chǎn)生的裂縫。

6)對(duì)于較粗的線管或多根線管的集中處，可增設(shè)垂直于線管的抗裂鋼筋網(wǎng)。線管敷設(shè)時(shí)應(yīng)盡量避免立體交叉穿越。對(duì)于計(jì)劃中的臨時(shí)大面積材料吊卸堆放區(qū)域部位的模板支撐架在搭設(shè)前，就應(yīng)預(yù)先考慮采取加強(qiáng)措施。

［1］ 車俊寶.混凝土裂縫的成因與防治［J］.山西建筑，2011，37(3):89-90.