混凝土施工中的裂縫控制及處理技術(shù)

陳莉

摘要：混凝土裂縫是建筑中常見的病害之一，在房屋混凝土施工過程中，為防止混凝土內(nèi)外溫差過大，造成溫度應(yīng)力大于同期混凝土抗拉強(qiáng)度而產(chǎn)生裂縫，因而，對混凝土的養(yǎng)護(hù)十分重要。本文混凝土產(chǎn)生裂縫的原因及處理技術(shù)進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：混凝土；施工技術(shù)；裂縫

1、混凝土裂縫的國內(nèi)研究現(xiàn)狀

從現(xiàn)有的行業(yè)技術(shù)來看，我國房屋工程以混凝土結(jié)構(gòu)占主導(dǎo)地位，混凝土結(jié)構(gòu)由于內(nèi)外因素的作用不可避免地存在裂縫，而裂縫是混凝土結(jié)構(gòu)物承載能力、耐久性及防水性降低的主要原因。北京冶建工程裂縫處理中心針對混凝土裂縫，開發(fā)了工程師自動低壓灌漿的方法進(jìn)行修復(fù)。自動低壓灌漿技術(shù)是混凝土裂縫灌漿領(lǐng)域包括材料、機(jī)具、施工的一項(xiàng)綜合技術(shù)。國際發(fā)展趨勢表明，建筑物維修、改造業(yè)已成為當(dāng)今社會的熱門課題，而混凝土裂縫無處不在，無法避免。建筑物的破壞往往是從裂縫開始，因此，對裂縫的控制和處理至關(guān)重要。在多項(xiàng)技術(shù)的輔助下，我國研制了可對混凝土微細(xì)裂縫進(jìn)行自動壓力灌漿的新型機(jī)具和適應(yīng)各種形態(tài)裂縫修復(fù)的灌漿樹脂、配套材料，提供了混凝土缺損維修的聚合物砂漿和界面處理技術(shù)，并對裂縫成因和微細(xì)裂縫注入理論進(jìn)行了分析，通過大量工程實(shí)踐，總結(jié)制定了一套自動壓力灌漿操作細(xì)則和質(zhì)量保證體系，為我國現(xiàn)有建筑物的維修改造提供了有價值的技術(shù)途徑和實(shí)施手段。

2、混凝土收縮變形引起的裂縫

混凝土是房屋建筑的主要構(gòu)成材料，由于傳統(tǒng)建材配制工藝存在的缺陷，混凝土施工后容易引起諸多病害，嚴(yán)重影響了房屋結(jié)構(gòu)的性能，對住戶的生命和財(cái)產(chǎn)安全造成了潛在危害?！傲芽p”是房屋建筑的常見病害，也是影響房屋使用安全的重要“病因”，其具有破壞性大、蔓延性快、突發(fā)性強(qiáng)等特點(diǎn)，若不及時采取有效的措施加以處理，會影響到房屋建筑的正常使用。根據(jù)勘測結(jié)果顯示，房屋混凝土裂縫產(chǎn)生的原因主要是收縮變形引起，具體情況如下：

2.1溫差收縮

混凝土材料性能會隨著外界環(huán)境的變化而改進(jìn)，當(dāng)溫度前后差異相差到一定程度時則會發(fā)生溫差收縮，從而引起房屋結(jié)構(gòu)的多個位置發(fā)生裂縫現(xiàn)象?；炷敛牧献陨淼臏囟茸兓矔?/p>

造成溫差收縮變形，如：大面積混凝土施工掐進(jìn)，因混凝土內(nèi)部的水化熱過于集中，材料內(nèi)的溫度大幅度上升而使得外部熱量散失過快，內(nèi)外部溫度不一形成拉應(yīng)力后易引起裂縫。

2.2塑性收縮

當(dāng)表面的水分流失速度過快且加上外部空氣風(fēng)干作用，混凝土材料易產(chǎn)生塑性收縮，該現(xiàn)象常見于混凝土凝固之前。從建筑房屋施工情況看，塑性收縮受天氣影響的變化較大，尤其是干熱、大風(fēng)的區(qū)域，建筑物塑性收縮裂縫的發(fā)生率較高。專家指出，如果混凝土材料的強(qiáng)度不達(dá)標(biāo)，減弱了其抵制風(fēng)干、滲水的能力，經(jīng)過一段時間的破壞后也會引起塑性收縮。

2.3干燥收縮

早期對于干燥收縮的定義是指陶瓷、耐火材料、磚瓦等原料制成坯體后，由于干燥失水造成的體積、長度、寬度等尺寸大小縮減，從而導(dǎo)致了干燥收縮問題。建筑行業(yè)對干燥收縮的判斷則是由于空氣濕度變化引起風(fēng)化干燥作用，使得混凝土材料內(nèi)部水分蒸發(fā)過多，材料表面干燥所引起的收縮變形。干燥收縮引起的房屋裂縫多數(shù)集中于結(jié)構(gòu)交接處，如墻角等。

2.4沉降收縮

沉降收縮與房屋地基的承載力有密切的關(guān)系，地面建筑結(jié)構(gòu)的重力超過地基承載的范圍便會出現(xiàn)沉降收縮。如房屋的結(jié)構(gòu)地基土質(zhì)不勻、松軟或回填土不實(shí)或浸水等，這些都是沉降收縮的誘發(fā)因素。該類裂縫會隨著地基結(jié)構(gòu)的變化而變化，尤其是面對軟土地基的房屋建筑，裂縫的破壞力會不斷變強(qiáng)，只有地基變形達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，裂縫才會穩(wěn)定。

3、房屋施工階段的裂縫處理技術(shù)

施工階段是房屋建設(shè)的核心環(huán)節(jié)，各種施工技術(shù)的靈活運(yùn)用對建筑物的質(zhì)量有決定性作用。收縮變形引起的裂縫形式多種多樣，其造成的破壞力對房屋結(jié)構(gòu)的性能影響甚大。從建筑價值、經(jīng)濟(jì)價值等雙重角度考慮，作業(yè)人員在房屋施工期間需采用先進(jìn)的施工技術(shù)，避免裂縫問題造成的不利影響。混凝土裂縫處理常用的施工技術(shù)有灌注法、浸入法、封閉法、灌漿法等，現(xiàn)場施工人員應(yīng)結(jié)合具體的裂縫形式合理選擇處理。

3.1釘合法

訂合法的關(guān)鍵作用是恢復(fù)主裂縫斷面的抗拉強(qiáng)度，維持房屋結(jié)構(gòu)正常的抗拉性能。如：勘測房屋結(jié)構(gòu)期間，處理混凝土裂縫應(yīng)避免對周圍結(jié)構(gòu)造成破壞，縮小裂縫的活動范圍，此時可采用訂合法固定裂縫。利用厚度小、長度大的金屬“縫合U型釘”跨過裂縫，再嵌入設(shè)置好的槽溝里，并用無收縮砂漿、環(huán)氧樹脂基粘合劑等進(jìn)一步加固。

3.2封閉法

封閉法適用于小型裂縫的處理，通過簡單的封閉、加固操作即可發(fā)揮良好的處理效果。低層房屋建筑的結(jié)構(gòu)相對簡單，地面建筑的承載應(yīng)力較小，選用表面封閉法及時處理可防止裂縫擴(kuò)散。如遇到對房屋結(jié)構(gòu)影響小的靜止裂縫，采用密封裂縫的方法處理之后，可避免水汽、化學(xué)物質(zhì)、二氧化碳等有害物質(zhì)的破壞，優(yōu)化裂縫處理的閉合效果。

3.3灌漿法

灌漿法是建筑裂縫處理的新技術(shù)，其采用了不同的水泥砂漿作為填充物對房屋裂縫進(jìn)行填補(bǔ)加固，其包括普通水泥灌漿、聚合物灌漿兩種方法（如圖1）。水泥灌漿運(yùn)用于厚度較大的混凝土墻結(jié)構(gòu)，可采用注入硅酸鹽水泥砂漿進(jìn)行密閉；聚合物灌注多數(shù)采用氨基甲酸乙酯或者丙烯酰胺聚合物的灌漿料，這種方法對房屋結(jié)構(gòu)裂縫具有較好的封閉作用。

3.4灌注法

灌注法是將粘合材料填充于裂縫里，再利用修補(bǔ)加工的方式起到加固效果。普通房屋建筑產(chǎn)生的裂縫尺寸較小，在裂縫施工技術(shù)的選擇上必須要符合房屋標(biāo)準(zhǔn)的要求。一般情況下，裂縫灌注均選用環(huán)氧樹脂為材料，該材料不僅粘合性能優(yōu)越且灌注的寬度在0.05mm，滿足了小型裂縫處理的需要，顯著改善了混凝土材料的結(jié)構(gòu)性能。

3.5浸入法

浸入法可分為重力浸入法、真空浸入法兩種形式，均是將粘合材料融入裂縫里發(fā)揮出加固作用。重力滲入法是將樹脂涂刷到表面上，使樹脂溢于裂縫表面；真空滲入法常用于無規(guī)則的表面裂縫處理。如房屋混凝土裂縫處理時，把裂縫表面密封，抽去真空，將裂縫里的空氣徹底清除之后，借助于大氣壓力的作用把純環(huán)氧樹脂漿料注入裂縫。

3.6閉合法

閉合法是利用混凝土材料自身的結(jié)構(gòu)性能，通過自閉合的方式實(shí)現(xiàn)自修補(bǔ)處理。閉合法運(yùn)用的原理：空氣里具有一定量的二氧化碳，促進(jìn)了水泥漿中的氫氧化鈣出現(xiàn)碳化作用，碳酸鈣和氫氧化鈣晶體在裂縫內(nèi)析出并生長，經(jīng)過一系列的化學(xué)反應(yīng)會產(chǎn)生粘合晶體，其與水泥漿及骨料表面之間產(chǎn)生粘結(jié)作用，從而使混凝土裂縫自動密閉消失。

4、植筋加固法在房屋養(yǎng)護(hù)的應(yīng)用

為了讓房屋建筑的結(jié)構(gòu)性能得到改善，施工單位除了直接對混凝土裂縫采取措施處理外，還可以利用相關(guān)的輔助技術(shù)起到加固維修的效果?！爸步罘ā辈粌H改變了傳統(tǒng)混凝土材料的成分，對整個房屋結(jié)構(gòu)都具有較強(qiáng)的加固成效。植筋法是對房屋內(nèi)部結(jié)構(gòu)植入鋼筋，再用膠水灌縫粘合以保證鋼筋與房屋融為一體。植筋法可以增強(qiáng)房屋抗震抗裂抗?jié)B的性能，具體施工流程如圖2。

4.1定位

定位是保證植筋法施工質(zhì)量的關(guān)鍵，作業(yè)人員必須根據(jù)房屋建筑的圖紙結(jié)構(gòu)，合理選擇鋼筋植入的位置、數(shù)量。鋼筋定位時要避免與原鋼筋結(jié)構(gòu)交叉，以免給下道鉆孔工藝帶來不便。定位結(jié)束后要安排技術(shù)人員現(xiàn)場檢查，確保所選擇的植筋位置與房屋結(jié)構(gòu)相符合。

4.2鉆孔

鉆孔要使用標(biāo)準(zhǔn)的鉆機(jī)、鉆頭，安排鉆孔經(jīng)驗(yàn)豐富的人員完成作業(yè)。房屋鉆孔時要控制孔的直徑、深度、鉆進(jìn)速度等標(biāo)準(zhǔn)，這樣成孔的質(zhì)量才能達(dá)到圖紙的要求。此外，鉆頭的位置應(yīng)始終與墻面或墻柱保持垂直，斜孔或彎孔均不符合植筋法的要求。

4.3注膠

選用合適的膠水灌入孔內(nèi)，以對成孔四壁進(jìn)行加固修理，為鋼筋植入操作提供方便。把植筋膠裝進(jìn)套筒內(nèi)，安置到專用手動注射器上，慢慢扣動板機(jī)，再把螺旋混合嘴伸入孔底。考慮到避免鋼筋植入孔后膠水外流，通常孔內(nèi)注膠達(dá)70%即可，讓孔內(nèi)的空間得到充分利用。

4.4植筋

在注膠前梁底模板就已支好，便于植筋后鋼筋定位。植筋前要把鋼筋植入部分用鋼絲刷反復(fù)刷，清除銹污，再用酒精或丙酮清洗。鉆孔內(nèi)注完膠后，把經(jīng)除銹處理過的鋼筋立即放入孔口，然后慢慢單向旋入，不可中途逆向反轉(zhuǎn)，直至鋼筋伸入孔底。

5、結(jié)論

根據(jù)統(tǒng)計(jì)和長期的觀察，我們知道混凝土裂縫是房屋建筑的常見病害之一，也是影響房屋使用壽命和質(zhì)量的主要問題之一，其對建筑物的結(jié)構(gòu)組合、使用性能、施工質(zhì)量均會造成諸多不利影響。施工單位在制定作業(yè)計(jì)劃時，應(yīng)充分考慮裂縫發(fā)生的可能性，提前制定裂縫處理方案。此外，裂縫處理結(jié)束后需定期養(yǎng)護(hù)管理，出現(xiàn)相同病害后依舊要及時科學(xué)地處理。