淺談水工混凝土裂縫修補技術(shù)

1、概述

裂縫是水工混凝土建筑物最普遍、最常見的病害之一，不發(fā)生裂縫的混凝土建筑物是極少的。裂縫對水工混凝土建筑物的危害程度不一，嚴重的裂縫不僅傷害建筑物的整體性和穩(wěn)定性，而且還會產(chǎn)生大量的漏水，使閘壩及其他水工建筑物的安全運行受到嚴重威脅。另外，裂縫往往會引起其他病害的發(fā)生與發(fā)展，如滲漏溶蝕、環(huán)境水侵蝕、凍融破壞及鋼筋銹蝕等等，這些病害與裂縫形成惡性循環(huán)，會對水工混凝土建筑物的耐久性產(chǎn)生很大危害。

2、裂縫調(diào)查、檢測及成因分析

裂縫調(diào)查分為初步調(diào)查與詳細調(diào)查。初步調(diào)查是推斷裂縫原因、決定修補或補強加固方案前所必須進行的，主要調(diào)查內(nèi)容為裂縫現(xiàn)狀調(diào)查、裂縫附近調(diào)查、是否影響使用的調(diào)查、設(shè)計資料調(diào)查、施工記錄調(diào)查、結(jié)構(gòu)物的使用及環(huán)境狀態(tài)調(diào)查。如還不能根據(jù)初步調(diào)查找出原因，則要進行詳細調(diào)查，進一步搜集判斷資料，包括混凝土劣化度、鋼筋劣化度調(diào)查，按設(shè)計圖紙核對截面尺寸、荷載條件實況調(diào)查、地基調(diào)查、裂縫的詳細調(diào)查、結(jié)構(gòu)物的使用條件及環(huán)境條件的調(diào)查。

裂縫成因主要有溫度裂縫、干縮裂縫、鋼筋銹蝕裂縫、堿骨料反應(yīng)裂縫、超載裂縫。置于未飽和空氣中的混凝土因水分散失而引起的體積縮小變形，稱為干縮。除了干縮，混凝土收縮原因還有自縮、冷縮、碳化收縮。由于干縮與冷縮擴散速度的不同，大體積混凝土內(nèi)部不存在干縮問題，當混凝土表面已干縮，而其內(nèi)部不縮，這樣內(nèi)部混凝土對表面混凝土干縮起約束作用，使混凝土表面產(chǎn)生干縮應(yīng)力。當干縮應(yīng)力大于混凝土抗拉強度時，混凝土就會產(chǎn)生裂縫，這種裂縫稱為干縮裂縫。當混凝土中的鋼筋發(fā)生銹蝕后，其銹蝕產(chǎn)物的體積將比原來增長2～4倍，從而對周圍混凝土產(chǎn)生膨脹應(yīng)力，當該應(yīng)力大于混凝土對抗拉強度時，混凝土就會產(chǎn)生裂縫。這種裂縫稱為鋼筋銹蝕裂縫。堿骨料反應(yīng)主要有堿—硅酸反應(yīng)和堿—碳酸鹽反應(yīng)，他們都是水泥中的堿和骨料中的某些活性物質(zhì)以及變形石英等發(fā)生反應(yīng)而生成吸水性較強的凝膠物質(zhì)。當反應(yīng)物增加到一定數(shù)量，且有充足水時，就會在混凝土中產(chǎn)生較大的膨脹左右，導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生裂縫。這種裂縫稱為堿骨料反應(yīng)裂縫。由于遭受超載左右使建筑物結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生的裂縫稱為超載裂縫。

3、裂縫的修補方法

裂縫一般分為死縫、活縫和增長縫。對以上三種裂縫需采用不同的修補方法。對死縫可用剛性材料填充修補；對活縫則應(yīng)用彈性材料修補；對增長縫，首先必須消除引發(fā)裂縫因素，否則修補后裂縫仍會繼續(xù)出現(xiàn)。

裂縫的修補方法歸納起來有三大類，填充法適用于修補數(shù)量少的寬大裂縫（>5mm）、深度較淺的裂縫（裂縫深度h小于結(jié)構(gòu)厚度H的一半）、鋼筋腐蝕生銹的裂縫、仍在發(fā)展的活動性裂縫。具體做法是沿著裂縫鑿“U”形或“V”形槽，在槽中充填密封材料。

表面覆蓋法適用于寬度小于0.2mm的裂縫較多，而且細密，可直接在表面上涂膜，以提高其防水性及耐久性為目的的修補方法。這種方法的缺點是修補工作無法深入到裂縫內(nèi)部，對延伸裂縫難以追蹤其變化。

注入法是將一定的化學材料配置成漿液，用壓送設(shè)備將其灌入混凝土裂縫中，漿液在縫隙內(nèi)擴散、膠凝、直至固化，填充縫隙并補強加固。注入法分為注入法（灌漿法）與真空吸入法兩種，壓力灌漿法適用于較深較細裂縫；真空注入法則是利用真空泵使縫內(nèi)形成真空，將漿材吸入縫內(nèi)，該法適用于各種表面裂縫的修補。

4、裂縫修補材料

上述裂縫修補方法分為填充法、表面覆蓋法和注入法。填充法的充填修補材料主要有干硬性水泥砂漿、丙乳砂漿、環(huán)氧砂漿和潮濕水下環(huán)氧砂漿等。表面覆蓋法的修補材料主要有瀝青砂漿或混凝土、玻璃鋼、橡膠布、鋼絲網(wǎng)噴漿或混凝土及各種涂料等。注入法常見的修補灌漿材料有水泥類漿材、環(huán)氧類漿材、丙烯酰胺類漿材、聚氨酯類漿材等。

不同的修補材料各自特性大不一樣，要根據(jù)裂縫種類的不同，周圍環(huán)境的不同以及使用方式的不同來選擇相應(yīng)的材料。

5、裂縫修補工藝

填充法修補工藝：

（1）沿著裂縫鑿“U”形或“V”形槽；（2）清掃槽內(nèi)殘渣；（3）涂刷膠粘劑或界面處理劑；（4）嵌入牙抹填充材料；（5）粘貼表面保護材料。

表面覆蓋法修補工藝：有粘貼片材、錨固片材、噴射混凝土及涂刷涂料等四種，這四種方法都要對混凝土表面進行處理，清除雜物，用砂漿或膩子填平，然后再根據(jù)不同的表面覆蓋方法修補處理。

灌漿法修補工藝：

（1）設(shè)計及布置灌漿孔；（2）鉆孔沖洗；（3）嵌縫止?jié){；（4）壓水（氣）試驗；（5）配制漿液；（6）灌漿；（7）封孔。

6、結(jié)語

裂縫產(chǎn)生后，根據(jù)調(diào)查及原因推斷結(jié)果來判斷裂縫產(chǎn)生的原因，考慮到工程所處環(huán)境及工程重要性，通過檢測和結(jié)構(gòu)復(fù)核計算來確定修復(fù)方案，再嚴格按照修補施工工藝施工，這樣才能保證混凝土的長期耐用性。

作者簡介：

何友鍵（1989-），男，本科，助理工程師，從事水工設(shè)計施工。

李金金（1987-），男，本科，助理工程師，從事水工設(shè)計施工。