混凝土裂縫及其預(yù)防和處理研究

劉可心

(四川大學(xué) 水利水電學(xué)院，四川 成都 610065)

混凝土裂縫及其預(yù)防和處理研究

劉可心

(四川大學(xué) 水利水電學(xué)院，四川 成都 610065)

混凝土是一種脆性的材料，強(qiáng)度是比較低的，所以在施工中是很容易出現(xiàn)裂縫問題的，在出現(xiàn)了裂縫問題后，對(duì)于結(jié)構(gòu)的整體性和耐久性，都有著巨大的威脅。混凝土結(jié)構(gòu)在長(zhǎng)期恒載和活載作用時(shí)由于各種內(nèi)外界因素在正常使用期出現(xiàn)裂縫是不可避免的，且在一定程度上是可以接受的。然而過寬的裂縫將會(huì)對(duì)構(gòu)件的工作和使用產(chǎn)生不利的影響。在建筑工程中,混凝土占據(jù)著重要的位置，所以對(duì)混凝土的裂縫進(jìn)行預(yù)防和處理可以提高建筑工程的施工質(zhì)量。本文將對(duì)混凝土裂隙的預(yù)防和處理進(jìn)行探討，希望可以對(duì)相關(guān)專業(yè)提供一些參考。

混凝土；裂縫；預(yù)防；處理

1 混凝土的裂縫

混凝土是由水泥作凝膠材料，砂石作骨料，與水按一定比例配合以及外加材料(如減水劑等)混合攪拌而成的一種宏觀均勻微觀非均勻的脆性材料[1]。混凝土的施工誤差、混凝土的徐變以及外部的約束條件等，使凝結(jié)后的混凝土中形成無數(shù)的氣穴、小孔和細(xì)小裂隙，因此，混凝土才會(huì)具有微觀非均勻的特性。一般來講，微細(xì)裂縫對(duì)于混凝土的安全性、耐久性等是沒有危害的。但是，混凝土構(gòu)件在受到荷載或非荷載因素的影響后，這些微細(xì)裂縫會(huì)因此持續(xù)發(fā)展、裂通，最終形成會(huì)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生危害的裂縫，這些肉眼可見的裂縫將對(duì)構(gòu)件的安全性和耐久性造成影響甚至破壞[2]。

混凝土產(chǎn)生微細(xì)裂縫這一現(xiàn)象是無法避免的。而由于荷載因素或非荷載因素的影響，微細(xì)裂縫將會(huì)持續(xù)發(fā)展和擴(kuò)張，從而降低混凝土構(gòu)件的安全性以及耐久性。因此必須采用得力的預(yù)防以及處理措施使混凝土裂縫在可控范圍并符合規(guī)范。

2 混凝土工程中常見裂縫及其預(yù)防

2.1 干縮裂縫及其預(yù)防措施

2.1.1 裂縫現(xiàn)象

干縮裂縫多產(chǎn)生于混凝土構(gòu)件的表面，裂縫走向沒有規(guī)律可循，縱橫交錯(cuò)。但是對(duì)于現(xiàn)澆整體性的結(jié)構(gòu)而言，這些干縮裂縫多發(fā)生在其變截面處。對(duì)于大體積混凝土而言，干縮裂縫多出現(xiàn)在其上下表面以及側(cè)面。

2.1.2 預(yù)防措施

(1)適當(dāng)降低混凝土水泥用量、水灰比和砂率。

(2)嚴(yán)格控制混凝土骨料中的泥質(zhì)含量，同時(shí)避免使用過量的粉砂。

(3)在混凝土凝結(jié)硬化早期加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，并適當(dāng)延長(zhǎng)其養(yǎng)護(hù)齡期。

(4)對(duì)于長(zhǎng)期處于露天環(huán)境的預(yù)制混凝土構(gòu)件，可以通過適當(dāng)?shù)募釉O(shè)覆蓋物如草簾等來避免對(duì)混凝土暴曬，并對(duì)其進(jìn)行定期的灑水來防止其過于干燥。

(5)在混凝土構(gòu)件中的合適位置設(shè)置收縮縫來預(yù)防混凝土干縮裂縫的產(chǎn)生。

2.2 沉陷裂縫及其預(yù)防措施

2.2.1 裂縫現(xiàn)象

沉陷裂縫的走向受到地基沉降情況的影響，形式多為貫穿或深進(jìn)性。其發(fā)展方向多為與地面垂直方向或者是與地面約三十五度到四十度的方向。對(duì)于較大的沉陷裂縫而言，通常會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)位。沉陷裂縫的寬度通常與地基沉降量呈正相關(guān)。同時(shí)，沉陷裂縫隨著地基變形的穩(wěn)定而穩(wěn)定[3]。

2.2.2 預(yù)防措施

(1)若地基為松軟土，則在上部結(jié)構(gòu)施工前需增強(qiáng)地基土的密實(shí)度。

(2)模板必須具備一定的強(qiáng)度和剛度來維持牢固的支撐。

(3)現(xiàn)澆混凝土在澆筑時(shí)，防止雨水等將地基覆蓋，從而造成不均勻沉陷。

(4)模板不宜過早地拆除，并且拆模的先后順序需嚴(yán)格遵守。

(5)若地基為凍土，則搭建模板時(shí)的預(yù)防措施必不可少。

2.3 溫度裂縫及其預(yù)防措施

2.3.1 裂縫現(xiàn)象

溫度裂縫，顧名思義，常發(fā)生于溫差較大的混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)部及大體積混凝土結(jié)構(gòu)外表面。具有較大尺寸的梁、板類混凝土結(jié)構(gòu)的溫度裂縫多與其短邊平行；而表面積較大的混凝土所產(chǎn)生的溫度裂縫多縱橫交織。經(jīng)試驗(yàn)表明，溫度裂縫的寬度易受周圍環(huán)境的溫差影響，譬如由溫度驟降引起混凝土冷縮而產(chǎn)生的裂縫寬度寬窄變化并不明顯，而溫度升高所引起的混凝土膨脹而產(chǎn)生的裂縫寬度卻往往是中間寬兩端窄。

2.3.2 預(yù)防措施

(1)在選用水泥品種時(shí)盡量選取具有中低熱性質(zhì)的如高爐礦渣水泥、火山灰水泥等水泥。

(2)把控好混凝土的水灰比。

(3)通過添加減水劑等外加劑來減少單位水泥用量。

(4)降低現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)的澆筑溫度。

(5)把好現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)的施工關(guān)。因?yàn)榇篌w積混凝土的溫度應(yīng)力與結(jié)構(gòu)尺寸成正比，故應(yīng)按照正確合理的施工工序進(jìn)行分層、分塊澆筑。

2.4 堿-骨料化學(xué)反應(yīng)裂縫及其預(yù)防措施

2.4.1 裂縫現(xiàn)象

堿-骨料反應(yīng)裂縫是由化學(xué)反應(yīng)而引起的裂縫，極為常見。成因是具有較大活性的混凝土骨料中含有的某些特定成分與混凝土拌和物中的水泥、外加劑等堿性物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，致使混凝土結(jié)構(gòu)松軟、膨脹甚至破裂。

2.4.2 預(yù)防措施

(1)盡量選用活性小的混凝土骨料。

(2)盡量選用低堿水泥和堿性小的外加劑。

(3)選用合適的摻和料如S—10%的硅灰等，可以有效抑制堿骨料反應(yīng)。

3 裂縫的處理

在部分情況下，混凝土裂縫需要及時(shí)處理和應(yīng)對(duì)。如若對(duì)混凝土裂縫的出現(xiàn)以及發(fā)展和擴(kuò)張視而不見，這不但會(huì)嚴(yán)重影響到整個(gè)混凝土結(jié)構(gòu)的安全性和整體性，而且會(huì)出現(xiàn)降低混凝土的耐久性、抗疲勞性和抗?jié)B能力等一系列危及到人們生命財(cái)產(chǎn)安全的不利影響。因此，對(duì)于混凝土裂縫，我們不僅要采取一定的預(yù)防措施，還要對(duì)癥下藥，以此來避免不必要的生命財(cái)產(chǎn)損失。

3.1 表面修補(bǔ)法

表面修補(bǔ)法主要針對(duì)并未危及結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和安全性的表面裂縫及深進(jìn)裂縫。其常規(guī)的處理方法是在裂縫的表層涂抹水泥漿、環(huán)氧膠泥等膠結(jié)材料或在裂縫周圍涂刷油漆、瀝青等防腐材料，用以防止混凝土內(nèi)部的鋼筋等材料產(chǎn)生腐蝕導(dǎo)致的混凝土結(jié)構(gòu)剛度降低，同時(shí)保證混凝土裂縫不會(huì)因各種外界因素(如可變荷載等)的作用而繼續(xù)發(fā)展和延伸。

3.2 灌漿、嵌縫封堵法

灌漿法與嵌縫封堵法的適用范圍略有不同，灌漿法主要針對(duì)結(jié)構(gòu)整體性已經(jīng)受到一定影響或具有防滲需求的混凝土的裂縫。原理是利用壓力設(shè)備將水泥、聚氨酯、環(huán)氧樹脂等膠結(jié)材料壓入裂縫，待其凝結(jié)硬化并與原先的混凝土結(jié)構(gòu)形成一體，以達(dá)到防滲加固、封堵裂縫的預(yù)期。

嵌縫封堵法通常沿裂縫鑿槽，在槽中嵌填塑料油膏、聚氯乙烯膠泥、聚合物水泥砂漿等具有止水性質(zhì)的材料，以此封堵裂縫。

3.3 結(jié)構(gòu)加固法

結(jié)構(gòu)加固法主要適用于裂縫開展較為嚴(yán)重并危及混凝土使用性能的裂縫。增大截面面積、在構(gòu)件的角部外包型鋼、先張法和后張法、粘貼鋼板加固以及噴射混凝土補(bǔ)強(qiáng)加固等均為結(jié)構(gòu)加固法中常采用的方法[4]。

3.4 混凝土置換法

當(dāng)裂縫的發(fā)展已經(jīng)導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)嚴(yán)重?fù)p壞，這時(shí)就應(yīng)當(dāng)采取混凝土置換法來處理裂縫。其方法是將已因裂縫發(fā)展和擴(kuò)張而無法正常使用的混凝土部分剔除并將其置換成新的混凝土或其他類似材料如聚合物、改性聚合物混凝土以及砂漿等。

3.5 電化學(xué)防護(hù)法

電化學(xué)防護(hù)法利用的是原電池原理，即通過在結(jié)構(gòu)的所處環(huán)境內(nèi)施加電場(chǎng)，以此起到一定的電化學(xué)作用，從而改變鋼筋混凝土所處的環(huán)境，以完成防腐的預(yù)期。此方法幾乎不受環(huán)境影響，已經(jīng)產(chǎn)生裂縫的結(jié)構(gòu)和新建的結(jié)構(gòu)均可使用，適用范圍廣。

電化學(xué)防護(hù)法有三種最常用的方法，即堿性復(fù)原法、陰極防護(hù)法以及氯鹽提取法。

3.6 仿生自愈合法

仿生自愈合法，顧名思義，是一種極為智能的新型裂縫處理方法，其原理是模仿生物組織的自愈機(jī)能，在傳統(tǒng)的混凝土中加入含黏結(jié)劑的膠囊或液芯纖維等某些特殊成分，以此在混凝土內(nèi)部形成類似生物神經(jīng)系統(tǒng)的仿生自愈網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，這樣就可以在混凝土出現(xiàn)裂縫時(shí)分泌出部分存儲(chǔ)在其內(nèi)部的黏結(jié)劑，從而達(dá)到及時(shí)封堵裂縫的目的。

4 結(jié) 論

混凝土裂縫雖然不可避免，但我們必須對(duì)其采取合理有效的預(yù)防以減少混凝土裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展，對(duì)于危及混凝土結(jié)構(gòu)安全性的混凝土，我們有必要采取及時(shí)的補(bǔ)救措施，區(qū)別對(duì)待，對(duì)癥下藥，以此來保證建筑物的穩(wěn)定，并為人們的生命財(cái)產(chǎn)安全提供可靠保障。

[1] 河海大學(xué),武漢大學(xué),大連理工大學(xué),鄭州大學(xué).水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)學(xué)[M].第5版.北京：中國(guó)水利水電出版社,2016.

[2] 楊振坤.富景財(cái).混凝土裂縫的預(yù)防與處理措施[J].黑龍江大學(xué)工程學(xué)報(bào),2005,32(1):129-130.

[3] 李紅偉.淺議混凝土開裂的原因[J].黑龍江科技信息,2011(19):301.

[4] 曾瑛茵.鋼筋混凝土剪力墻裂縫預(yù)防及處理措施[J].科學(xué)與財(cái)富,2011(2):118.

劉可心(1996-)，男，江蘇宿遷人，本科生，水利水電專業(yè)。E-mail:1696025785@qq.com。

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2096-0506(2017)02-0083-03