混凝土裂缝修补技术探讨

刘发全

[摘要]混凝土是一种由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而成的非均质脆性材料。由于混凝土施工、本身变形和约束等一系列问题,使混凝土裂缝成了土木、水利、桥梁、隧道等工程中最常见的工程病害。轻者使内部的钢筋等材料产生腐蚀,降低钢筋混凝土材料的承载能力、耐久性等,严重的将威胁到人民的生命、财产。

[关键词]混凝土 裂缝 修补

中图分类号:TU1文献标识码:A文章编号:1671-7597(2009)0910097-01

一、出现混凝土裂缝的原因

混凝土是一种抗拉能力极低的脆性材料,从微观上看,混凝土是由水泥、砂、石、空气、水组成的多相结合体,由于混凝土的组成材料、微观构造以及所收外界影响的不同在施工和使用过程中,当发生温度、湿度变化,轧机震动、地基不均匀沉降时,极轻易产生裂缝。近年来,随着建筑技术、建筑材料、施工工艺的发展和试验检测手段的进步,不仅重视其物理性能,同时重视其化学性能。混凝土裂缝产生的原因也有很多种。

1.材料质量。材料质量问题引起的裂缝较常见的原因是水泥、砂、石等质量不好。苦工程上用了这些不合格的材料就会导致“豆腐渣工程”,所以说只有材料的质量关把好了,工程质量才会在根本上得到保证。

2.地基变形。在钢筋混凝土结构中,造成开裂主要原因是不均匀沉降。裂缝的大小、外形、方向决定与地基变形的情况,由于地基变形的应力相对较大,使的裂缝一般是贯穿性的。

3.温度应力。砼内的水泥在水化反应中发散出大量热量,使砼升温,并与外部气温形成一定温差,从而产生温度应力。其大小与温差有关,并直接影响到砼的开裂及裂缝宽度。

4.混凝土碱骨反应。混凝土加水拌和后,水泥中的碱与活性骨料中的活性氧化硅起反应,析出的胶状碱硅胶从周围介质中吸水膨胀,体积增大到三倍从而使混凝土胀裂产生裂缝。

5.构件承受荷载所产生的裂缝。如构件在均布荷载或集中荷载作用下产生内力弯矩,出现垂直于构件纵轴的裂缝;构件在较大剪力作用下,产生斜裂缝,并向上、下延伸。

6.施工质量。砼浇筑施工中,振捣不均匀,或是漏振、过振等情况,会造成砼离析、密实度差,降低结构的整体强度。砼内部气泡不能完全排除时,钢筋表面的气泡则会降低砼与钢筋的粘结力。钢筋若受到过多振动,则水泥浆在钢筋周围密集,也将大大降低粘结力。

7.养护条件。养护是使砼正常硬化的重要手段。养护条件对裂缝的出现有着关键的影响。在标准养护条件下,砼硬化正常,不会开裂,但只适用于试块或是工厂的预制件生产,现场施工中不可能拥有这种条件。现场砼养护越接近标准条件,砼开裂可能性就越小。

8.基础不均匀沉降。当结构的基础出现不均匀沉降时,结构构件受到强迫变形,而使结构构件开裂,随着不均匀沉陷的进一步发展,裂缝会进一步扩大。

二、混凝土裂缝的预防

(一)材料引起干缩裂缝及预防。一般出现在混凝土浇筑完毕养护后的一周左右,这种裂缝的产生是由于混凝土表面水分蒸发过快而内部变化较小产生较大拉应力而产生裂缝。主要预防措施:1.选用收缩量较小的水泥,如采用中低热水泥和粉煤灰水泥;2.控制水灰比,掺适量减水剂。混凝土的干缩受水灰比的影响较大,水灰比越大,干缩越大,因此在混凝土配合比设计中应尽量控制好水灰比的选用,同时掺加合适的减水剂。3.施工中控制配合比,用水量不得超过配合比中的用水量。4.注重混凝土的养护。加强混凝土的早期养护,并适当延长混凝土的养护时间。冬季施工时要适当延长混凝土保温覆盖时间,并涂刷养护剂养护。5.设置合理的收缩缝。

(二)沉降裂缝的产生原因及预防。沉陷裂缝的产生是由于结构地基土质不匀、松软,或回填土不实或浸水而造成不均匀沉降所致;或者因为模板刚度不足,模板支撑间距过大或支撑底部松动等导致,使混凝土结构产生裂缝。预防措施有:1.基土要分层夯实和加固;2.保证模板有足够的强度和刚度,且支撑牢固,并使地基受力均匀;3.防止基底被水浸泡。

(三)混凝土浇筑养护产生裂缝。混凝土浇筑时应防止离析显现,振捣应均匀、适度。加强混凝土的早期养护时间。在气温高、湿度低或风速大的条件下,更应及早进行喷水养护。当浇水养护有困难时,或者不能保证其充分湿润时,可采用覆盖保温等方法。

(四)温度裂缝的产生原因及主要预防措施。温度裂缝多发生在大体积混凝土表面或温差变化较大地区的混凝土结构中。混凝土浇筑后,水泥水化产生大量的水化热,导致混凝土内部温度急剧上升,而外部散热较快,从而产生内外的较大温差,使得内外热胀冷缩程度不同,使得混凝土表面产生拉应力,当拉应力超过混凝土抗拉极限强度时就产生裂缝。主要预防措施有:1.选用低中热水泥;2.减少水泥用量;3.降低水灰比;4.改善骨料级配,掺加外添加剂减少水泥用量降低水化热;5.改善混凝土搅拌工艺,降低混凝土浇筑温度;6.掺加一定的减水、增塑、缓凝等外加剂,改善混凝土的流动性、保水性、降低水化热;7.大体积混凝土合理安排施工工序、分层分块浇筑,利于及时散热,减小约束;或在大体积混凝土内部设置冷却管道,减小内外温差;加强温度监控及时采取冷却措施;8.预留温度缝。

三、混凝土修补方法

经过调查分析,确认在裂缝不降低承载力的情况下,采取表面修补法、充填法、注入法等处理方法:1.表面修补法。该法适用于缝较窄,用以恢复构件表面美观和提高耐久性时所采用,常用的是沿砼裂缝表面铺设薄膜材料,一般可用环氧类树脂或树脂浸渍玻璃布。2.充填法。当裂缝较宽时,可沿裂缝砼表面凿成V形或U形槽,使用树脂砂浆材料进行填充,也可使用水泥砂浆或沥青等材料。3.注入法。当裂缝宽度较小且较深时,可采用将修补材料注入砼内部的修补方法,首先裂缝处设置注入用管,其他部位用表面处理法封住,使用低粘度环氧树脂注入材料,用电动泵或手动泵注入修补。如果裂缝影响到结构安全,可采取围套加固法、钢箍加固法、粘贴加固法等结构加固法。综上所述,砼裂缝应针对成因,贯彻预防为主的原则,完善设计及加强施工等方面的管理,使结构尽量不出现裂缝或尽量减少裂缝数量和宽度,以确保结构安全。

四、小结

虽然现在混凝土裂缝修补的方法越来越多,效果也越来越好,但与其事后补过还不如事前做好预防工作。通过和现场工作人员的交流,我大致总结出以下几点预防混凝土裂缝的建议;

1.设计单位应该提出混凝土施工温度控制的具体要求和混凝土施工养护的基本要求,确定外加剂的品种和掺量,确保混凝土收缩与膨胀相抵消;2.混凝土配合比控制要求严格,计量要准确,坍落度抽检工作要加强,不能流于形式;3.混凝土振捣要密实,拆模后须挂草帘或麻布浇水养护保持湿润状态两天;4.施工过程中应经常观察模板的位移和混凝土浇捣的密实情况,不能漏振、过振,且在第一次振捣后要进行第二次振捣;5. 对于商品混凝土,则要在满足其可泵性、和易性的前提下尽量减小出机时的塌落度、降低砂率、并严格控制骨料的含泥量等。

参考文献:

[1]陈志源,土木工程材料,武汉理工大学出版社,2000.