劉偉鵬

摘 要:混凝土是一種非均質(zhì)脆性的人造石材材料。現(xiàn)如今,隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大及人們對建筑工程質(zhì)量重要性認(rèn)識的提高,商品混凝土以其技術(shù)、 經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)越性,尤其是穩(wěn)定、可靠、優(yōu)良的質(zhì)量深受建設(shè)單位的青睞,國內(nèi)建筑工程中混凝土工程的體量不斷增大,使得混凝土成為當(dāng)前最廣泛使用的建筑結(jié)構(gòu)材料之一。

關(guān)鍵詞:混凝土;裂縫

在現(xiàn)實的建筑中,只要仔細(xì)觀察不難發(fā)現(xiàn),隨著溫度、濕度等環(huán)境條件的影響下會形成肉眼看不到的微裂縫,隨著裂縫的發(fā)展變化,結(jié)構(gòu)構(gòu)件的耐久性和適用性會不同程度的降低,嚴(yán)重的甚至?xí)?dǎo)致結(jié)構(gòu)構(gòu)件超過正常使用極限狀態(tài)而破壞。所以現(xiàn)在混凝土裂縫的防治已經(jīng)成為擺在我們面前的重要課題。

1 混凝土裂縫產(chǎn)生主要原因

1.1 主觀因素

材料質(zhì)量。由于混凝土的材料構(gòu)成多樣性和復(fù)雜性,所以混凝土材料選擇很重要。實際中因材料選用不當(dāng)產(chǎn)生質(zhì)量缺陷或裂縫,一般認(rèn)為是因為混凝土材料變形受約束所引起的內(nèi)應(yīng)力大于材料抗拉強(qiáng)度的緣故。材料選用不當(dāng)?shù)某Ｒ娨蛩赜兴噙^期或品種選用不當(dāng);混凝土配比不合理;水泥、骨料含有過量有害物質(zhì);水泥水化熱過高;拌和用水及外加劑拌和用水或外加劑中氯化物等雜質(zhì)含量較高等。

結(jié)構(gòu)改變使用功能。結(jié)構(gòu)設(shè)計師做結(jié)構(gòu)設(shè)計時,建筑物的使用功能是確定設(shè)計荷載的依據(jù)之一。普通鋼筋混凝土構(gòu)件在承受了30～40%的設(shè)計荷載時,就可能出現(xiàn)裂縫,肉眼一般不易察覺,而構(gòu)件的極限破壞荷載往往是在設(shè)計荷載的1.5倍以上,所以在一般情況下鋼筋混凝土構(gòu)件是允許帶裂縫工作的。

1.2 客觀原因

商品混凝土由于流動性、和易性的要求,使得坍落度增加、水灰比增大、水泥標(biāo)號提高、水泥用量增加、骨料粒徑減小、外加劑增多等因素的變化,導(dǎo)致混凝土的收縮及水化熱作用多比以往的低流動性混凝土大幅增加地基不均勻沉降。由于結(jié)構(gòu)地基土質(zhì)不勻、松軟,或回填土不實或浸水而造成的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)不均勻沉降會引起沉陷裂縫;或者因為模板剛度不足,模板支撐間距過大或支撐底部松動等導(dǎo)致。特別是在冬季,模板支撐在凍土上,凍土化凍后產(chǎn)生不均勻沉降,致使混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫。隨著沉降的進(jìn)一步發(fā)展,裂縫會進(jìn)一步擴(kuò)大。此類裂縫多為深進(jìn)或貫穿性裂縫,裂縫寬度往往與沉降量成正比關(guān)系。溫度變形?；炷辆哂袩崦浝淇s的性質(zhì),其線膨脹系數(shù)一般為1×10-5/°C。當(dāng)環(huán)境溫度發(fā)生變化時,就會產(chǎn)生溫度變形,由此產(chǎn)生附加應(yīng)力,當(dāng)這種應(yīng)力超過混凝土的抗拉強(qiáng)度時,就會產(chǎn)生裂縫。溫度裂縫多發(fā)生在大體積混凝土表面或溫差變化較大地區(qū)的混凝土結(jié)構(gòu)中。這種裂縫的出現(xiàn)會引起鋼筋的銹蝕,混凝土的碳化、降低混凝土的抗疲勞及抗?jié)B能力。濕度變形 ?；炷猎诳諝庵薪Y(jié)硬時,體積會逐漸減小,一般謂之干縮。收縮裂縫較普遍,常見于現(xiàn)澆墻板式結(jié)構(gòu)、現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)等,通常是因為養(yǎng)護(hù)不良造成?；炷恋氖湛s值一般為0.2～0.4‰。其發(fā)展 規(guī)律 是早期快,后期緩慢。

2 控制

一般分為兩個控制階段,設(shè)計階段和施工階段。設(shè)計階段由設(shè)計人員對混凝土強(qiáng)度等級、鋼筋的品種、規(guī)格、建筑物的結(jié)構(gòu)形式等統(tǒng)籌設(shè)計,有效進(jìn)行裂縫控制。施工階段采取加入外加劑改善混凝土性能、降低水泥水化熱、降低混凝土內(nèi)外溫差、設(shè)置施工縫或變形縫、加強(qiáng)混凝土中的配筋率等措施來減少混凝土的收縮,防止混凝土產(chǎn)生有害裂縫。

2.1 主觀控制

混凝土材料方面。選用收縮性較低的水泥,合理搭配水泥強(qiáng)度等級與混凝土強(qiáng)度等級之間關(guān)系。一般情況下,水泥強(qiáng)度比所使用的混凝土強(qiáng)度大一個等級。如配置C30混凝土,使用強(qiáng)度等級為42.5的水泥比較合適,可以達(dá)到合理的水灰比,保證施工質(zhì)量。切記不能只為片面追求經(jīng)濟(jì)效益,使用高標(biāo)號水泥、大水灰比的配合比。在現(xiàn)場一定要設(shè)置與施工規(guī)模和進(jìn)度相匹配的水泥庫,嚴(yán)禁不同廠家的水泥混用。選用級配良好的粗、細(xì)骨料,粗骨料中針片狀石子嚴(yán)禁超標(biāo),細(xì)骨料不能使用細(xì)砂,含泥量嚴(yán)格控制在規(guī)范要求以內(nèi)。采用合理的施工方法。供應(yīng)單位和施工單位雙方密切配合并嚴(yán)格遵照國家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土泵送施工技術(shù)規(guī)程》JGJ/T10-95及《混凝土質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)》GB50164-92有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范進(jìn)行管理生產(chǎn)和施工才能切實保證混凝土的質(zhì)量。混凝土的拌制,要嚴(yán)格控制原材料計量準(zhǔn)確,同時嚴(yán)格控制混凝土出機(jī)塌落度,要盡量降低混凝土拌合物出機(jī)口溫度。混凝土澆注過程質(zhì)量控制。澆注過程中要進(jìn)行振搗方可密實,振搗時間應(yīng)均勻一致以表面泛漿為宜,間距要均勻,以振搗力波及范圍重疊二分之一為宜,澆注完畢后,表面要壓實、抹平,以防止表面裂縫。另外,澆注混凝土要求分層澆注,分層流水振搗,同時要保證上層混凝土在下層初凝前結(jié)合緊密。避免縱向施工縫、提高結(jié)構(gòu)整體性和抗剪性能。設(shè)計部門應(yīng)明確建筑物的安全第一的宗旨。在保證安全的前提下對建筑物的實用性、裝飾性進(jìn)行改進(jìn),不可片面追求建筑物的經(jīng)濟(jì)性和裝飾效果。

2.2 技術(shù)控制

對因使用及環(huán)境條件變化而發(fā)生的裂縫,要根據(jù)其不同性質(zhì)區(qū)別采用不同的防治措施。

加強(qiáng)地基的檢查與驗收工作,基坑開挖后應(yīng)及時通知勘察及設(shè)計單位到場驗收。對較復(fù)雜的地基,設(shè)計方在基坑開挖后應(yīng)要求勘察補(bǔ)鉆探,當(dāng)探出有不利地質(zhì)情況時,必須先對其加固處理,并經(jīng)驗收合格后,方可進(jìn)行下一步施工。 開挖基槽時,要注意不擾動其原狀結(jié)構(gòu)。盡量選用低熱或中熱水泥,如礦渣水泥、粉煤灰水泥等。采用改善骨料級配,用干硬性混凝土,摻混合料,加引氣劑或塑化劑等措施以減少混凝土中的水泥用量,將水泥用量盡量控制在450kg/m3以下。降低水灰比,一般混凝土的水灰比控制在0.6以下。改善骨料級配,摻加粉煤灰或高效減水劑等來減少水泥用量,降低水化熱。改善混凝土的攪拌加工工藝,在混凝土中摻加一定量的具有減水、增塑、緩凝等作用的外加劑,改善混凝土拌合物的流動性、保水性,降低水化熱,推遲熱峰的出現(xiàn)時間。

2.3 混凝土裂縫的處理

裂縫的出現(xiàn)不但會影響結(jié)構(gòu)的整體性和剛度,還會引起鋼筋的銹蝕、加速混凝土的碳化、降低混凝土的耐久性和抗疲勞、抗?jié)B能力。因此根據(jù)裂縫的性質(zhì)和具體情況我們要區(qū)別對待、及時處理,以保證建筑物的正常使用?；炷亮芽p的修補(bǔ)措施主要有以下一些方法:

表面處理法。表面修補(bǔ)法是一種簡單、常見的修補(bǔ)方法,包括表面涂抹法和表面貼面法。它主要適用于修補(bǔ)穩(wěn)定裂縫,同時裂縫寬度較細(xì)、較淺(寬度小于0.3mm)。當(dāng)表面裂縫不多時,可在裂縫處用水沖洗,然后涂刷水泥凈漿或?qū)⒒炷帘砻媲逑锤蓛舨⒏稍锖笸克h(huán)氧樹脂、瀝青、油漆等;當(dāng)表面有較多裂縫時,可沿裂縫附近用鋼絲刷刷干凈再用壓力水清洗并濕潤后,用1:(1～2)水泥砂漿抹平或在表面刷洗干凈并干燥后涂抹2～3mm厚的環(huán)氧樹脂水泥。

填充法(嵌縫法)。填充法主要適用于修補(bǔ)水平面上較寬的裂縫(大于0.3mm),根據(jù)裂縫的情況,可以直接向縫內(nèi)填入不同粘度的樹脂。寬度小于0.3mm的裂縫則應(yīng)先將開裂部位剔鑿成V形或U形槽口,然后清除浮灰,沖洗干凈后先涂上一層界面劑或低粘度的樹脂,以增加填充材料與混凝土的粘結(jié)力。

結(jié)構(gòu)加固法。結(jié)構(gòu)加固法是在結(jié)構(gòu)構(gòu)件外部或結(jié)構(gòu)裂縫四周澆鑄鋼筋混凝土圍套或包鋼筋、型鋼龍骨,將結(jié)構(gòu)構(gòu)件箍緊,以增加結(jié)構(gòu)構(gòu)件受力面積,提高結(jié)構(gòu)的剛度和承載力的一種結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)加固方法。這種方法適用于對結(jié)構(gòu)整體性、承載能力有較大影響的深進(jìn)及貫穿性裂縫的加固處理。

電化學(xué)防護(hù)法。電化學(xué)防腐是利用施加電場在介質(zhì)中的電化學(xué)作用,改變混凝土或鋼筋混凝土中的離子分布狀態(tài),提高鋼筋周圍的PH值,鈍化鋼筋,以達(dá)到有效防腐的目的。

仿生自愈合法。仿生自愈合法是一種新的裂縫處理方法,此法模仿生物組織對受創(chuàng)傷部位自動分泌某種物質(zhì),而使創(chuàng)傷部位得到愈合的機(jī)能,在混凝土的傳統(tǒng)組成部分中加入某些特殊組成部分(如含粘結(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),當(dāng)混凝土出現(xiàn)裂縫時分泌部分液芯纖維可使裂縫重新愈合。

綜上所述,混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的發(fā)生的原因很復(fù)雜也是不可避免的,混凝土裂縫的防治重點(diǎn)在于“防”,而不在于“治”。當(dāng)這些裂縫發(fā)生后,必須先查明裂縫產(chǎn)生的原因,判明裂縫的類型,才能選擇正確的處理方法,同時要通過合理設(shè)計混凝土配合比、正確選用原材料、合理設(shè)計建筑結(jié)構(gòu)、加強(qiáng)施工監(jiān)控、嚴(yán)格遵守施工技術(shù)規(guī)程、提高施工技術(shù)水平,這樣才有可能最大程度減少混凝土裂縫的產(chǎn)生,把裂縫寬度控制在設(shè)計范圍內(nèi),盡量減少裂縫造成的危害。