孫建超 鄭州升達(dá)經(jīng)貿(mào)管理學(xué)院

油田建筑中預(yù)應(yīng)力混凝土梁裂縫的修補(bǔ)

孫建超 鄭州升達(dá)經(jīng)貿(mào)管理學(xué)院

混凝土結(jié)構(gòu)在油田建筑中存在裂縫是很常見的，產(chǎn)生裂縫的原因大致分為兩類：一種是結(jié)構(gòu)性產(chǎn)生的均勻墻體裂縫，即當(dāng)油田建筑的外部載荷超過結(jié)構(gòu)的最大承載力而造成的裂縫；另外一種是非結(jié)構(gòu)性產(chǎn)生的不均勻裂縫，即結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生的應(yīng)力超過結(jié)構(gòu)本身的抗拉強(qiáng)度造成的裂縫。非結(jié)構(gòu)性裂縫主要是由材料的質(zhì)量因素造成的，可以采用以下措施加以預(yù)防：控制水灰的比例使其盡量接近最佳比例，降低砂率，增加材料中骨料的配量比例。油田建筑修補(bǔ)裂縫的方法包括表面修補(bǔ)法、灌漿與嵌縫封堵法、混凝土置換、電化學(xué)防腐法以及仿生自愈合法。

預(yù)應(yīng)力；混凝土梁；油田建筑；裂縫；修補(bǔ)

1 混凝土裂縫產(chǎn)生的原因

混凝土建筑中裂縫大致分為表面裂縫、塑性塌落裂縫、貫穿裂縫、平縮裂縫及水化熱裂縫[1]。裂縫產(chǎn)生的原因如下：

（1）材料因素。除了要選用質(zhì)量好的砂石石灰之外，各種材料的比例也有嚴(yán)格的規(guī)定。因?yàn)橐够炷吝_(dá)到堅(jiān)固、耐久、抗?jié)B等效果，必須要確保砂石、石灰以及水的正確比例，否則不但達(dá)不到應(yīng)有的效果，甚至容易產(chǎn)生裂縫等各種問題。

（2）設(shè)計因素。油田建筑工程在設(shè)計過程中會出現(xiàn)不可避免的計算誤差，或者沒有對周邊環(huán)境因素進(jìn)行細(xì)致的考慮，這些因素會造成混凝土中鋼筋結(jié)構(gòu)放置的位置不合理，鋼筋結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)設(shè)計偏差，鋼筋承重時出現(xiàn)受力不均而產(chǎn)生斷裂等現(xiàn)象。

（3）周圍環(huán)境因素。混凝土在受地質(zhì)影響變化下具有熱脹冷縮的性質(zhì)，周圍濕度和溫度的變化必然會導(dǎo)致在結(jié)構(gòu)上發(fā)生外在的變形，而變形會造成混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生附加應(yīng)力，周圍環(huán)境中溫度、濕度的劇烈變化會造成很大的附加應(yīng)力。當(dāng)產(chǎn)生的附加應(yīng)力超過混凝土抗拉強(qiáng)度時，就不可避免地產(chǎn)生裂縫現(xiàn)象。

（4）混凝土收縮性因素。一般混凝土在外界條件急劇變化過程中的收縮值大約在0.3‰～0.5‰之間。通常混凝土收縮漸變的裂縫按影響程度可分為露天干燥性防腐收縮、加聚裂變塑性收縮以及外界因素可控溫度收縮。

2 裂縫情況分析及補(bǔ)救措施

（1）裂縫分析。混凝土結(jié)構(gòu)在油田建筑中存在裂縫是很常見的，產(chǎn)生裂縫的原因大致分為兩類：一種是結(jié)構(gòu)性產(chǎn)生的均勻墻體裂縫，即當(dāng)油田建筑的外部載荷超過結(jié)構(gòu)的最大承載力而造成的裂縫；另外一種是非結(jié)構(gòu)性產(chǎn)生的不均勻裂縫，即結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生的應(yīng)力超過結(jié)構(gòu)本身的抗拉強(qiáng)度造成的裂縫。在這兩種裂縫中，非結(jié)構(gòu)性裂縫約占80%，造成此種裂縫的原因主要有：①當(dāng)混凝土澆筑成型時，結(jié)構(gòu)表面的水分揮發(fā)以及混凝土中的砂石等骨料的下沉；②由于受溫度、濕度等外在條件的變化因素產(chǎn)生的裂縫。

（2）防止裂縫產(chǎn)生的措施。非結(jié)構(gòu)性裂縫主要是由材料的質(zhì)量因素造成的，可以采用以下措施加以預(yù)防：控制水灰的比例使其盡量接近最佳比例，降低砂率，增加材料中骨料的配量比例。另外混凝土硬化凝固的時間也不能過短，尤其是在室外溫度過高時，應(yīng)提高混凝土施工質(zhì)量，澆筑時確保振搗密實(shí)，除此之外澆筑后的養(yǎng)護(hù)工作也必不可少[2]。如果出現(xiàn)了裂縫，可以使用環(huán)氧樹脂配固化劑丙酮對出現(xiàn)裂縫的墻體進(jìn)行及時修補(bǔ)，具體操作方法如下：①用鋼刷將裂縫區(qū)域5cm的面積內(nèi)刷凈，再用酒精清洗一下；②用丙酮沿裂縫深處刷洗一遍，在其表面涂上一層環(huán)氧樹脂；③用濃度不小于5%的純鹼水脫脂在玻璃布上擦拭。用清水洗凈烘干的玻璃布，再用一層環(huán)氧樹脂將其封住，避免以后結(jié)構(gòu)內(nèi)的鋼筋受到大氣、雨水等自然腐蝕。

3 油田建筑修補(bǔ)裂縫的方法

（1）表面修補(bǔ)法。表面修補(bǔ)法是一種常用且操作簡單的修補(bǔ)方法，主要修補(bǔ)寬度小于0.2mm的微細(xì)裂縫，有時也用于深井裂縫修補(bǔ)，這兩類裂縫在均衡條件下都保持穩(wěn)定狀態(tài)，修補(bǔ)起來也容易[3]。這種方法一般都是在裂縫的表面涂抹水泥漿、環(huán)氧膠泥，也可以在混凝土的表面涂抹油漆、瀝青等材料，油漆或者瀝青都是有效的防腐材料。為了防止混凝土受到其他作用的影響繼續(xù)開裂，也可以在裂縫的表面粘貼上玻璃纖維布，這樣便能有效地防止裂縫繼續(xù)開裂。

（2）灌漿與嵌縫封堵法。對結(jié)構(gòu)整體性有影響的混凝土裂縫，或者有防滲要求的混凝土裂縫，工程中一般采用灌漿法來進(jìn)行修補(bǔ)。灌漿法是將膠結(jié)材料通過壓力設(shè)備的擠壓，然后壓入混凝土的裂縫中，一段時間過后膠結(jié)材料就會硬化，與混凝土成為一個整體，這樣就達(dá)到了封堵加固的目的。比較常用的膠結(jié)材料包括聚氯乙烯膠泥、塑料油膏、丁基橡膠等，比較常用的剛性止水材料一般是聚合物水泥砂漿。

（3）混凝土置換和電化學(xué)防腐法。處理嚴(yán)重的混凝土裂縫最有效的方法就是混凝土置換法，這種方法可以將損壞的混凝土置換成新的混凝土或者置換成其他的材料，置換材料一般是普通混凝土或者是水泥砂漿，還可以用聚合物或者改性聚合物混凝土當(dāng)置換材料[4]。而電化學(xué)防腐法主要用于已裂結(jié)構(gòu)或者新結(jié)構(gòu)的鋼筋、混凝土的長期防腐，主要是利用電化學(xué)作用改變混凝土或者鋼筋混凝土所處的環(huán)境狀態(tài)，使鋼筋鈍化來達(dá)到防腐的目的。有效且常用的電化學(xué)防腐法包括陰極防護(hù)法、氯鹽提取法和堿性復(fù)原法這三種方法。

（4）仿生自愈合法。仿生自愈合法是近幾年新研制出的一種裂縫處理方法。一些生物組織針對受創(chuàng)傷的部分會自動地分泌出某種物質(zhì)，這樣就能將創(chuàng)傷部位自動愈合。仿生自愈合法便是模仿這些生物組織，在混凝土的傳統(tǒng)成分中加入一些特殊的成分，例如含黏結(jié)劑的液芯纖維或膠囊，從而在混凝土的內(nèi)部形成智能型的仿生自愈合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。在混凝土出現(xiàn)裂縫時，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)就會分泌出一部分液芯纖維，使裂縫自動愈合。某海上油田的鉆井平臺橋梁為預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)Ⅱ型梁，此橋梁出現(xiàn)一天數(shù)毫米長的裂縫。經(jīng)過荷載試驗(yàn)分析可知，沒有因?yàn)橹亓康募又卦斐蓸蛄毫芽p變大，因此在進(jìn)行加固處理時只對該裂縫及其周圍進(jìn)行加固處理即可。利用仿生自愈合法，將一些生物組織加入混凝土中對裂縫進(jìn)行加固，經(jīng)過一定的時間，該裂縫自動愈合，裂縫加固處理完成。

[1]鞠麗艷．混凝土裂縫抑制措施的研究進(jìn)展[J]．混凝土，2002（5）：11-14.

[2]盧召紅，胡畔，李巖．開裂混凝土梁加固后裂縫性能試驗(yàn)[J]．油氣田地面工程，2008，27（10）：13-14.

[3]郭強(qiáng)，胡其輝．混凝土裂縫產(chǎn)生的原因及處理方法[J]．水利天地，2010（8）：43-44.

[4]許志滎．油田地下混凝土建筑物滲漏分析與處理[J]．油氣田地面工程，2013，32（9）：125.

（欄目主持 焦曉梅）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.4.054