地下工程混凝土裂縫的產(chǎn)生及治理技術(shù)的探討

鐘 浩 （中鐵四局集團(tuán)第五工程有限公司，江西 九江 332000）

0 前言

工程混凝土結(jié)構(gòu)在一些因素的影響下會(huì)產(chǎn)生裂縫，地下混凝土工程也不例外，但地下混凝土工程由于地下環(huán)境的復(fù)雜性，其產(chǎn)生裂縫的概率更高，危害程度上也相對(duì)較大，同時(shí)因?yàn)榈叵禄炷凉こ痰姆N類很多，所以裂縫種類也多于普通工程，地下工程出現(xiàn)裂縫時(shí)，代表工程質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，很可能引起地面工程坍塌等大規(guī)模安全性問題，所以必須對(duì)其進(jìn)行治理。

1 地下混凝土工程常見裂縫種類

在工程實(shí)踐中，地下混凝土工程的常見裂縫種類大致可以分為變形裂縫、干縮裂縫以及溫差裂縫，圖1為地下混凝土工程常見裂縫種類。此外，地下混凝土工程常見裂縫種類還有很多，對(duì)此本文就不一一列舉，三種常見裂縫特點(diǎn)如下。

圖1 地下混凝土工程常見裂縫種類

1.1 變形裂縫特點(diǎn)

變形裂縫在地下混凝土工程當(dāng)中十分常見，其產(chǎn)生原因很多（具體原因?qū)⒃谙挛倪M(jìn)行分析），在特點(diǎn)上變形裂縫通常具有規(guī)模不定、結(jié)構(gòu)偏移以及擴(kuò)展性較強(qiáng)的特點(diǎn)，當(dāng)?shù)叵禄炷凉こ坛霈F(xiàn)變形裂縫，如果沒有及時(shí)進(jìn)行處理，很可能因?yàn)橥饬τ绊懚杆贁U(kuò)張，致使結(jié)構(gòu)斷裂，說明變形裂縫是一種影響程度較為嚴(yán)重的工程質(zhì)量問題[1]。

1.2 干縮裂縫特點(diǎn)

干縮裂縫通常分布于混凝土結(jié)構(gòu)的表面，走向規(guī)律同樣難以預(yù)測(cè)，但其寬度一般較細(xì)，且通常呈短向分布，經(jīng)常出現(xiàn)在結(jié)構(gòu)變截面、結(jié)構(gòu)邊緣等部位，并具有較高的擴(kuò)展性。結(jié)合普遍案例來看，干縮裂縫的出現(xiàn)概率要低于變形裂縫，但其危害性要超出變形裂縫，因?yàn)榫蛿U(kuò)展性上，干縮裂縫因?yàn)槠鋵?duì)于外力的抵抗能力較弱，所以擴(kuò)展速度超過變形裂縫，說明其危害性更甚之[2]。

1.3 溫差裂縫特點(diǎn)

溫差裂縫常出現(xiàn)在混凝土結(jié)構(gòu)表面邊緣處，其寬度大小不一，但中間部位通常密集，同時(shí)會(huì)出現(xiàn)不規(guī)則的隆起或下凹現(xiàn)象。在溫差裂縫條件下，首先混凝土結(jié)構(gòu)的平整度會(huì)受到巨大影響，不利于工程結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定連接，其次其在受到外力影響之后，也會(huì)發(fā)生擴(kuò)展，但擴(kuò)展速度要弱于上述變形裂縫、干縮裂縫，因此在危害性上相對(duì)偏弱，然而在工程質(zhì)量原則上，不能忽視此類裂縫。

2 地下混凝土工程常見裂縫形成原因

2.1 變形裂縫形成的主要原因

載荷影響是地下混凝土工程常見裂縫形成原因之一，其具體表現(xiàn)一般為：當(dāng)?shù)叵鹿こ躺喜拷Y(jié)構(gòu)的施加應(yīng)力超過下部結(jié)構(gòu)的極限承載能力，就導(dǎo)致工程整體出現(xiàn)載荷差，而下部結(jié)構(gòu)因?yàn)闊o法承載上部結(jié)構(gòu)應(yīng)力，就會(huì)在載荷差作用下出現(xiàn)內(nèi)部結(jié)構(gòu)崩裂的問題，相應(yīng)形成裂縫，裂縫種類一般為變形裂縫等。在上述基礎(chǔ)上可見，要避免地下混凝土工程出現(xiàn)變形等裂縫現(xiàn)象，應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)控制工程上下結(jié)構(gòu)的載荷平衡關(guān)系，但如果出現(xiàn)了相應(yīng)裂縫，就需要及時(shí)進(jìn)行處理，以防問題惡化。此外關(guān)于變形裂縫的產(chǎn)生原因，除了上述的載荷差問題以外，還有其他次要因素，例如溫度影響等，在此類因素影響下，會(huì)因?yàn)楣こ探Y(jié)構(gòu)的負(fù)面變化伴隨出現(xiàn)變形裂縫問題。

2.2 干縮裂縫形成的主要原因

干縮裂縫形成的主要原因有很多，例如濕度影響、含泥量過大、振搗問題等。①濕度影響：當(dāng)?shù)叵禄炷两Y(jié)構(gòu)在缺乏養(yǎng)護(hù)的條件下，其表面的水分迅速散發(fā)，引起表面強(qiáng)力收縮問題，而內(nèi)部濕度則不會(huì)出現(xiàn)太多變化，所以收縮程度較小，此時(shí)由于收縮幅度的差異，會(huì)導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)外結(jié)構(gòu)之間產(chǎn)生強(qiáng)大拉應(yīng)力，由此形成干縮裂縫；②含泥量過大：在混凝土原料配比原則上，要重點(diǎn)控制水泥含泥量，而當(dāng)含泥量超標(biāo)混凝土原材料之間的融合效應(yīng)就會(huì)變差，此時(shí)混凝土本身質(zhì)量變差，無法承載融合時(shí)的拉應(yīng)力，同時(shí)介于泥的吸水性能，會(huì)導(dǎo)致混凝土內(nèi)部水分降低，最終產(chǎn)生干縮裂縫；③振搗問題：在混凝土攤鋪或澆筑完成之后，依照一般的施工工序需要進(jìn)行振搗，而如果振搗次數(shù)過多，就會(huì)導(dǎo)致其內(nèi)部水泥涌出，并帶走其中的水分產(chǎn)生不良砂漿層，此時(shí)因?yàn)樗嗯c水分的大量缺失，混凝土結(jié)構(gòu)就會(huì)出現(xiàn)干縮裂縫。

2.3 溫差裂縫形成的主要原因

溫差裂縫的產(chǎn)生的主要原因是溫度影響，其影響的機(jī)理主要為：因?yàn)榛炷猎谀踢^程當(dāng)中會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的溫度，正常條件下，混凝土是不會(huì)出現(xiàn)溫差裂縫現(xiàn)象的，但如果凝固時(shí)外部環(huán)境的溫度過高，就會(huì)引起混凝土凝固溫度異常，出現(xiàn)水化熱等問題，此時(shí)混凝土原料之間無法充分融合，說明其質(zhì)量存在問題，待凝固后應(yīng)用，就會(huì)出現(xiàn)溫差裂縫；如果凝固時(shí)外部環(huán)境的溫度過低，同樣會(huì)導(dǎo)致原料之間無法充分融合的問題，產(chǎn)生混凝土凍裂現(xiàn)象，間接出現(xiàn)溫差裂縫。此外值得注意的是，溫度影響除溫差裂縫以外，其與變形裂縫、干縮裂縫之間還存在間接影響關(guān)系，所以在溫度影響條件下，可能同時(shí)出現(xiàn)多種裂縫現(xiàn)象，因此相關(guān)單位應(yīng)當(dāng)對(duì)此保持重視。

3 地下混凝土工程各類裂縫治理技術(shù)

3.1 變形裂縫治理技術(shù)

針對(duì)變形裂縫，在地下混凝土工程施工中，首先要嚴(yán)格計(jì)算工程上部結(jié)構(gòu)的施加應(yīng)力，再以此為基礎(chǔ)進(jìn)行下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作，確保下部結(jié)構(gòu)可以承載上部結(jié)構(gòu)的施加應(yīng)力，為了保障上下結(jié)構(gòu)應(yīng)力實(shí)際匹配，有必要進(jìn)行壓強(qiáng)試驗(yàn)，即依照上部結(jié)構(gòu)的施加應(yīng)力、下部結(jié)構(gòu)的承載力依照相同比例縮小，再通過取樣法取得與比例縮小后力學(xué)參數(shù)相當(dāng)?shù)南虏拷Y(jié)構(gòu)試塊，將試塊放置于實(shí)驗(yàn)環(huán)境當(dāng)中，依照上部結(jié)構(gòu)比例縮小后的應(yīng)力對(duì)試塊施壓，如果試塊無法承載壓力則說明下部結(jié)構(gòu)需要得到加強(qiáng)，此舉可以預(yù)防變形裂縫產(chǎn)生，具有治理效果。其次如果變形裂縫已經(jīng)出現(xiàn)，則需要采用相應(yīng)的修復(fù)技術(shù)來進(jìn)行治理，而關(guān)于修復(fù)技術(shù)，本文建議采用注漿法，即先探明裂縫的具體規(guī)模與走向，再采用相同配比的漿液注入其中，完成后需要采用環(huán)氧樹脂或其他材料進(jìn)行密封，并定期對(duì)注漿材料進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，直至其完全凝固。

3.2 干縮裂縫治理技術(shù)

針對(duì)干縮裂縫，首先施工前期可以預(yù)防，即嚴(yán)格控制混凝土的濕度，重視混凝土養(yǎng)護(hù)工作，在養(yǎng)護(hù)工作當(dāng)中應(yīng)當(dāng)定期對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行灑水，避免其水分蒸發(fā)，但灑水具體頻率需要視外部溫度而定，如果外部溫度過高則要提高灑水頻率，否則可以適當(dāng)降低；嚴(yán)格控制混凝土原材料的含泥量，一般情況下含泥量不能大于5%（具體視混凝土材料級(jí)別而定）。另外針對(duì)振搗影響，在施工當(dāng)中應(yīng)當(dāng)依照規(guī)范來進(jìn)行管理，但此步驟不屬于本文論述范疇，所以不多加贅述。其次當(dāng)干縮裂縫出現(xiàn)，需要先對(duì)裂縫表面進(jìn)行清理，確保周邊無雜物，再調(diào)制環(huán)氧樹脂膠泥采用注漿法注入裂縫，直至環(huán)氧樹脂膠泥溢出即可。

3.3 溫差裂縫治理技術(shù)

針對(duì)溫差裂縫，首先預(yù)防措施上應(yīng)當(dāng)先預(yù)埋測(cè)溫管，利用測(cè)溫管可以得知混凝土內(nèi)部溫度；在混凝土外部安裝溫度監(jiān)測(cè)器，了解混凝土外部溫度，在此條件下，將內(nèi)外溫度實(shí)時(shí)對(duì)比，可以得到混凝土結(jié)構(gòu)實(shí)際溫度差，當(dāng)溫差過大則可以采取表面灑水等方法來降低溫差，而如果在外部溫度較低的環(huán)境當(dāng)中，則需要采用草席等來進(jìn)行保溫。其次當(dāng)溫差裂縫出現(xiàn)，則需要在溫度適宜的情況下，采用上述提到的環(huán)氧樹脂膠泥來進(jìn)行治理即可。

4 結(jié)語

地下工程混凝土裂縫是一種具有安全威脅的工程質(zhì)量問題，有必要對(duì)此進(jìn)行治理；地下工程混凝土裂縫種類繁多，形成原因也有多種，要確保治理有效，必須先確認(rèn)具體裂縫類型；針對(duì)常見裂縫類型，進(jìn)行相應(yīng)的預(yù)防治理技術(shù)、修復(fù)治理技術(shù)。