淺談現澆混凝土裂縫與修補

韓月武 耿 毅

一、出現混凝土裂縫的原因

從微觀上看,混凝土是由水泥、砂、石、空氣、水組成的多相結合體,由于混凝土的組成材料、微觀構造以及所收外界影響的不同,混凝土裂縫產生的原因也有很多種:

1.大體積混凝土水化時產生的大量水化熱得不到散發,導致混凝土內外溫差較大使混凝土的形變超過極限而引起的裂縫。

2.混凝土在硬化的過程中由于干縮引起的體積變形受到約束時產生的裂縫,這種裂縫的寬度有時會很大,甚至會貫穿整個構件。

3.在大厚度的構件中,由于混凝土的塑性塌落受到模板或頂部鋼筋的抑制,在澆搗后數小時會發生這種由于混凝土塑性塌落引起的裂縫。

4.當有約束時,混凝土熱脹冷縮所產生的體積脹縮因為受到約束力的限制,在內部產生了溫度應力,由于混凝土抗拉強度較低,容易被溫度引起的拉應力拉裂從而產生溫度裂縫。(由于太陽曝曬產生裂縫是工程中最常見的現象)

5.混凝土加水拌和后,水泥中的堿與活性骨料中的活性氧化硅起反應,析出的膠狀堿-硅膠從周圍介質中吸水膨脹,體積增大到三倍從而使混凝土脹裂產生裂縫。

6.在炎熱或大風天氣,混凝土表面水分蒸發過快以及混凝土水化熱高等,在混凝土澆筑后數小時仍處于塑性狀態時易產生塑性收縮裂縫。

7.構件承受荷載所產生的裂縫:如、構件在均布荷載或集中荷載作用下產生內力彎矩,出現垂直于構件縱軸的裂縫;構件在較大剪力作用下,產生斜裂縫,并向上、下延伸。

8.當結構的基礎出現不均勻沉降時,結構構件受到強迫變形,而使結構構件開裂,隨著不均勻沉陷的進一步發展,裂縫會進一步擴大。

9.當鋼筋混凝土構件處于不利的環境中,如海洋等時,由于混凝土保護層厚度過薄,特別是混凝土的密實性不良,環境中的氯離子和溶于海水中的氧會使混凝土中的鋼筋生銹生成氧化鐵。氧化鐵的體積比原來金屬的體積大得多,鐵銹體積膨脹,對周圍混凝土擠壓,使混凝土脹裂。這種裂縫一般沿鋼筋方向,比較容易識別。順鋼筋方向的裂縫發生后,更加速了鋼筋銹蝕過程,最后導致保護層成片剝落,這種順筋裂縫對耐久性的影響較大。

我工地地下室外墻板澆搗的混凝土就出現了裂縫。經分析裂縫產生的原因是:

本工程采用C50這樣高強度的混凝土,水灰比較大,雖然加入了減水劑,但還是未能有效抵消混凝土的收縮變形;另外該地下室墻板的厚度較厚,達40cm,因而容易產生較大的內外溫差。產生溫度和收縮變形,長墻結構所產生的溫度和收縮變形在高度方向是自由的。但在縱向卻受到另一結構地下室底板的約束,在長墻承受降溫和收縮作用時,必將產生縮短變形,受到底板的約束,引起拉應力,當拉應力超過抗拉強度時便引起開裂,這時裂縫方向永遠垂直于拉應力方向,故為豎向。

由于施工隊是第一次施工如此高強度的混凝土,施工經驗不足,在混凝土養護上并沒有采取十分有效的措施養護外墻。同時由于天氣炎熱,混凝土水灰比控制不穩定;混凝土振搗不到位,振搗不夠密實,這些也是促使混凝土收縮變形較大,產生裂縫的原因之一。

二、混凝土裂縫的修補方法

問題出現了,解決它的方法自然而然也隨之產生。隨著施工經驗的發展,現在混凝土裂縫修補的方法有很多:如表面修補法、灌漿嵌縫封堵法、結構加固法、混凝土置換法、電化學防護法、仿生自愈合法等等,其中灌漿嵌縫封堵法又可分為壓力注漿法、開槽填補法和涂膜封閉法三種。

低壓注漿法適用于寬度為0.2-0.3mm的混凝土裂縫修補。修補工序如下:裂縫清理-粘貼注漿咀和封閉裂縫-試漏-配制注漿液-壓力注漿-二次注漿-清理表面。

當裂縫數量較多時,先要在預計要貼的裂縫位置貼上醫用白膠布,再用窄毛刷將封縫用漿沿裂縫來回涂刷。使裂縫封閉,大約10分鐘后,揭去膠布條,露出小縫,粘貼注漿咀。固化后周邊可能有裂口,必須反復用漿補上,以避免注漿時漏漿。注漿操作一般在粘咀的第二天進行,若氣溫高的話半天就可注漿。操作時先用補縫器吸取注漿液,插入注漿咀,用手推動補縫器活塞,使漿液通過注漿咀壓入裂縫,當相鄰的咀中流出漿液時,就可以拔出補縫器,堵上鋁鉚釘。一般由上往下注漿,水平縫一般從一端向另一端逐個注漿。為了保證漿液充滿,在注漿后約半小時可以對每個注漿咀再次補漿。

涂膜封閉法適用于寬度小于0.2mm的微細裂縫的修補,也可用于混凝土外表面的裝飾和防水處理,以及防止混凝土保護層的炭化和有害離子對混凝土的腐蝕。工序為:清掃-刮膩子-涂刷底層涂料-涂刷主層涂料-涂罩面層。

混凝土表面裂縫、氣孔和缺陷先用膩子(混凝土修補膠:粉料=1:1.8~2.0)填充補平,待干后用砂布磨平,再進行底層涂刷(混凝土修補膠:粉料=1:0.7~0.8),涂料在使用前要通過鐵窗紗過濾,除去雜質和團塊。主層涂料要涂刷三遍,每遍涂刷都要等上遍涂料干后再涂,且兩次涂刷方向最好是相互垂直。

開槽填補法適用于結構允許開槽而寬度較大但數量不多的裂縫,如墩臺或路面混凝土的裂縫。工序為:開槽-涂刷界面處理漿-壓抹聚合物砂漿-養護。

先用鑿子和扁鏟沿裂縫開槽,槽深和寬約3~5cm,呈U型,用刷子在槽底和兩壁均勻涂刷一層界面處理漿,在界面處理漿尚未硬化之前,將拌制好的聚合物水泥砂漿用抹刀壓入槽中,壓實抹平。在養護時不需要澆水,在濕空氣中即可,養護期間不得淋雨、日曬或風吹,最好覆蓋一層塑料薄膜。

這三種方法可以單獨使用,也可以同時使用。例如橋梁裂縫的修補可先注漿,在涂膜封閉;而對于路面、墩臺的粗大裂縫則采用開槽填補發為宜;為了防止鋼筋銹蝕,混凝土受到有害離子的腐蝕,則可以采用涂膜防水處理。

三、小結

雖然現在混凝土裂縫修補的方法越來越多,效果也越來越好,但與其事后補過還不如事前做好預防工作。通過和現場工作人員的交流,我大致總結出以下幾點預防混凝土裂縫的建議:

1.設計單位應該提出混凝土施工溫度控制的具體要求和混凝土施工養護的基本要求,確定外加劑的品種和摻量,確保混凝土收縮與膨脹相抵消。

2.混凝土配合比控制要求嚴格,計量要準確,坍落度抽檢工作要加強,不能流于形式。

3.混凝土振搗要密實,拆模后須掛草簾或麻布澆水養護保持濕潤狀態兩天。

4.施工過程中應經常觀察模板的位移和混凝土澆搗的密實情況,不能漏振、過振,且在第一次振搗后要進行第二次振搗。

5.配置大體積混凝土宜使用低水化熱水泥,如礦渣水泥,此外可摻加膨脹劑,同時要采用塑料薄膜和草袋覆蓋以確保混凝土內外溫差小于25℃。

6.對于商品混凝土,則要在滿足其可泵性、和易性的前提下盡量減小出機時的塌落度、降低砂率、并嚴格控制骨料的含泥量等。

我相信只要施工人員本著一顆認真負責的心,嚴格按規定要求施工,嚴把質量關。就必定能防患于未來,盡可能地降低混凝土裂縫的出現。□

(編輯/劉佳)