摘 要:通过归纳和分析了混凝土的裂缝类型、裂缝形成原因、及其危害,同时在工程实践基础上,总结了混凝土裂缝的各种补救措施和具体的操作方法。
关键词:混凝土;裂缝类型;修补方法
中图分类号:TU375 文献标识码:B 文章编号:1009 - 3230 (2007) 11 - 0013 - 03
1 混凝土工程中常见裂缝
1. 1 干缩裂缝
混凝土受外部条件的影响,表面水分损失过快,变形较大,内部湿度变化较小,变形较小,较大的表面干缩变形受到混凝土内部约束,产生较大拉应力而产生裂缝。干缩裂缝多为表面性的平行线状或网状浅细裂缝,宽度多在0. 05mm～0. 2mm之间,大体积混凝土中平面部位多见,较薄的梁板中多沿其短向分布。干缩裂缝通常会影响混凝土的抗渗性,引起钢筋的锈蚀,影响混凝土的耐久性;在水压力的作用下会产生水力劈裂,影响混凝土的承载力等。混凝土干缩主要和混凝土的水灰比、水泥的成分、水泥的用量、集料的性质和用量、外加剂的用量等有关。
1. 2 塑性收缩裂缝
塑性收缩是指混凝土在凝结之前,表面因失水较快而产生的收缩。塑性收缩裂缝一般在干热或大风天气出现,裂缝多呈中间宽、两端细且长短不一,互不连贯状态。较短的裂缝一般为20cm～30cm ,较长的裂缝可达2m～3m ,宽:1mm～5mm。其产生的主要原因为:混凝土在终凝前几乎没有强度或强度很小,或者混凝土刚刚终凝而强度很小时,受高温或较大风力的影响,混凝土表面失水过快,造成毛细管中产生较大的负压而使混凝土体积急剧收缩,而此时混凝土的强度又无法抵抗其本身收缩,因此产生龟裂。影响混凝土塑性收缩开裂的主要因素有水灰比、混凝土的凝结时间、环境温度、风速、相对湿度等等。
1. 3 沉陷裂缝
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,特别是在冬季,模板支撑在冻土上,冻土化冻后产生不均匀沉降,致使混凝土结构产生裂缝。此类裂缝多为深进或贯穿性裂缝,其走向与沉陷情况有关,一般沿与地面垂直或30°～45°方向发展,较大的沉陷裂缝,往往有一定的错位,裂缝宽度往往与沉降量成正比关系。裂缝宽度受温度变化的影响较小。地基变形稳定之后,沉陷裂缝也基本趋于稳定。
1. 4 温度裂缝
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>在硬化过程中> 水泥水化产生大量的水化热,(当水泥用量在350kgPm3 ～550kgPm3 ,每立方米混凝土将释放出:17500KJ～27500KJ 的热量,从而使混凝土内部温度升达70 ℃左右甚至更高) 。由于混凝土的体积较大,大量的水化热聚积在混凝土内部而不易散发,导致内部温度急剧上升,而混凝土表面散热较快,这样就形成内外的较大温差,较大的温差造成内部与外部热胀冷缩的程度不同,使混凝土表面产生一定的拉应力(实践证明当混凝土本身温差达到25 ℃～26 ℃时,混凝土内便会产生大致在10MPa 左右的拉应力) 。当拉应力超过混凝土的抗拉强度极限时,混凝土表面就会产生裂缝,这种裂缝多发生在混凝土施工中后期。
在混凝土的施工中当温差变化较大,或者是混凝土受到寒潮的袭击等,会导致混凝土表面温度急剧下降,而产生收缩,表面收缩的混凝土受内部混凝土的约束,将产生很大的拉应力而产生裂缝,这种裂缝通常只在混凝土表面较浅的范围内产生。
温度裂缝的走向通常无一定规律,大面积结构裂缝常纵横交错;梁板类长度尺寸较大的结构,裂缝多平行于短边;深入和贯穿性的温度裂缝一般与短边方向平行或接近平行,裂缝沿着长边分段出现,中间较密。裂缝的宽度大小受温度变化影响较为明显,冬季较宽,夏季较窄。高温膨胀引起的混凝土温度裂缝是通常中间粗两端细,而冷缩裂缝的粗细变化不太明显。此种裂缝的出现会引起钢筋的锈蚀,混凝土的碳化,降低混凝土的抗冻融、抗疲劳及抗渗能力等。
1. 5 施工裂缝
构件在制作、脱膜、运输、堆放、吊装过程中,由于各种原因而产生纵向、横向、斜向、竖向、水平、表面或贯穿的各种裂缝,特别情况时薄壁构件更易出现。主要原因是,木膜浇筑前未浇水湿透,或隔离剂失效,膜板与混凝土粘结、膜板吸水发生膨胀将混凝土拉裂。构件成型与拆膜时振动过大,构件堆放支撑位置与吊装位置不当,运输时受振动冲击等,均能产生裂缝。
2 混凝土裂缝的修补方法
2. 1 表面修补法
该方法既适用于对承载力没有影响的表面裂缝和深进裂缝的处理,也适用于大面积细裂缝的防渗、防漏处理。
2. 1. 1 表面涂抹水泥砂浆或细石混凝土面层
混凝土表面裂缝较多或分布面较广时,通常采用增加一层水泥砂浆或细石混凝土面层的方法进行处理。
(1) 将裂缝附近的混凝土表面凿毛,或沿深进裂缝凿成深15～20mm、宽150～200mm的凹槽,用钢丝刷配以高压水清洗并洒水湿润,然后刷一层水泥砂浆,再用1∶(1～2) 水泥砂浆分2～3 层涂抹,总厚度控制在10～20mm 左右,并用铁抹压密抹光。
(2) 有防水要求时应用水泥净浆(厚度2mm)及1∶2. 5 的水泥砂浆(厚度4～5mm) 交替抹压4～5 遍,以形成刚性防水层。涂抹3～5 遍后进行覆盖,并洒水养护。在水泥砂浆中掺入重量为水泥重量的1 %～3 %的氯化铁防水剂,可起到促凝和提高防水性能的作用。为了使砂浆和混凝土表面结合良好,抹光后的砂浆面上应覆盖塑料薄膜,并使用支撑模板顶紧挤压。
(3) 细石混凝土面层的施工,应配置Φ3mm～Φ4mm、间距100～200mm 的钢丝网片,并应配置低流动性的细石混凝土,浇注振实,表面压光。条件允许时,宜采用喷射混凝土施工整体面层。整体面层完成后,应及时养护,防止再次出现干缩裂缝。
(4) 增加整体面层前,应进行设计验算,以防设计自重增加后,导致下部结构出现新问题。
2. 1. 2 表面涂抹环氧胶泥
对于数量不多又不集中、缝宽> 0. 1mm 的裂缝可采用此方法处理。待修补裂缝的50～100mm宽范围内应用钢丝刷、砂纸、毛刷清除干净并使其干燥,油污可用二甲苯和丙酮擦洗一遍,若表面湿润,应用喷灯烤干燥、预热,以保证环氧胶泥与混凝土粘结良好,若基层难以干燥,则用环氧煤焦油胶泥(涂料) 涂抹。涂抹时,用毛刷或刮板均匀蘸取胶泥,涂刮在裂缝表面。
2. 1. 3 采用环氧浆液粘贴玻璃丝布
(1) 一般采用环氧树脂胶或环氧焦油胶料,粘贴1～2 层玻璃丝布。裂缝表面应清洁、干燥,面层应坚实。玻璃丝布使用前应在碱水中煮30～60min ,除去油蜡,以保证粘结效果。
(2) 在基层表面均匀涂刷环氧打底料,自然固化12h 后,对基层凹凸不平处用腻子料修补填平,随即涂刷第二遍底料。打底均匀后- 不得有漏涂、流坠等缺陷。
(3) 第二遍打底自然固化24h 后,均匀涂刷一层衬布料,随即铺放一层玻璃丝布,并贴实,再在其上均匀涂刷一层衬布料(玻璃丝布应浸透) 。如需贴两层玻璃丝布,则可紧贴着铺衬一层布压实,其上再均匀涂刷一层布料。第二层布的周边应比第一层宽10～12mm ,以便压边。
2. 2 内部修补法
2. 2. 1 水泥灌浆
水泥灌浆一般用于大体积混凝土结构的修补,其施工程序为:钻孔→冲洗→止浆→堵漏→埋管→试水→灌浆。
(1) 钻孔:采用风钻或打眼机进行,孔距1～1. 5m ,除浅孔采用骑缝孔外,一般钻孔轴线与裂缝呈30°～40°斜角,孔深应穿过裂缝表面0. 5mm以上,当有两排或两排以上的孔时,宜交错或呈梅花形布置,但应防止沿裂缝钻孔。
(2) 冲洗:在每条裂缝钻孔完毕后进行,其顺序应按竖向排列自上而下逐孔冲洗。
(3) 止浆及堵缝:是指缝面冲洗干净后,在裂隙表面用1∶(1～2) 的水泥砂浆(环氧胶) 涂抹。
(4) 埋管:一般采用直径19～38mm 的钢管作灌浆管,钢管上部加工丝扣。安装前,应在外壁裹上旧棉絮并用麻绳缠紧,然后旋入孔中,孔口管壁周围的空隙用旧棉絮或其他材料塞紧,并用水泥砂浆或硫酸砂浆封堵,防止冒浆或灌浆管从孔中脱出。
(5) 试水:用0. 098～0. 196MPa 压力水作渗水试验,采用灌浆孔压水、排气孔排水的方法,检查裂缝和管路畅通情况,然后关闭排气孔,检查止浆堵漏效果,并湿润缝面,以利于粘结。
(6) 灌浆: 采用P·O42. 5 水泥,其细度要用80μm的标准筛过筛,筛余量在2 %以下,可使用2 :1、1 : 1 等几种水灰比的水泥净浆,或使用1 :0. 45 :0. 3 (即水泥∶粉煤灰∶水) 的水泥粉煤灰浆,灌浆压力一般为0. 294～0. 491MPa ,压浆完毕时浆孔内应充满灰浆,并填入湿净砂,用棒捣实,每条裂缝应按压浆顺序依次进行,当出现大量渗漏情况时应立即停止泵堵漏,然后继续压浆。
2. 2. 2 化学灌浆
化学灌浆能控制凝结时间,有较高粘结强度和一定的弹性恢复力,结构整体性效果好,适用于各种情况下的裂缝修补、堵漏及防渗处理。灌浆材料应根据裂缝性质、裂缝宽度和干燥情况等选用。常用的灌浆材料有环氧树脂浆液(能修补缝宽< 0. 2mm 的干燥裂缝) 、甲凝( 能灌0. 03 ～0. 1mm的干燥细微裂缝) 、丙凝(用于堵水、止漏及渗水裂缝的修补,能灌< 0. 1mm 的细裂缝) 等。环氧树脂浆液具有粘结强度高、施工操作方便、成本低等优点,在工程建设过程中得到了较为广泛的应用。
灌浆的主要工序为:表面处理(布置灌浆嘴和试气) 、灌浆、封孔。一般采取骑缝直接用灌浆嘴施喷,不另设钻孔。配置环氧浆液时,应根据气温控制材料温度和浆液的初凝时间(1h 左右) 。灌浆时操作人员要戴上防毒口罩,以防中毒。在实践中,应根据裂缝的不同特点采用不同的治理方法,以减少裂缝对构件或结构的危害。
3 结论
尽管混凝土裂缝类型多种多样,但通过归纳和总结裂缝的成因,是可以避免和减少混凝土裂缝的产生和发展。同时,采取正确的补救措施,以提高混凝土的使用性能和使用质量。
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