從商混角度解析混凝土裂縫產(chǎn)生原因及修復(fù)方法

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導(dǎo)語

隨著粉煤灰和混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)的不斷發(fā)展，以及建筑領(lǐng)域的節(jié)能、降效、減排和施工現(xiàn)場文明施工管理要求的日益提高，近年來商品混凝土應(yīng)用也更加迅猛發(fā)展。同時(shí)，商品混凝土的大量使用也在建筑工程施工中產(chǎn)生了一些質(zhì)量問題，其中比較突出的是使用了商品混凝土的現(xiàn)澆樓板經(jīng)常產(chǎn)生裂縫問題。似乎現(xiàn)澆商品混凝土樓板裂縫成為目前不可克服的一種質(zhì)量通病，這種情況嚴(yán)重困擾著施工單位，如果處理不妥，輕者使內(nèi)部的鋼筋等材料產(chǎn)生腐蝕，降低鋼筋混凝土材料的承載能力、耐久性等，使用戶和施工單位、房產(chǎn)商（建設(shè)單位）的之間因質(zhì)量缺陷產(chǎn)生矛盾和糾紛，嚴(yán)重的將威脅到人民的生命、財(cái)產(chǎn)。根據(jù)多年實(shí)踐，加強(qiáng)商品混凝土原材料、運(yùn)輸、施工過程等各環(huán)節(jié)質(zhì)量控制，現(xiàn)澆樓板混凝土裂縫是可以控制、避免的。

一、現(xiàn)澆商品混凝土樓板裂縫成因

　　商品混凝土是一種由粗細(xì)骨料（砂石）、水泥、水及其他摻合料和外加劑混合而成的非均質(zhì)脆性材料。由于由于混凝土施工、本身變形和約束等一系列問題，容易使混凝土產(chǎn)生裂縫。從微觀上看，商品混凝土又是由水泥、砂、石、空氣、水等多相結(jié)合體，由于混凝土的組成材料、微觀構(gòu)造以及所收外界影響的不同，混凝土裂縫產(chǎn)生的原因可以有很多種：

    1、水泥對(duì)混凝土裂縫的影響

    水泥的收縮值一般取決于鋁酸三鈣、三氧化硫

   （1）鋁酸三鈣雖有一定的強(qiáng)度，但水化反應(yīng)速度極快，水化熱大，而且收縮大，抗硫酸鹽性能差，是水泥熟料四種主要礦物中Zui差的一種。因此，鋁酸三鈣含量大，細(xì)度較細(xì)的水泥收縮較大，容易產(chǎn)生混凝土裂縫。

   （2）三氧化硫的含量實(shí)質(zhì)上是磨制水泥時(shí)石膏摻入量的反映（采用劣質(zhì)煤時(shí)，熟料中也含有一定量的三氧化硫）。石膏在水泥中主要起調(diào)節(jié)凝結(jié)時(shí)間的作用。適量的石膏在水泥水化過程中，能與鋁酸三鈣生成水化硫鋁酸鈣膠體，包裹于鋁酸三鈣表面，阻礙鋁酸三鈣內(nèi)部的繼續(xù)水化而使水泥緩凝。因此，當(dāng)石膏摻入量不足時(shí)，它不能抵消水化鋁酸鈣的快凝作用，使水泥快凝。但是，當(dāng)石膏摻入量過大時(shí)，由于硫酸鈣水化速度較快，水泥的凝結(jié)反而會(huì)變快；硫酸鈣水化后呈結(jié)晶狀態(tài)，大量晶體硫酸鈣還會(huì)產(chǎn)生體積膨脹，對(duì)水泥石的結(jié)構(gòu)還會(huì)產(chǎn)生破壞作用。

    適量石膏的另一作用能在一定程度上提高水泥的強(qiáng)度。這是因?yàn)樗谒嗨^程中與c3a可生成一定數(shù)量的硫鋁酸鈣針狀晶體，交錯(cuò)地填充于水泥石的空隙中，從而增加了結(jié)構(gòu)的致密性。在礦渣水泥中，石膏還起硫酸鹽激發(fā)劑的作用，可加速礦渣水泥的硬化過程。因此石膏含量不足的水泥，具有較大的收縮，而三氧化硫的含量對(duì)混凝土收縮的影響顯著。

    2、骨料方面的影響：

    混凝土收縮隨骨料含量的增加而減小，隨骨料彈性模量的增加而減小，同時(shí)，又隨骨料中粘土含量的增加而增大。在預(yù)拌混凝土中，其骨料的級(jí)配不十分合理也是造成混凝土裂縫的主要因素。另外，砂、石含雜質(zhì)異物多和級(jí)配層次不合理等因素也會(huì)產(chǎn)生混凝土裂縫。

    3、水泥含減量對(duì)混凝土裂縫的影響

    不同型號(hào)水泥含堿量不一樣。水泥中的堿與活性骨料中的活性氧化硅起反應(yīng)，會(huì)析出膠狀堿—硅膠從周圍介質(zhì)中吸水膨脹，體積增大到三倍從而使混凝土脹裂產(chǎn)生裂縫。

    堿骨料反應(yīng)現(xiàn)象Zui是十九世紀(jì)由美國斯坦頓提出的。他在觀察加里福利亞州混凝土建筑結(jié)構(gòu)物時(shí)，發(fā)現(xiàn)某些建筑物的混凝土有嚴(yán)重的因膨脹而破壞的現(xiàn)象。而同一種水泥用另一種骨料混凝土結(jié)構(gòu)物卻完好無損。把這兩種骨料做安定性檢驗(yàn)結(jié)果完好。用上述發(fā)現(xiàn)破壞的骨料用另一種水泥做的混凝土也無破壞作用。這樣就發(fā)現(xiàn)水泥中的某些成分現(xiàn)骨料中的某些組分一定量時(shí)發(fā)生膨脹，這就是堿骨料反應(yīng)。

　　 為此，各國科學(xué)家就骨料、水泥成分、在不同的試驗(yàn)條件下，做了大量的研究工作。我們國內(nèi)的科研單位和高等院校，在六十年代，因新安江水電站大壩問題，就堿骨料反應(yīng)開展了系列研究工作。在八十年代之前物國水泥品種主要是礦渣水泥、火山灰水泥等摻加大量混合材料的32．5和42．5強(qiáng)度等級(jí)水泥，堿含量低，近年來大量采用混合材摻量較少的硅酸鹽水泥，堿含量高，堿骨料反應(yīng)在個(gè)別工程上開始有所發(fā)現(xiàn)。堿骨料反應(yīng)給混凝土建筑物帶來的危害是大的。

　　 很多試驗(yàn)表明，水泥中的堿是引起堿骨料反應(yīng)的一個(gè)要素。水泥中的堿含量與膨脹的大小成正比例關(guān)系。同樣，混凝土中的堿也是一樣。如果骨料是沒有活性的，混凝土中堿含量多或少都不會(huì)產(chǎn)生膨脹作用。

　　 堿--活性硅酸鹽骨料反應(yīng):此類反應(yīng)是堿骨料的主要反應(yīng)。研究表明在含有活性二氧化硅的粗細(xì)骨料(如蛋白石、燧石、砂質(zhì)頁巖、鱗石英、玉髓、方石英、中性或堿性火山巖――安山巖等)都會(huì)與水泥中的堿發(fā)生反應(yīng)，生成膨脹性的硅酸鈉(鉀)，使二氧化硅結(jié)構(gòu)遭到破壞，使建筑吸水泡脹，內(nèi)部產(chǎn)生很大的膨脹力，產(chǎn)生破壞性裂縫能在數(shù)天，數(shù)月甚至數(shù)年后出現(xiàn)，大大降低建筑工程的耐久性，危險(xiǎn)性極大。

    4、商品混凝土下料計(jì)量偏差

    混凝土水灰比過大、坍落度大，造成砼收縮性大、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(shí)產(chǎn)生的裂縫，這種裂縫的寬度有時(shí)會(huì)很大，甚至?xí)灤┱麄€(gè)構(gòu)件。    

    5、砼運(yùn)輸不及時(shí)，到現(xiàn)場的砼時(shí)間間隔超過或已過初凝或終凝時(shí)間，使新舊砼在結(jié)合部位收縮不同而產(chǎn)生裂縫

    6、振搗和壓光時(shí)機(jī)掌握不當(dāng)，未能有效消除因砼內(nèi)、外溫差產(chǎn)生的表面拉應(yīng)力超過砼抗拉強(qiáng)度形成的溫差裂縫

    7、當(dāng)有約束時(shí)，混凝土熱脹冷縮所產(chǎn)生的體積脹縮因?yàn)槭艿郊s束力的限制，在內(nèi)部產(chǎn)生了溫度應(yīng)力，由于混凝土抗拉強(qiáng)度較低，容易被溫度引起的拉應(yīng)力拉裂從而產(chǎn)生溫度裂縫。（尤其被太陽曝曬產(chǎn)生裂縫是工程中Zui常見的現(xiàn)象）。

    8、在炎熱或大風(fēng)天氣，混凝土表面水分蒸發(fā)過快以及混凝土水化熱高等，在混凝土澆筑后數(shù)小時(shí)仍處于塑性狀態(tài)時(shí)易產(chǎn)生塑性收縮裂縫。

    9、養(yǎng)護(hù)期失控，終凝尚未完成即載荷使用或養(yǎng)護(hù)期內(nèi)載荷超過混凝土已增長的強(qiáng)度。構(gòu)件承受荷載所產(chǎn)生的裂縫：如、構(gòu)件在均布荷載或集中荷載作用下產(chǎn)生內(nèi)力彎矩，出現(xiàn)垂直于構(gòu)件縱軸的裂縫；構(gòu)件在較大剪力作用下，產(chǎn)生斜裂縫，并向上、下延伸。

    10、當(dāng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)出現(xiàn)不均勻沉降或在混凝土澆搗過程中模板剛度不足產(chǎn)生撓度過大時(shí)，結(jié)構(gòu)構(gòu)件受到強(qiáng)迫變形，而使結(jié)構(gòu)構(gòu)件開裂，隨著不均勻沉陷的進(jìn)一步發(fā)展，裂縫會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大。

工程師自動(dòng)低壓灌漿技術(shù)

二、工程師自動(dòng)低壓灌漿在混凝土裂縫中的應(yīng)用

    工程師自動(dòng)低壓灌漿器是一種袖珍式可對(duì)混凝土微細(xì)裂縫進(jìn)行自動(dòng)灌漿注入的新型工具。

該機(jī)具構(gòu)造新穎輕巧，長度為26cm，重量僅110g，勿需用電，操作簡便、施工快捷，可在水平、垂直等任何方向安設(shè)使用，在一些特殊工作面(如無電源、有障礙、高空、野外)尤其顯示出優(yōu)越性。注漿時(shí)根據(jù)裂縫長度可數(shù)個(gè)或數(shù)十個(gè)同時(shí)并用，不斷注入樹脂，并可用肉眼直接觀察和確認(rèn)注入情況。

   （一）、施工步驟：

    1.  用裂縫放大鏡正確觀察裂縫寬度；

    2.  基層處理：清除裂縫表面的灰塵、油污；

    3.  確定注入口：一般按20～30cm距離設(shè)置設(shè)一個(gè)注入口，注入口位置盡量設(shè)置在裂縫較寬、開口較通暢的部位，貼上膠帶，預(yù)留；

    4.  封閉裂縫：采用工程師?快干型封縫膠，沿裂縫表面涂刮，留出注入口；

    5.  安設(shè)塑料底座：揭去注入口上膠帶，用封縫膠將底座粘于注入口上；

    6.  安設(shè)灌漿器：將配好的灌漿樹脂注入軟管中，把裝有樹脂的灌漿器旋緊于底座上；

    7.  灌漿：松開灌漿器彈簧，確認(rèn)注入狀態(tài)，如樹脂不足可補(bǔ)充再繼續(xù)注入；

    8.  注入完閉：待注入速度降低確認(rèn)不再進(jìn)膠后，可拆除灌漿器，用堵頭將底座堵死；

    9.  樹脂固化后敲掉底座及堵頭，清理表面封逢膠。

   （二）、使用參數(shù)：

    1.  本灌漿器適合修補(bǔ)0.05～3mm的裂縫,由于利用低壓及毛細(xì)管現(xiàn)象注入低粘度樹脂，因而可以解決微細(xì)裂縫的充填；

    2.  機(jī)具內(nèi)彈簧壓力為6kg注入起始?jí)毫?0kpa；

    3.  軟管可裝樹脂量為50g有效注入量為40g一次注入不足時(shí)可繼續(xù)補(bǔ)充；

確定樹脂注入量可根據(jù)裂縫寬、深、長度計(jì)算。

   （三）、ab-灌漿樹脂

ab型樹脂為灌漿專用膠：有溶劑型、水乳型兩種類型數(shù)個(gè)系列產(chǎn)品。對(duì)于微細(xì)裂縫（>0.05mm）、較寬裂縫（>1.0mm）以及砂漿、混凝土、磚板空鼓縫隙等各種狀況盡可進(jìn)行灌漿處理。

ab樹脂采用低粘度環(huán)氧樹脂、高聚物乳液等為主劑，配以各種添加劑、活性助劑改性研制而成，灌漿樹脂可于干燥或潮濕環(huán)境下固化，并且具有樹脂本體收縮小、強(qiáng)度高、韌性好、適應(yīng)能力強(qiáng)等特點(diǎn)。

   （四）、工程實(shí)例

 采用工程師自動(dòng)低壓灌漿技術(shù)已進(jìn)行了大量工程實(shí)踐，修復(fù)的典型重點(diǎn)工程有：天安門、故宮、十三陵長陵、北京亞斯立基督堂、北京帝王廟等古建筑裂縫，人民大會(huì)堂、總后禮堂、歷史博物館屋架裂縫，某兵器試驗(yàn)中心火災(zāi)裂縫，北京望京、天通苑居住區(qū)等大量的樓板、墻體裂縫，北京國際機(jī)場停車樓、大連國際機(jī)場候機(jī)樓混凝土梁裂縫，民族文化宮、軍事博物館、北京電報(bào)電話大樓抗震加固改造工程裂縫，北京上地開發(fā)區(qū)、紹興國家棉花倉庫、北京國際機(jī)場物流中心等大型廠房地面空鼓，北京某石化公司廠房爆炸裂縫，軍事醫(yī)科院頂層墻體溫差裂縫，沈陽新北站、濟(jì)南新客站候車廳大梁裂縫，深圳南海商住中心梁屋架裂縫，新疆、甘肅、哈爾濱等地區(qū)公路路面裂縫，上海寶鋼三期冷軋梁板裂縫等。施工中充分體現(xiàn)了新技術(shù)的快速高效，無噪聲粉塵污染，確保了混凝土整體工作性能，取得了維修加固的顯著成果。

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張科

2014/12/9