摘要:随着混凝土结构技术的成熟,钢筋混凝土已成为我们工程领域最为常用的结构材料。裂缝对混凝土结构的危害也已越来越引起我们专业技术人员的重视。我们要先了解裂缝产生的原因以及施工时可采取的有效措施,才能有效预防裂缝的产生。当裂缝产生以后,我们也需要针对不同等级的裂缝进行维修养护。这样我们可以在裂缝发展为更严重的混凝土病害前将其处理掉。
关键字:裂缝危害;产生原因;维修养护
1、混凝土裂缝对混凝土结构的危害
   钢筋混凝土虽然有着良好的抗拉及抗压的性能,但在各种外荷载的长期作用下,也容易出现一些病害。混凝土裂缝是最常见的病害之一。裂缝对结构的主要破坏有:
1.1在天气还冷地区,裂缝容易使结构受到冰冻伤害。由于裂缝的存在,水分容易渗入。气温低至零下时水分结冰,结冰后因体积增大会使得混凝土边缘有散裂的现象。
1.2裂缝还容易使钢筋遭到锈蚀。裂缝处水分易渗入,当构件的保护层厚度较薄时容易使钢筋与水分发生化学反应导致生锈。生锈后钢筋体积较原来大,因此还会导致混凝土的进一步开裂。由此导致的恶性循环会使钢筋受拉截面的实际面积逐渐减小,在荷载的长期作用下容易使混凝土结构彻底损坏。
1.3裂缝容易让人产生不安心理,极大影响其实际使用价值。
2、混凝土裂缝产生的主要原因
2.1塑性变化引起的收缩或下沉。在施工中,混凝土浇筑时需经过振捣压实。原混凝中较重的颗粒在重力的作用下会下沉,而较轻的水分会上移。这样易使上部混凝土的配合比不当,且顶部钢筋的存在又容易导致混凝土下沉后在钢筋下部出现下沉裂缝。混凝土收缩则是水分过快蒸发,新浇筑混凝土表面干燥过快所产生的裂缝。这种类型的裂缝主要和气温、风声、湿度等有关系。
2.2水化热的作用。混凝土浇筑以后会发生水化作用。在这个水化作用过程中会释放出热量,导致温度升高。因为在水泥硬化的过程中水化作用主要发生在结构内部,所以热量不能快速的通过混凝土表面散发到空气中,这在一些大体积的混凝土构件表现最为明显。因此在混凝土构件中各部分的实际温度有差异,形成温度梯度。热胀冷缩程度的差异使混凝土产生应力,通常这种应力会使得混凝土表面受拉而中心受压。混凝土在硬化初期还没有形成一定的强度,所以这种应力也会导致混凝土的不规则开裂。
2.3荷载直接作用产生裂缝。如轴心受拉构件和受弯构件,在最大弯矩截面易出现裂缝。在较高的T梁和工字梁的底部纵向钢筋受拉区域也易出现裂缝。在有弯矩和剪力共同作用的区域,容易出现由近支座向主压应力发展的斜裂缝。这种裂缝对梁的破坏作用较大。
2.4温度收缩和基础沉降等导致裂缝。这一类型的裂缝是最为常见的。由于混凝土构件通常都受到支承构件的约束,而设计时为了保证能承受设计规定的荷载,所以也需要保证配筋率较高。这时来自外部的变化,比如温度的变化,基础的不均匀沉降等因素会使构件产生拉应力,这种拉应力会使混凝土开裂。
2.5骨料化学反应引起裂缝。水泥中含有二氧化硅。水泥水化的过程中在空隙中含有一定的碱性溶液。二氧化硅与碱性溶液反应产生硅酸盐凝胶。凝胶与残留在混凝土中的水分接触后体积会增大至原来的三倍左右,这种破坏性膨胀通常导致混凝土表面产生不规则裂缝。随着时间的发展混凝土表面完全碎裂。
3、施工中可采用的预防裂缝的措施
针对混凝土的开裂,我们在实际施工过程中必须采取相关措施来把各种导致混凝土开裂的因素降至最低。比如针对表面水分蒸发过快导致的干缩裂缝我们在施工的时候可以选用收缩量小的水泥,并且在施工时严格控制水泥的配合比,浇筑完成后注重混凝土的养护等办法。针对塑性收缩产生的裂缝我们可以采用干缩性小、早期强度高的硅酸盐水泥,在施工时采用分层浇筑的办法。针对外部强迫作用产生的裂缝,尤其是基层不均匀沉降产生的裂缝。我们可以对基土分层夯实和加固。模板部分则采用刚度较大的钢模板。拆模时也应保证好混凝土各部分的养护时间。针对温度梯度产生的裂缝我们应该在施工时优先采用低热量水泥,严格控制水灰比。骨料方面则可以适当掺入减水剂,在浇筑混凝土做到分层分块浇筑。另外还要合理设置混凝土的收缩缝,这也是比较有效的措施。
4、 混凝土裂缝的加固施工
由于混凝土裂缝对结构危害较大,为防止结构由裂缝发展成为跟严重的病害,我们需要在其出现裂缝的时候采取有效的加固处理的方法。裂缝处理的一般方法主要是裂缝封闭、裂缝灌胶、粘贴钢板。
4.1裂缝封闭施工工艺
表面封闭法:适用于宽度小于0.15mm的裂缝处理。可采用裂缝封闭胶或改性环氧胶泥加压涂抹。根据《公路桥涵加固施工技术规范》的相关要求,裂缝封闭后需要达到均匀平整且无脱落现象。具体施工工序:定位开槽表面处理裂缝封闭表面修饰。
   定位:先检查桥涵结构病害,确定裂缝的位置并做上相应标记。
开槽:可采用磨光机等设备先顺着裂缝的方向切割开槽,槽深10mm左右,宽度可定在60mm左右。
表面处理:根据开槽的位置,先用钢刷清除裂缝的杂物,包括灰尘、白灰及劣质混凝土,刷完以后可用酒精等有机溶液擦拭裂缝处两侧,将裂缝清洗干净后保持裂缝处干燥。
裂缝封闭:根据封缝胶的规定配比将A胶与B胶按比例拌合搅匀。待拌匀后用工具将胶刮摸到裂缝处,并加压反复刮摸。最后保证刮后的胶均匀平整,粘结力强。
表面修饰:待胶完全硬化后可根据相关要求进行修饰,保证施工后整洁美观。
4.2裂缝灌胶施工工艺
   压力灌注法:适用于较深、宽度≧0.15mm的裂缝处理[5]。胶体性能可根据《公路桥梁加固设计规范》(JTG/TJ22-2008)的要求选用相关灌注胶。具体施工工艺:表面处理粘贴胶嘴封闭裂缝裂缝灌胶养护胶嘴处理抽芯检验。
   表面处理:用钢刷清除裂缝杂物,将劣质混凝土、表面浮浆等清除干净,然后用空压机将粉尘吹干净。然后可用酒精或丙酮等有机溶液清洗刷过的新混凝土表面。待清洗干净后保持裂缝表面干燥。
   粘贴胶嘴:粘贴时在裂缝的首尾均粘上胶嘴,中间间隔30cm左右粘贴一个胶嘴。粘贴后需保证胶嘴周围密封良好无漏胶现象。透过胶嘴可清晰看见混凝土裂缝,保证胶嘴没有贴歪。
裂缝封闭:将封闭胶按出场比例搅拌均匀,并用工具将胶刮擦至裂缝处。胶泥厚度可保持在2mm左右,宽度60mm左右。
裂缝灌胶:先根据比例将A胶与B胶按比例配置摇匀,将调配好的胶液装到胶枪中的胶囊内。待胶嘴完全固结在胶泥上后,通常要经过24小时才能完全固结。用胶枪的胶嘴对准胶座,将胶枪内的胶液注入裂缝内。待胶囊内的胶液基本没有变化的时候,通常需要15分钟左右,将胶枪拔出。灌注胶液的顺序按照自上而下或由一端到另一端。
养护:灌胶完毕后应养护一天,等待灌胶的树脂完全硬化。可根据不同的季节和气温调节养护的时间。
胶嘴处理:树脂硬化后可用铲或铁锤将胶座去除。在胶座处用新配置的封缝胶封闭,反复刮擦压实。
抽芯检验:取芯应骑缝钻取。为避免抽芯时碰到混凝土中的钢筋,应先用钢筋探测器探明原结构中的钢筋位置,取芯时选取避开钢筋的位置;取芯时还要注意保护原混凝土结构,不能采用密集取芯的方法。
   4.3粘贴钢板施工工艺
  对于宽度大的裂缝,且裂缝位置较为集中的部位,我们可以采用粘贴钢板的加固方法。粘钢所选用的结构胶应采用改性环氧树脂类粘钢胶。具体性能要求应根据《公路桥梁加固设计规范》(JTG/TJ22-2008)中相关规定。具体工艺:表面凿毛钻孔植筋钢板处理配胶粘贴加压固定固化检验钢板防腐。
  表面凿毛:凿出粘钢区2至8mm的表层劣质混凝土,使坚实混凝土骨料外露,并凿毛形成粗糙面再用钢丝轮清除表面浮浆。后用甲苯清洗表面粉尘。
钻孔植筋:先用钢筋探测仪探出原结构钢筋位置,在植筋时要避免碰到原钢筋。若位置出现冲突可略微调整钻孔位置。钻孔应保持与表面垂直,并用空压机清除孔内粉尘,再用酒精等清洗空洞。最后完成植筋。
钢板表面处理:在粘贴钢板前应凿毛钢板,把钢板的锈层清除掉。用磨光砂轮机打磨钢板,保持大的粗糙度。打磨的纹路应与钢板受力方向垂直。
配胶粘贴:根据要求配置粘钢胶,搅拌均匀后涂抹在钢板上。胶的厚度应保持在6mm左右。
加压固定:粘贴钢板后应紧固螺母,交替拧紧并加压螺杆。在钢板面上用硬物敲打,使钢板的胶沿板缝挤出,从而达到紧贴。若加压后检查钢板发现有空胶的地方可以从钢板侧面把结构胶塞入空隙处。
固化检验:粘贴后24小时,可用小垂击打钢板,若固化面积小于钢板面积的90%,此钢板需要剥下从新粘贴。
钢板防腐:为避免钢板遭受雨淋暴晒,需要对钢板进行防腐处理。防腐涂层可采用无机富锌底漆、环氧封闭漆、环氧云铁中间漆、聚氨酯面漆。防腐涂层的厚度可根据规范来制定。
5、结束语
混凝土裂缝对于结构的危害很大,我们需要高度重视。我们应该在混凝土出现裂缝就采取措施进行维修,这样可以避免之后更大的病害出现。