水泥砼裂縫成因及修復(fù)淺析

林 忠

廣西壯族自治區(qū)都安公路管理局，廣西 河池 530732

0 引言

水泥砼路面在當(dāng)前路橋建設(shè)中廣為使用，具有使用壽命長、耐磨度高、抗壓性強、穩(wěn)定性高等諸多優(yōu)點，然而當(dāng)前在施工不當(dāng)和養(yǎng)護不及時等多方面因素影響下，路橋的水泥砼面會出現(xiàn)裂縫。砼作為非均質(zhì)的一種脆性材料，由水泥、水和骨料等構(gòu)成，還包括空隙中的氣體，一定溫度和濕度狀態(tài)下，當(dāng)混凝土發(fā)生固化后，其各種成分的體積變化并不相等，在這種力的作用下，會在產(chǎn)生細微的、不規(guī)則的、不連貫的裂縫[1]。這種裂縫的出現(xiàn)，會導(dǎo)致其抗壓強度和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性等特性變差，并且小裂縫可能會發(fā)展為宏裂縫，該問題在近年來愈演愈烈，如何解決水泥砼裂縫問題成為路橋施工的一個重要技術(shù)環(huán)節(jié)。因此，對于相關(guān)工程技術(shù)和施工人員來說，掌握水泥砼裂縫產(chǎn)生的原因，分析其解決方法是十分重要的。本文針對水泥砼結(jié)構(gòu)中裂縫，分析其產(chǎn)生原因和防治措施。

1 水泥砼裂縫產(chǎn)生原因

1.1 所用材料

1.1.1 水泥砼結(jié)構(gòu)比例的變化

目前，大型工程中使用的水泥砼中，其設(shè)計所需采用的鋼筋量逐漸增加，排布也更緊密。這造成施工上的困難，在施工時不得不采用大坍落度結(jié)構(gòu)砼，而大坍落度的產(chǎn)生是以使用減少水泥砼中的粗骨料用量為代價的，細骨料和水泥用量比例的增大，所用水的增加，導(dǎo)致水泥砼固結(jié)中體積變化的穩(wěn)定性變小，抗壓強度等變?nèi)?，從而增加了裂縫產(chǎn)生的可能性。

1.1.2 水泥

水泥細度問題：水泥的細度趨于變高，有些水泥成品其顆粒非常集中，粗顆粒很少或幾乎沒有，事實上水泥中粗顆粒的存在對于砼的穩(wěn)定性和減緩裂縫的產(chǎn)生都有很大的好處[2]，對混凝土的耐久性和防止裂縫產(chǎn)生都有很大的好處。然而隨著標(biāo)準(zhǔn)對細度要求的提高，水泥越來越細，導(dǎo)致水泥砼容易在3d中出現(xiàn)裂縫，這主要是由于水泥溶于水后放熱速度加快，溫度急劇升高，外表面和內(nèi)部產(chǎn)生極大的溫差，從而出現(xiàn)內(nèi)約束力，導(dǎo)致裂縫問題的加劇。同時高標(biāo)號水泥的盲目使用，由于其特有的雙摻技術(shù)，比如硅粉的摻用，技術(shù)不當(dāng)?shù)脑捯惨讓?dǎo)致裂縫的產(chǎn)生。水泥中C3S的含量高的話，也會導(dǎo)致水泥水化過程中發(fā)熱過多，易產(chǎn)生裂縫。水泥與外加劑的不適應(yīng)也易導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生，比如磺酸類外加劑。

1.1.3 水灰比

水灰比過大會對砼的強度產(chǎn)生重要影響，也是裂縫產(chǎn)生的主要原因之一。盡管隨著科技的發(fā)展，高效減水劑的使用可以將水灰比降低到一定程度，但對于混凝土來說，用水量仍然相對過高，仍然極易導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生。

1.2 施工工藝和施工環(huán)境

1.2.1 砼振搗工藝

施工中，振搗工藝不當(dāng)也會導(dǎo)致砼產(chǎn)生裂縫，欠振和過振都是錯誤的方法。 一次下料過多，會導(dǎo)致振搗不實。板縫中漏出水泥，可能會導(dǎo)致砼中蜂窩的形成。

1.2.2 施工現(xiàn)場的風(fēng)速

風(fēng)速超過過大（一般為超過4級），會導(dǎo)致砼表面水分揮發(fā)過快，導(dǎo)致塑性裂縫的產(chǎn)生。特別是現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)，由于面積較大，澆注時間長，容易使裂縫問題變得嚴(yán)重，例如寬裂縫的產(chǎn)生。因此，施工人員有必要對施工日的風(fēng)力狀況進行提前了解。

1.2.3 施工現(xiàn)場環(huán)境溫度和濕度

在高溫環(huán)境中施工的砼，當(dāng)溫度驟降時，就會導(dǎo)致裂縫問題。例如夏天施工的砼到了冬天，可能會產(chǎn)生裂縫，在夏季問題則更為嚴(yán)重，晝夜溫差增大，白天溫度較高，夜晚溫度相對較低，這種大溫差就特別易使砼產(chǎn)生嚴(yán)重的裂縫。因此，將終凝時間選在當(dāng)?shù)刈畹蜏囟瓤梢杂行Х乐沽芽p產(chǎn)生，但是由于受到各種外界因素影響，往往很難做到。

1.2.4 采用泵送砼方式

施工現(xiàn)場采用砼泵，通過運輸管道輸送砼的方式逐漸被普遍采用，泵送砼可以減少人力、提高工作效率，節(jié)省時間。但是該方法要求砼具有一定的流動性，對骨料粒徑的細度也有要求，以防止在管道中堵塞，同時水泥配比會增加，以及添加一些超細外加劑，這對于砼的強度和穩(wěn)定性都是有不利影響的，特別是對于目前越來越大規(guī)模的路橋建設(shè)和城市高層建筑來說，需要考慮這一點。

1.3 化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致砼裂縫

化學(xué)反應(yīng)也可能會導(dǎo)致砼裂縫的產(chǎn)生，主要有以下幾種方式：混凝土澆注后，砼內(nèi)含有的堿和具有堿活性的骨料可能會發(fā)生緩慢反應(yīng)，生成產(chǎn)物，達到一定時間后，產(chǎn)物會吸收水分發(fā)生體積變化，從而導(dǎo)致砼裂縫的產(chǎn)生；砼中含有較多的CaO，會和空氣中的水反應(yīng)，生成產(chǎn)物是體積增大，導(dǎo)致砼裂縫產(chǎn)生；砼中所含的鋼筋抗氧化層過薄的話，會導(dǎo)致鋼筋氧化，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，鋼筋銹蝕，砼體積膨脹導(dǎo)致砼裂縫產(chǎn)生；砼中含有的鋁酸三鈣遇到硫酸鹽時，會產(chǎn)生硫酸鈣沉淀物，導(dǎo)致砼體積變大，從而造成裂縫產(chǎn)生。

2 砼裂縫的預(yù)防和修復(fù)措施

2.1 提高砼自身的極限拉伸性能

砼的極限拉伸應(yīng)變力較小，不利于其抗裂，當(dāng)其抗壓強度增大時，極限拉伸會增大，因此砼的極限拉伸值隨著抗壓強度的提高而有所提高，因此，提高砼的抗壓強度可提高其抗裂性能。選用高標(biāo)號的砼，其抗壓強度較大；傳統(tǒng)上添加卵石配制砼，但向砼中添加碎石等外加物，可以較快增大砼的極大拉伸；提高砼構(gòu)成中骨料的粒徑大小，可以提高砼的極限拉伸。

2.2 嚴(yán)格把關(guān)混凝土施工質(zhì)量

對砼中水灰比和水泥用量嚴(yán)格把關(guān)，在砼路面施工時，將基層和模板等用水澆透，使其充分浸濕，防止其吸收砼中的水分，并且在砼澆筑完工后用潮濕的材料覆蓋，特別是在高溫時段，注意保濕；及時把握砼的切縫時間；添加減水劑，減少砼中水的比例；保證砼路面基層密度和強度足夠高；在砼與模板之間涂抹脫模劑，減少兩者之間的粘結(jié)作用。

2.3 砼裂縫的修復(fù)方法

2.3.1 翻補法

翻補法為傳統(tǒng)方法，對于路面板斷裂、板邊板角的修補可采用此方法，將破損部分周圍小塊區(qū)域鑿除，然后重新澆筑砼。但接縫處要注意防止水進入，可填灌。但該方法缺點是耗時長且浪費人力較多，修補代價高。

2.3.2 注漿法

對于由于砼路面和基層出現(xiàn)空層導(dǎo)致的裂縫，可以采用注漿法修補裂縫，在板塊上鉆孔，利用注漿泵注漿。該方法的整體性較好。

2.3.3 擴縫粘結(jié)修復(fù)法

該方法是將裂縫深度擴大之后用快速修補材料進行粘結(jié)修復(fù)。主要工序是：切割擴縫，翻挖和整理縫面，配置修補材料，澆筑修補，振搗抹平。

2.3.4 裂縫自修復(fù)技術(shù)

該方法是為新技術(shù)，指砼在內(nèi)外條件的作用下，釋放或生成物質(zhì)進行自封閉，使裂縫愈合。目前主要有結(jié)晶沉淀技術(shù)，指在水的作用下，利用物理等原理使砼的細小裂縫進行自修復(fù)，主要是裂縫中的二氧化碳和水遇到水泥中的氫氧化鈣會反應(yīng)生成難溶物質(zhì)碳酸鈣。沉淀物在裂縫中聚積，由于化學(xué)粘結(jié)作用，裂縫會逐漸被修復(fù)；電解沉積技術(shù)，利用砼的導(dǎo)體特性（鋼筋可看做陰極），水下的電極為陽極，在陰陽極之間通入直流電，砼表面和裂縫上會生成沉積物，如碳酸鈣、氫氧化鎂等。

3 結(jié)論

路橋建設(shè)中水泥砼的大量使用，使得人們對砼裂縫問題廣為關(guān)注和研究，必須意識到砼裂縫是一個十分復(fù)雜的問題，它產(chǎn)生原因并不是單一的，是多因素影響的結(jié)果，設(shè)計到選材、設(shè)計、施工和養(yǎng)護等多個方面。建設(shè)者們應(yīng)該本著負責(zé)的態(tài)度，在涉及到裂縫產(chǎn)生的各個環(huán)節(jié)，嚴(yán)格把關(guān)。在問題產(chǎn)生后，要及時解決，查清原因再解決問題，隨著科技的進步和發(fā)展，在砼建設(shè)者們的集體努力下，相信混凝土裂縫問題終有一天會徹底解決。

[1]宗玉.水泥混凝土裂縫產(chǎn)生的原因分析及控制措施[J].考試周刊，2009(9)：194-195.

[2]楊文科.水泥混凝土裂縫產(chǎn)生的原因分析[J].混凝土，2004(5)：26-27.

[3]孟繁忠.水泥混凝土路面裂縫成因及預(yù)防措施[J].華東公路，2000(2)：17-18.

[4]孫家瑛.水泥混凝土路面裂縫成因及預(yù)防治理措施[J].國外公路，1999，19(5)：21-25.