从商混角度解析混凝土裂缝产生原因及修复方法
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导语
随着粉煤灰和混凝土外加剂应用技术的不断发展，以及建筑领域的节能、降效、减排和施工现场文明施工管理要求的日益提高，近年来商品混凝土应用也更加迅猛发展。同时，商品混凝土的大量使用也在建筑工程施工中产生了一些质量问题，其中比较突出的是使用了商品混凝土的现浇楼板经常产生裂缝问题。似乎现浇商品混凝土楼板裂缝成为目前不可克服的一种质量通病，这种情况严重困扰着施工单位，如果处理不妥，轻者使内部的钢筋等材料产生腐蚀，降低钢筋混凝土材料的承载能力、耐久性等，使用户和施工单位、房产商（建设单位）的之间因质量缺陷产生矛盾和纠纷，严重的将威胁到人民的生命、财产。根据多年实践，加强商品混凝土原材料、运输、施工过程等各环节质量控制，现浇楼板混凝土裂缝是可以控制、避免的。
一、现浇商品混凝土楼板裂缝成因
商品混凝土是一种由粗细骨料（砂石）、水泥、水及其他掺合料和外加剂混合而成的非均质脆性材料。由于由于混凝土施工、本身变形和约束等一系列问题，容易使混凝土产生裂缝。从微观上看，商品混凝土又是由水泥、砂、石、空气、水等多相结合体，由于混凝土的组成材料、微观构造以及所收外界影响的不同，混凝土裂缝产生的原因可以有很多种：
1、水泥对混凝土裂缝的影响
水泥的收缩值一般取决于铝酸三钙、三氧化硫
（1）铝酸三钙虽有一定的强度，但水化反应速度极快，水化热大，而且收缩大，抗硫酸盐性能差，是水泥熟料四种主要矿物中最差的一种。因此，铝酸三钙含量大，细度较细的水泥收缩较大，容易产生混凝土裂缝。
（2）三氧化硫的含量实质上是磨制水泥时石膏掺入量的反映（采用劣质煤时，熟料中也含有一定量的三氧化硫）。石膏在水泥中主要起调节凝结时间的作用。适量的石膏在水泥水化过程中，能与铝酸三钙生成水化硫铝酸钙胶体，包裹于铝酸三钙表面，阻碍铝酸三钙内部的继续水化而使水泥缓凝。因此，当石膏掺入量不足时，它不能抵消水化铝酸钙的快凝作用，使水泥快凝。但是，当石膏掺入量过大时，由于硫酸钙水化速度较快，水泥的凝结反而会变快；硫酸钙水化后呈结晶状态，大量晶体硫酸钙还会产生体积膨胀，对水泥石的结构还会产生破坏作用。
适量石膏的另一作用能在一定程度上提高水泥的强度。这是因为它在水泥水化过程中与c3a可生成一定数量的硫铝酸钙针状晶体，交错地填充于水泥石的空隙中，从而增加了结构的致密性。在矿渣水泥中，石膏还起硫酸盐激发剂的作用，可加速矿渣水泥的硬化过程。因此石膏含量不足的水泥，具有较大的收缩，而三氧化硫的含量对混凝土收缩的影响显著。
2、骨料方面的影响：
混凝土收缩随骨料含量的增加而减小，随骨料弹性模量的增加而减小，同时，又随骨料中粘土含量的增加而增大。在预拌混凝土中，其骨料的级配不十分合理也是造成混凝土裂缝的主要因素。另外，砂、石含杂质异物多和级配层次不合理等因素也会产生混凝土裂缝。
3、水泥含减量对混凝土裂缝的影响
不同型号水泥含碱量不一样。水泥中的碱与活性骨料中的活性氧化硅起反应，会析出胶状碱—硅胶从周围介质中吸水膨胀，体积增大到三倍从而使混凝土胀裂产生裂缝。
碱骨料反应现象最是十九世纪由美国斯坦顿提出的。他在观察加里福利亚州混凝土建筑结构物时，发现某些建筑物的混凝土有严重的因膨胀而破坏的现象。而同一种水泥用另一种骨料混凝土结构物却完好无损。把这两种骨料做安定性检验结果完好。用上述发现破坏的骨料用另一种水泥做的混凝土也无破坏作用。这样就发现水泥中的某些成分现骨料中的某些组分一定量时发生膨胀，这就是碱骨料反应。
为此，各国科学家就骨料、水泥成分、在不同的试验条件下，做了大量的研究工作。我们国内的科研单位和高等院校，在六十年代，因新安江水电站大坝问题，就碱骨料反应开展了系列研究工作。在八十年代之前物国水泥品种主要是矿渣水泥、火山灰水泥等掺加大量混合材料的32．5和42．5强度等级水泥，碱含量低，近年来大量采用混合材掺量较少的硅酸盐水泥，碱含量高，碱骨料反应在个别工程上开始有所发现。碱骨料反应给混凝土建筑物带来的危害是大的。
很多试验表明，水泥中的碱是引起碱骨料反应的一个要素。水泥中的碱含量与膨胀的大小成正比例关系。同样，混凝土中的碱也是一样。如果骨料是没有活性的，混凝土中碱含量多或少都不会产生膨胀作用。
碱--活性硅酸盐骨料反应:此类反应是碱骨料的主要反应。研究表明在含有活性二氧化硅的粗细骨料(如蛋白石、燧石、砂质页岩、鳞石英、玉髓、方石英、中性或碱性火山岩――安山岩等)都会与水泥中的碱发生反应，生成膨胀性的硅酸钠(钾)，使二氧化硅结构遭到破坏，使建筑吸水泡胀，内部产生很大的膨胀力，产生破坏性裂缝能在数天，数月甚至数年后出现，大大降低建筑工程的耐久性，危险性极大。
4、商品混凝土下料计量偏差
混凝土水灰比过大、坍落度大，造成砼收缩性大、混凝土在硬化的过程中由于干缩引起的体积变形受到约束时产生的裂缝，这种裂缝的宽度有时会很大，甚至会贯穿整个构件。
5、砼运输不及时，到现场的砼时间间隔超过或已过初凝或终凝时间，使新旧砼在结合部位收缩不同而产生裂缝
6、振捣和压光时机掌握不当，未能有效消除因砼内、外温差产生的表面拉应力超过砼抗拉强度形成的温差裂缝
7、当有约束时，混凝土热胀冷缩所产生的体积胀缩因为受到约束力的限制，在内部产生了温度应力，由于混凝土抗拉强度较低，容易被温度引起的拉应力拉裂从而产生温度裂缝。（尤其被太阳曝晒产生裂缝是工程中最常见的现象）。
8、在炎热或大风天气，混凝土表面水分蒸发过快以及混凝土水化热高等，在混凝土浇筑后数小时仍处于塑性状态时易产生塑性收缩裂缝。
9、养护期失控，终凝尚未完成即载荷使用或养护期内载荷超过混凝土已增长的强度。构件承受荷载所产生的裂缝：如、构件在均布荷载或集中荷载作用下产生内力弯矩，出现垂直于构件纵轴的裂缝；构件在较大剪力作用下，产生斜裂缝，并向上、下延伸。
10、当结构的基础出现不均匀沉降或在混凝土浇捣过程中模板刚度不足产生挠度过大时，结构构件受到强迫变形，而使结构构件开裂，随着不均匀沉陷的进一步发展，裂缝会进一步扩大。
工程师自动低压灌浆技术
二、工程师自动低压灌浆在混凝土裂缝中的应用
工程师自动低压灌浆器是一种袖珍式可对混凝土微细裂缝进行自动灌浆注入的新型工具。
该机具构造新颖轻巧，长度为26cm，重量仅110g，勿需用电，操作简便、施工快捷，可在水平、垂直等任何方向安设使用，在一些特殊工作面(如无电源、有障碍、高空、野外)尤其显示出优越性。注浆时根据裂缝长度可数个或数十个同时并用，不断注入树脂，并可用肉眼直接观察和确认注入情况。
（一）、施工步骤：
1. 用裂缝放大镜正确观察裂缝宽度；
2. 基层处理：清除裂缝表面的灰尘、油污；
3. 确定注入口：一般按20～30cm距离设置设一个注入口，注入口位置尽量设置在裂缝较宽、开口较通畅的部位，贴上胶带，预留；
4. 封闭裂缝：采用工程师?快干型封缝胶，沿裂缝表面涂刮，留出注入口；
5. 安设塑料底座：揭去注入口上胶带，用封缝胶将底座粘于注入口上；
6. 安设灌浆器：将配好的灌浆树脂注入软管中，把装有树脂的灌浆器旋紧于底座上；
7. 灌浆：松开灌浆器弹簧，确认注入状态，如树脂不足可补充再继续注入；
8. 注入完闭：待注入速度降低确认不再进胶后，可拆除灌浆器，用堵头将底座堵死；
9. 树脂固化后敲掉底座及堵头，清理表面封逢胶。
（二）、使用参数：
1. 本灌浆器适合修补0.05～3mm的裂缝,由于利用低压及毛细管现象注入低粘度树脂，因而可以解决微细裂缝的充填；
2. 机具内弹簧压力为6kg注入起始压力60kpa；
3. 软管可装树脂量为50g有效注入量为40g一次注入不足时可继续补充；
确定树脂注入量可根据裂缝宽、深、长度计算。
（三）、ab-灌浆树脂
ab型树脂为灌浆专用胶：有溶剂型、水乳型两种类型数个系列产品。对于微细裂缝（>0.05mm）、较宽裂缝（>1.0mm）以及砂浆、混凝土、砖板空鼓缝隙等各种状况尽可进行灌浆处理。
ab树脂采用低粘度环氧树脂、高聚物乳液等为主剂，配以各种添加剂、活性助剂改性研制而成，灌浆树脂可于干燥或潮湿环境下固化，并且具有树脂本体收缩小、强度高、韧性好、适应能力强等特点。
（四）、工程实例
采用工程师自动低压灌浆技术已进行了大量工程实践，修复的典型重点工程有：天安门、故宫、十三陵长陵、北京亚斯立基督堂、北京帝王庙等古建筑裂缝，人民大会堂、总后礼堂、历史博物馆屋架裂缝，某兵器试验中心火灾裂缝，北京望京、天通苑居住区等大量的楼板、墙体裂缝，北京国际机场停车楼、大连国际机场候机楼混凝土梁裂缝，民族文化宫、军事博物馆、北京电报电话大楼抗震加固改造工程裂缝，北京上地开发区、绍兴国家棉花仓库、北京国际机场物流中心等大型厂房地面空鼓，北京某石化公司厂房爆炸裂缝，军事医科院顶层墙体温差裂缝，沈阳新北站、济南新客站候车厅大梁裂缝，深圳南海商住中心梁屋架裂缝，新疆、甘肃、哈尔滨等地区公路路面裂缝，上海宝钢三期冷轧梁板裂缝等。施工中充分体现了新技术的快速高效，无噪声粉尘污染，确保了混凝土整体工作性能，取得了维修加固的显著成果。
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张科
2014/12/9