预防混凝土裂缝产生的温度控制和裂缝修补技术-发表论文

　　预防混凝土裂缝产生的温度控制和裂缝修补技术
　　牛司朋
　　山东省冶金设计院股份有限公司250101
　　摘要：由于混凝土施工、本身变形和约束等一系列问题，使混凝土裂缝成了土木、水利、桥梁、隧道等工程中最常见的工程危害。而在今天，混凝土的裂缝较为普遍。个人认为对混凝土温度应力的变化注意不够是其中之一。在大体积混凝土中，温度应力及温度控制具有重要意义。
　　关键词：混凝土裂缝温度控制修补
　　混凝土在现代工程建设中占有重要地位，它是一种砂石骨料、水泥、水及其它外加材料混合而成的非均质脆性材料。由于混凝土施工、本身变形和约束等一系列问题，使混凝土裂缝成了土木、水利、桥梁、隧道等工程中最常见的工程危害。而在今天，混凝土的裂缝较为普遍。个人认为对混凝土温度应力的变化注意不够是其中之一。在大体积混凝土中，温度应力及温度控制具有重要意义。我们遇到的主要是施工中的温度裂缝，因此本文主要对施工中混凝土裂缝的成因和处理措施作一探讨。
　　1温度应力的分析
　　根据温度应力的形成过程可分为以下三个阶段。
　　①早期：自浇筑混凝土开始至水泥放热基本结束，一般约3O天。这个阶段的两个特征，一是水泥放出大量的水化热，二是混凝上弹性模量的急剧变化。由于弹性模量的变化，这一时期在混凝土内形成残余应力。
　　②中期：自水泥放热作用基本结束时起至混凝土冷却到稳定温度时止，这个时期中，温度应力主要是由于混凝土的冷却及外界气温变化所引起，这些应力与早期形成的残余应力相叠加，在此期间混凝上的弹性模量变化不大。
　　③晚期：混凝土完全冷却以后的运转时期。温度应力主要是外界气温变化所引起，这些应力与前两种的残余应力相迭加。根据温度应力引起的原因可分为两类：
　　1自生应力：边界上没有任何约束或完全静止的结构，如果内部温度是非线性分布的，由于结构本身互相约束而出现的温度应力。例如，桥梁墩身，结构尺寸相对较大，混凝土冷却时表面温度低，内部温度高，在表面出现拉应力，在中间出现压应力。
　　2约束应力：结构的全部或部分边界
　　受到外界的约束，不能自由变形而I起的应力。如箱梁顶板混凝土和护栏混凝土。这两种温度应力往往和混凝土的干缩所引起的应力共同怍用。要想根据已知的温度准确分析出温度应力的分布、大小是一项比较复杂的工作。在大多数情况下，需要依靠模型试验或数值计算。混凝土的徐变使温度应力有相当大的松驰，计算温度应力时，必须考虑徐变的影响，具体计算这里就不再细述。
　　2混凝土产生裂缝的原因
　　混凝土中产生裂缝有多种原因，主要表现在：①温度和湿度的变化；②混凝土的脆性和不均匀性；③基础不均匀沉降；④结构不合理。
　　混凝土是一种脆性材料，抗拉强度是抗压强度的l／l0左右，短期加荷时的极限拉伸变形只有(0．6～1．0)×104，长期加荷时的极限位伸变形也只有(1．2～2．0)X10。由于原材料不均匀，水灰比不稳定，及运输和浇筑过程中的离析现象，在同一块混凝土中其抗拉强度又是不均匀的，存在着许多抗拉能力很低，易于出现裂缝的薄弱部位。在钢筋混凝土中，拉应力主要是由钢筋承担，混凝土只是承受压应力。在素混凝土内或钢筋混凝上的边缘部位如果结构内出现了拉应力，则须依靠混凝土自身承担。一般设计中均要求不出现拉应力或者只出现很小的拉应力。但是在施工中混凝土由最高温度冷却到运转时期的稳定温度，往往在混凝土内部引起相当大的拉应力。有时温度应力可超过其它外荷载所引起的应力，因此掌握温度应力的变化规律对于进行合理的结构设计和施工极为重要。
　　3温度的控制和防止裂缝的措施
　　为了防止裂缝，减轻温度应力可以从控制温度和改善约束条件两个方面着手。控制温度的措施如下。
　　①采用改善骨料级配，用于硬性混凝土，掺混合料，加引气剂或塑化剂等措施以减少混凝土中的水泥用量。
　　②拌合混凝土时加水或用水将碎石冷却以降低混凝土的浇筑温度。
　　③热天浇筑混凝土时减少浇筑厚度，利用浇筑层面散热。
　　④在混凝土中埋设水管．通入冷水降温。
　　⑤规定合理的拆模时间，气温骤降时进行表面保温．以免混凝土表面发生急剧的温度梯度。
　　⑥施工中长期暴露的混凝土浇筑块表面或薄壁结构，在寒冷季节采取保温措施。改善约束条件的措施是：①合理地分缝分块；②避免基础过大起伏；③合理的安排施工工序，避免过大的高差和侧面长期暴露。
　　4混凝土裂缝的修补方法
　　随着施工经验的丰富，现在混凝土裂缝修补的方法越来越多：如表面修补法、灌浆嵌缝封堵法、结构加固法、混凝土置换法、电化学防护法、仿生自愈合法等等，其中灌浆嵌缝封堵法较为常用，它可分为以下几点。
　　4.1压力注浆法
　　它适用于宽度为0．2ram～0．3ram的混凝土裂缝修补。修补工序如下：裂缝清理一粘贴注浆咀和封闭裂缝一试漏一配制注浆液一压力注浆一二次注浆一清理表面。
　　当裂缝数量较多时，先要在要贴的裂缝位置贴上白胶布，再用窄毛刷将封缝用浆沿裂缝回涂刷。使裂缝封闭，大约l0分钟后，揭去胶布条，露出小缝，粘贴注浆咀用键包严。固化后周边可能有裂口，必须反复用浆补上，以避免注浆时漏浆。注浆操作一般在粘咀的第二天进行，若气温高半天就可注浆。操作时先用补缝器吸取注浆液，插入注浆咀，用手推动补缝器活塞，使浆液通过注浆咀压入裂缝，当相邻的咀中流出浆液时，就可以拔出衣缝器，堵上铝铆钉。由上往下注浆，水平缝从一端向另一端逐个注浆。为了保证浆液充满，在注浆后约半小时可以对每个注浆咀再次补浆。
　　4.2涂膜封闭法
　　它适用于宽度小于0．2ram的微细裂缝的修补，也可用于混凝土外表面的装饰和防水处理，以及防止混凝土保护层的炭化和有害离子对混凝土的腐蚀。工序为：清扫一刮腻子一涂刷底层涂料一涂刷主层涂料一涂罩面层。混凝土表面裂缝、气孔和缺陷先用腻子(混凝土修补胶：粉料二l：1．8～2．0)填充补平，待干后用砂布磨平，再进行底层涂刷(混凝土修补胶：粉料二1：0．7～0．8)，涂料在使用前要通过铁窗纱过滤，除去杂质和团块。主层涂料要涂刷三遍，每遍涂刷都要等上层涂料干后再涂，且两次涂刷方向最好是相互垂直。
　　4.3开槽填补法
　　它适用于结构允许开槽而宽度较大但数量不多的裂缝，如墩台或路面混凝土的裂缝。工序为：开槽芦涂刷界面处理浆一压抹聚合物砂浆一养护。
　　先用凿子和扁铲沿裂缝开槽，槽深和宽约3cm～5cm，呈U型，用刷子在槽底和两壁均匀涂刷一层界面处理轧在界面处理浆尚未硬化之前，将拌制好的聚合物水泥砂浆用抹刀压入槽中，压实抹平。在养护时不需要浇水，在湿空气中即可，养护期间不得淋雨、日晒或风吹，最好覆盖一层塑料薄膜。
　　这三种方法可以单独使用，也可以同时使用。例如桥梁裂缝的修补可先注浆，在涂膜封闭；而对于路面、墩台的粗大裂缝则采用开槽填补发为宜；为了防止钢筋锈蚀及有害离子的腐蚀，可以采用涂膜防水处理。
　　5结语
　　本文对混凝的施工温度与裂缝之间的关系作了简单的探讨，裂缝是混凝土结构中普遍存在的一种形象，它的出现不仅对降低建筑物的抗渗能力，影响建筑物的使用功能，而且会引起钢筋的锈蚀，因此，在具体施工中只要施工人员认真负责，严格按规定要求施工，严把质量关，就能降低混凝土裂缝的产生。