裂縫修復對混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的影響

鋼筋混凝土構(gòu)件的自防水是建筑物防水體系的重要組成部分。當構(gòu)件因溫度、收縮出現(xiàn)裂縫后，隨之而來的滲漏往往給使用者帶來很大麻煩。如現(xiàn)在多數(shù)寫字樓均建有地下車庫，地下室現(xiàn)澆的頂板、墻體出現(xiàn)開裂滲漏的案例時有發(fā)生。此類裂縫一般通過灌縫處理解決，因所處環(huán)境為室內(nèi)環(huán)境，構(gòu)件的耐久性問題不突出。但在橋梁、隧道等工程中，裂縫滲水不僅帶來適用性的降低，更不能忽視的是裂縫對結(jié)構(gòu)長期耐久性和安全性的影響。

對滲水裂縫，修補前應弄清開裂的原因。例如，如果開裂由收縮引起，經(jīng)過一段時間后裂縫會穩(wěn)定；還有其他情況，例如開裂是由于地基沉降引起的，則沉降問題未解決之前進行修補是無效的。對于 “活動縫”，要求選用柔性材料進行防水和封閉處理，以適應裂縫變化；對于“死縫”，則可選用剛性材料進行防水和補強處理。

比如隧道滲漏，一般需遵循堵、截、排結(jié)合”的原則進行綜合治理。在保證行車安全的前提下可用襯砌背后注漿、襯砌內(nèi)化學壓漿、表面涂抹聚合物水泥防水砂漿以及在邊墻鑿排水槽集中排水等方法。目前常用的灌漿材料有環(huán)氧樹脂類、聚氨酯類等。

鋼筋銹蝕裂縫的修復, 一般而言，鋼筋銹蝕是導致混凝土結(jié)構(gòu)劣化的最重要因素。造成鋼筋銹蝕的原因有二：

碳化或氯離子侵蝕。當銹蝕積累到一定程度后，往往導致構(gòu)件的順筋開裂，此類裂縫用灌縫等方法是無法根治的，必須針對具體的銹蝕原因進行修復。對碳化銹蝕引起的裂縫，可以采用挖補法，替換原來的混凝土保護層，并在鋼筋上涂保護材料，如使鋼筋恢復鈍化的物質(zhì)，或保護鋼筋的富鋅底漆等。最后可在混凝土表面采用防碳化涂料進行涂裝。對氯離子引發(fā)的銹蝕裂縫，還需進一步分析氯離子的來源：是混凝土原材料帶入的還是從外界環(huán)境中侵入的，處理方法也不同。

內(nèi)摻型氯離子 ,這種情況是建造時氯離子已在混凝土中，結(jié)構(gòu)建成后全面替換混凝土是不可能的。若氯離子含量超過一定限值，要抑制鋼筋的銹蝕，可能的方案包括電化學脫鹽或陰極保護。這兩種方案實施的代價較高，實際上有的工程負擔不起，只能拆除建筑物，我國某些沿海地區(qū)最近也拆除了一些使用海砂的混凝土結(jié)構(gòu)。

侵入型氯離子 ,對外界侵入型氯離子導致的鋼筋銹蝕，處理方法首先需確定氯離子滲透的范圍和程度。處理時需盡量鑿出受到氯離子污染的混凝土，如剔除已滲透的保護層。采用挖補法時一定要慎重，因新補保護層材料和原保護層混凝土之間會出現(xiàn)“萌生陽極”，造成新的銹蝕。所以為解決此類問題，需考慮綜合阻銹措施，在鋼筋上涂刷阻銹或鈍化劑，使用含阻銹劑的修補砂漿重建保護層，在修復后全面涂刷遷移型阻銹劑等。

堿 - 集料反應裂縫的修復 ,所謂堿 - 集料反應，是集料中的活性礦物與混凝土中的堿性細孔溶液之間的化學反應。由于這種反應，混凝土內(nèi)部局部發(fā)生體積膨脹，使混凝土產(chǎn)生裂紋。嚴重時會造成混凝土毀壞。AAR 一般可分為堿 - 硅酸反應、堿 - 硅酸鹽反應和堿 - 碳酸鹽反應。目前世界各國發(fā)現(xiàn)的破壞實例主要為堿 - 硅酸反應。

混凝土中發(fā)生堿 - 集料反應必須具備以下三個條件：堿性離子、活性集料和水。所以預防該反應的主要思路是使上述三個條件不同時滿足，目前已能通過多種手段做到。但對發(fā)生堿 - 集料的結(jié)構(gòu)，則很難進行修復，原因很簡單：這是一種混凝土內(nèi)部的惡性膨脹反應，除非拆除結(jié)構(gòu)，否則無法替換混凝土中的集料或水泥。

裂縫最直接和可見的外部現(xiàn)象：在不受約束的構(gòu)件中，開裂呈地圖狀或無規(guī)則網(wǎng)狀；在受約束的構(gòu)件中，裂縫常平行于主筋方向。在裂縫處?？梢姷綁A - 硅反應的凝膠狀產(chǎn)物形成。

在修復此類結(jié)構(gòu)時，首先需做的就是封堵裂縫。裂縫的注入和密封應該在對未來活性和膨脹仔細評估的基礎上。用壓縮空氣清除干凈裂縫及附近區(qū)域，注入環(huán)氧樹脂、氯丁橡膠等密封劑來封堵寬的裂縫，有助于阻止外界侵蝕性介質(zhì)的侵入，同時還能阻斷凝膠流動和凝膠填充的通道。但是封堵后會增加內(nèi)部壓力，導致新的裂縫出現(xiàn)。如果用環(huán)氧樹脂填充縫寬為 0.2mm 的表面裂縫，只能填充 25 ～ 30mm 深，并不能滲透進入很窄的裂縫。當裂縫在 0.5 ～ 2.0mm 時，硅烷的滲透也很小。環(huán)氧樹脂是很脆弱的，很少能夠起到裂縫搭橋的作用。已經(jīng)有采用環(huán)氧樹脂注入修補后，環(huán)氧樹脂開裂，新的裂縫出現(xiàn)，其他裂縫加寬的例子。以我們目前的認識，我們認為：保護性涂層是一種保護混凝土結(jié)構(gòu)免受周圍環(huán)境和正在進行的堿 - 集料反應的有效可靠措施。如：使用柔性的聚合物水泥砂漿涂層、硅烷防護劑等。選擇的保護性涂層應該具備如下要求：

應該對常用的服役條件具有足夠的抵抗力，如對紫外線、浪濺區(qū)和磨蝕環(huán)境、干濕和冷熱循環(huán)等。如：大壩和水電站在發(fā)生AAR 破壞的同時，還受到干濕和凍融循環(huán)的復合破壞，保護性涂層必須具有足夠的保護能力。

減少保護性涂層應該與混凝土有很好的相容性，足夠的粘接或者能夠滲入不規(guī)則混凝土表面及潮濕的堿性基底。從目前經(jīng)驗看，使用此類涂層、密封劑、滲透劑、浸漬劑、隔膜的效果還不能令人滿意。因為同類的涂層在性能和抵抗外部侵蝕的能力上差別很大，有的長期耐久性很差