裂縫修復對混凝土結構耐久性的影響

鋼筋混凝土構件的自防水是建筑物防水體系的重要組成部分。當構件因溫度、收縮出現裂縫后，隨之而來(lái)的滲漏往往給使用者帶來(lái)很大麻煩。如現在多數寫(xiě)字樓均建有地下車(chē)庫，地下室現澆的頂板、墻體出現開(kāi)裂滲漏的案例時(shí)有發(fā)生。此類(lèi)裂縫一般通過(guò)灌縫處理解決，因所處環(huán)境為室內環(huán)境，構件的耐久性問(wèn)題不突出。但在橋梁、隧道等工程中，裂縫滲水不僅帶來(lái)適用性的降低，更不能忽視的是裂縫對結構長(cháng)期耐久性和安全性的影響。

對滲水裂縫，修補前應弄清開(kāi)裂的原因。例如，如果開(kāi)裂由收縮引起，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后裂縫會(huì )穩定；還有其他情況，例如開(kāi)裂是由于地基沉降引起的，則沉降問(wèn)題未解決之前進(jìn)行修補是無(wú)效的。對于“活動(dòng)縫”，要求選用柔性材料進(jìn)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(jìn)行防水和補強處理。

比如隧道滲漏，一般需遵循堵、截、排結合”的原則進(jìn)行綜合治理。在保證行車(chē)安全的前提下可用襯砌背后注漿、襯砌內化學(xué)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(shù)脂類(lèi)、聚氨酯類(lèi)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構劣化的最重要因素。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，往往導致構件的順筋開(kāi)裂，此類(lèi)裂縫用灌縫等方法是無(wú)法根治的，必須針對具體的銹蝕原因進(jìn)行修復。對碳化銹蝕引起的裂縫，可以采用挖補法，替換原來(lái)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(jìn)行涂裝。對氯離子引發(fā)的銹蝕裂縫，還需進(jìn)一步分析氯離子的來(lái)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。

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

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(shí)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(shí)一定要慎重，因新補保護層材料和原保護層混凝土之間會(huì )出現“萌生陽(yáng)極”，造成新的銹蝕。所以為解決此類(lèi)問(wèn)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(xué)反應。由于這種反應，混凝土內部局部發(fā)生體積膨脹，使混凝土產(chǎn)生裂紋。嚴重時(shí)會(huì )造成混凝土毀壞。AAR一般可分為堿-硅酸反應、堿-硅酸鹽反應（慢膨脹型堿-硅酸反應）和堿-碳酸鹽反應。目前世界各國發(fā)現的破壞實(shí)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(gè)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(gè)條件不同時(shí)滿(mǎn)足，目前已能通過(guò)多種手段做到。但對發(fā)生堿-集料的結構，則很難進(jìn)行修復，原因很簡(jiǎn)單：這是一種混凝土內部的惡性膨脹反應，除非拆除結構，否則無(wú)法替換混凝土中的集料或水泥。

裂縫最直接和可見(jiàn)的外部現象：在不受約束的構件中，開(kāi)裂呈地圖狀或無(wú)規則網(wǎng)狀；在受約束的構件中，裂縫常平行于主筋方向。在裂縫處?？梢?jiàn)到堿-硅反應的凝膠狀產(chǎn)物形成。

在修復此類(lèi)結構時(shí)，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(lái)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域，注入環(huán)氧樹(shù)脂、氯丁橡膠等密封劑來(lái)封堵寬的裂縫，有助于阻止外界侵蝕性介質(zhì)的侵入，同時(shí)還能阻斷凝膠流動(dòng)和凝膠填充的通道。但是封堵后會(huì )增加內部壓力，導致新的裂縫出現。如果用環(huán)氧樹(shù)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(jìn)入很窄的裂縫。當裂縫在0.5～2.0mm時(shí)，硅烷的滲透也很小。環(huán)氧樹(shù)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(shù)脂注入修補后，環(huán)氧樹(shù)脂開(kāi)裂，新的裂縫出現，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構免受周?chē)h(huán)境和正在進(jìn)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（含有聚丙烯樹(shù)脂、硅酸鹽水泥和外加劑）、硅烷防護劑等。選擇的保護性涂層應該具備如下要求：

（1）應該對常用的服役條件具有足夠的抵抗力，如對紫外線(xiàn)、浪濺區和磨蝕環(huán)境（海工結構）、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(shí)，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。

（2）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則混凝土表面及潮濕的堿性基底（如使用硅烷時(shí)）。從目前經(jīng)驗看，使用此類(lèi)涂層、密封劑、滲透劑、浸漬劑、隔膜的效果還不能令人滿(mǎn)意。因為同類(lèi)的涂層在性能和抵抗外部侵蝕的能力上差別很大，有的長(cháng)期耐久性很差。