裂缝修复对混凝土结构耐久性的影响

　　钢筋混凝土构件的自防水是建筑物防水体系的重要组成部分。当构件因温度、收缩出现裂缝后，随之而来的渗漏往往给使用者带来很大麻烦 。如现在多数写字楼均建有地下车库 ，地下室现浇的顶板、墙体出现开裂渗漏的案例时有发生 。此类裂缝一般通过灌缝处理解决，因所处环境为室内环境，构件的耐久性问题不突出。但在桥梁、隧道等工程中，裂缝渗水不仅带来适用性的降低，更不能忽视的是裂缝对结构长期耐久性和安全性的影响。

　　对渗水裂缝，修补前应弄清开裂的原因。例如，如果开裂由收缩引起，经过一段时间后裂缝会稳定；还有其他情况，例如开裂是由于地基沉降引起的，则沉降问题未解决之前进行修补是无效的。对于 “活动缝”，要求选用柔性材料进行防水和封闭处理，以适应裂缝变化；对于“死缝”，则可选用刚性材料进行防水和补强处理。

　　比如隧道渗漏，一般需遵循 堵、截、排结合”的原则进行综合治理。在保证行车安全的前提下可用衬砌背后注浆、衬砌内化学压浆、表面涂抹聚合物水泥防水砂浆以及在边墙凿排水槽集中排水等方法 。目前常用的灌浆材料有环氧树脂类、 聚氨酯类等。

　　钢筋锈蚀裂缝的修复, 一般而言，钢筋锈蚀是导致混凝土结构劣化的最重要因素。造成钢筋锈蚀的原因有二：

　　碳化或氯离子侵蚀。当锈蚀积累到一定程度后，往往导致构件的顺筋开裂，此类裂缝用灌缝等方法是无法根治的，必须针对具体的锈蚀原因进行修复。对碳化锈蚀引起的裂缝，可以采用挖补法，替换原来的混凝土保护层，并在钢筋上涂保护材料，如使钢筋恢复钝化的物质，或保护钢筋的富锌底漆等。最后可在混凝土表面采用防碳化涂料进行涂装。对氯离子引发的锈蚀裂缝，还需进一步分析氯离子的来源：是混凝土原材料带入的还是从外界环境中侵入的，处理方法也不同。

　　内掺型氯离子 ,这种情况是建造时氯离子已在混凝土中，结构建成后全面替换混凝土是不可能的。若氯离子含量超过一定限值，要抑制钢筋的锈蚀，可能的方案包括电化学脱盐或阴极保护。这两种方案实施的代价较高，实际上有的工程负担不起，只能拆除建筑物，我国某些沿海地区最近也拆除了一些使用海砂的混凝土结构。

　　侵入型氯离子 ,对外界侵入型氯离子导致的钢筋锈蚀，处理方法首先需确定氯离子渗透的范围和程度。处理时需尽量凿出受到氯离子污染的混凝土，如剔除已渗透的保护层。采用挖补法时一定要慎重，因新补保护层材料和原保护层混凝土之间会出现“萌生阳极”，造成新的锈蚀。所以为解决此类问题，需考虑综合阻锈措施 ，在钢筋上涂刷阻锈或钝化剂，使用含阻锈剂的修补砂浆重建保护层，在修复后全面涂刷迁移型阻锈剂等。

　　碱 - 集料反应裂缝的修复 ,所谓碱 - 集料反应， 是集料中的活性矿物与混凝土中的碱性细孔溶液之间的化学反应。由于这种反应，混凝土内部局部发生体积膨胀，使混凝土产生裂纹。严重时会造成混凝土毁坏。AAR 一般可分为碱 - 硅酸反应、碱 - 硅酸盐反应（慢膨胀型碱 - 硅酸反应）和碱 - 碳酸盐反应。目前世界各国发现的破坏实例主要为碱 - 硅酸反应。

　　混凝土中发生碱 - 集料反应必须具备以下三个条件：碱性离子、活性集料和水。所以预防该反应的主要思路是使上述三个条件不同时满足，目前已能通过多种手段做到。但对发生碱 - 集料的结构，则很难进 行修复，原因很简单：这是一种混凝土内部的恶性膨胀反应，除非拆除结构，否则无法替换混凝土中的集料或水泥。

　　裂缝最直接和可见的外部现象：在不受约束的构件中，开裂呈地图状或无规则网状； 在受约束的构件中，裂缝常平行于主筋方向。在裂缝处常可见到碱 - 硅反应的凝胶状产物形成。

　　在修复此类结构时，首先需做的就是封堵裂缝。裂缝的注入和密封应该在对未来活性和膨胀仔细评估的基础上。用压缩空气清除干净裂缝及附近区域，注入环氧树脂、氯丁橡胶等密封剂来封堵宽的裂缝，有助于阻止外界侵蚀性介质的侵入，同时还能阻断凝胶流动和凝胶填充的通道。但是封堵后会增加内部压力， 导致新的裂缝出现。如果用环氧树脂填充缝宽为 0.2mm 的表面裂缝，只能填充 25 ～ 30mm 深，并不能渗透进入很窄的裂缝。当裂缝在 0.5 ～ 2.0mm 时，硅烷的渗透也很小。环氧树脂是很脆弱的，很少能够起到裂缝搭桥的作用。已经有采用环氧树脂注入修补后，环氧树脂开裂，新的裂缝出现，其他裂缝加宽的例子。以我们目前的认识，我们认为：保护性涂层是一种保护混凝土结构免受周围环境和正在进行的碱 - 集料反应的有效可靠措施 。如：使用柔性的聚合物水泥砂浆涂层（含有聚丙烯树脂、硅酸盐水泥和外加剂）、硅烷防护剂等。选择的保护性涂层应该具备如下要求：

　　（ 1 ）应该对常用的服役条件具有足够的抵抗力，如对紫外线、浪溅区和磨蚀环境（海工结构）、干湿和冷热循环等。如：大坝和水电站在发生AAR 破坏的同时，还受到干湿和冻融循环的复合破坏，保护性涂层必须具有足够的保护能力。

　　（ 2 ）减少保护性涂层应该与混凝土有很好的相容性，足够的粘接或者能够渗入不规则混凝土表面及潮湿的碱性基底（如使用硅烷时）。从目前经验看，使用此类涂层、密封剂、渗透剂、浸渍剂、隔膜的效果还不能令人满意。 因为同类的涂层在性能和抵抗外部侵蚀的能力上差别很大，有的长期耐久性很差