非洲高温地区混凝土梁裂缝原因分析及解决措施

李玉芬

（中交一公局集团有限公司，北京 100024）

吉布提地处非洲东北部亚丁湾西岸，扼红海入印度洋的咽喉，终年酷热少雨，最高气温45℃以上，年平均降雨量150mm，太阳直晒温度高、紫外线强、昼夜温差大。笔者在吉布提的几个房建项目施工过程中，发现混凝土梁均出现了不同程度的细小表面裂缝，肉眼可辨，竖向贯通，分布于梁跨中位置，且上下裂缝宽度较为均匀，裂缝角度基本与梁纵断面垂直，如图1 所示。

图1 吉布提某房建项目混凝土梁裂缝图

1 混凝土梁裂缝原因

（1）吉布提天气异常炎热，混凝土前期失水严重，梁裂缝基本属于温度引起的混凝土干缩、自收缩或塑性收缩裂缝（均为收缩裂缝），特别是房屋四周梁，由于四周梁为温度变化的边缘地带，外界温度变化易造成梁混凝土产生内外温差，引起温度应力，从而使混凝土开裂。

（2）初步分析，梁裂缝不属于荷载裂缝。由于梁属于受弯或受剪构件，荷载裂缝大多为剪切裂缝和弯曲裂缝。箍筋不足引起的剪切裂缝多出现于支座附近，裂缝特点是出现30～60°斜裂缝，裂缝下端大、上端小；而纵筋不足引起的弯曲裂缝多出现于梁跨中或支座上部。弯曲裂缝（针对跨中位置，支座位置与其相类似）的特点是裂缝垂直于纵筋，裂缝下端大、上端小，但裂缝不会贯通整个梁高范围内，因为梁上部混凝土属于受压区不会出现裂缝，受压区破坏特性是混凝土压碎，下部出现的弯曲裂缝上端近似认为是中性轴位置，下部是开裂区。

2 混凝土梁裂缝解决措施

通过对混凝土梁出现裂缝的原因进行分析，初步判定梁裂缝为表面收缩裂纹，现场选取任意裂纹较宽处，检测侧表面裂纹开展深度，根据检测结果，现场采取措施如下：

（1）如果裂缝宽度小于0.3mm，属于毛细裂缝、表面裂缝，不影响结构安全，采用封闭修复法：采用环氧水泥进行封闭，封闭层骑缝涂抹，宽度30mm，厚度2mm，长度延伸出缝端30mm，在涂抹环氧水泥封闭层前，混凝土表面用钢丝刷清理，采用压缩空气或者皮老虎吹干净，表面必须处理干净、无油渍。

（2）如果混凝土裂缝贯穿保护层且裂缝宽度超过0.3mm，采用压力灌浆修复法：①确定裂缝位置，沿裂缝走向骑缝凿出深度不小于30mm 和宽度不小于20mm的U 形凹槽；②清除槽内松散层、油污、浮灰和其他不牢附着物；③在裂缝正面或侧面钻孔、埋设、固定灌浆嘴，裂缝的端部、裂缝交叉处、贯穿裂缝的两个侧面均埋设注浆嘴；④埋设注浆嘴使用钻孔法成孔，孔深穿过裂缝，并使灌浆嘴密封胶垫有足够的埋置深度，确保密封效果；⑤将拌制好的环氧水泥一次或分次压入U 形槽内使其略高于槽面，并抹平修整，保证将裂缝和灌浆嘴周围封闭严密。待封缝材料硬化后，进行加压试验，检查灌浆嘴的连通和封闭效果，如有泄露及时进行二次封闭，确保灌浆顺利；⑥按试验的配比准确称量配制压力环氧树脂灌浆液，根据灌浆液的固化时间和灌浆速度随配随用；⑦按竖向缝自下而上的顺序进行压力灌浆，灌浆压力为0.2～0.8MPa；⑧待浆液固化后，拆除灌浆嘴，并对混凝土表面进行修整；⑨在裂缝周围10cm 内均匀涂刷聚氨酯防水涂料。通过以上措施对出现裂缝的梁进行修补，1 个月后全数检测，未发现裂缝，证明混凝土梁裂缝修补措施可行。

3 其他混凝土裂缝控制措施

（1）原材料选择。①水泥选择：吉布提当地水泥质量较差，一般混凝土构件最好采用埃塞进口的42.5 级普通混凝土硅酸盐水泥，水泥厂家一般能保证按时供货和质量稳定。②粗骨料选择：石子可以从吉布提砂石料场采购，粒径5～31.5mm，含泥量不大于1%。③细骨料选择：砂可以采用吉布提天然优质河砂，根据《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ 55-2011）及《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB 50204-2015），细骨料应质地坚硬、清洁、级配良好，同时细骨料粒径应严格控制在0.15～0.5mm 范围，空隙率（干燥状态）为35%～45%，另外砂的含泥量不易过高，需满足国家标准《建筑用砂》（GB/T 14684-2011）相关要求。④水的选择：吉布提市政供水不稳定，水价较高，建议自购海水淡化设备，吉布提房建项目中使用的海淡水经过多次检测，符合砼的搅拌要求。⑤外加剂选择：防氯盐阻绣剂，一般为掺入水泥用量的2%；粉煤灰，掺量宜控制在15%以内，采用外掺法，不减少配合比中的水泥用量；抗裂纤维，抗裂纤维可降低水化热峰值，对混凝土收缩有补偿功能，可提高混凝土的抗裂性；其它外加剂，如高效减水剂、膨胀剂、矿粉等。各种外加剂掺量根据实际施工过程中的混凝土配合比计算得出。

（2）混凝土配合比。根据埃塞进口水泥、吉布提砂、石等地材特点，配制出了适应当地高温环境的混凝土，并在吉布提当地房建项目广泛应用，取得了良好的效果。各标号混凝土配合比如表1 所示。

（3）入模温度控制。砂石堆场可搭设简易遮阳装置；混凝土的最高浇筑温度控制在40℃以下，天气特别炎热时可安排在夜间浇筑。有条件的情况下可向骨料喷射水雾，由于吉布提水价偏高，工程成本会随之增高。

表1 吉布提地区各标号混凝土配合比

（4）二次振捣。在混凝土构件初凝的1/2～2/3 阶段内，进行二次振捣，可减少塑性收缩裂缝。

（5）养护。梁、板、墙振捣、初凝、收面后随即覆盖一层土工布，柱振捣、拆模后用塑料布包裹，浇水次数根据吉布提每日温度决定，但始终要保持湿润，养护期适度延长。

4 结束语

在国内，混凝土裂缝是施工过程中常见的质量通病，在吉布提异常炎热的环境下，如果混凝土施工过程中的任一环节控制不当，出现裂缝的频次会比国内会大幅度增加。笔者通过在吉布提几个房建项目的不断摸索，经现场检验，总结出混凝土裂缝控制和解决措施是可行的。