混凝土是我们生活中常见的材料。房子需要它,桥梁需要它,道路也需要它。混凝土很坚硬,但它会裂开。裂缝是一个大问题。裂缝让水进去,让钢筋生锈,结构就不安全了。研究混凝土裂缝很重要。我们要知道裂缝怎么来的,怎么防止它,怎么修好它。
裂缝产生的原因很多。混凝土是水泥、沙子、石头和水混合的。水泥和水发生反应,混合物会变硬。这个过程会发热。混凝土内外冷热不一样,它会收缩。收缩产生拉力,拉力太大,混凝土就裂了。这是温度裂缝。混凝土里的水会蒸发。水分少了,混凝土也会收缩。这是干缩裂缝。房子地基下面的土如果软硬不同,或者重量太大,地基会下沉。下沉不均匀,混凝土也会被拉裂。这是沉降裂缝。车子天天在路上跑,重物压在楼板上,这些力量反复作用,混凝土会疲劳。疲劳久了,也会产生裂缝。这是荷载裂缝。冬天水结冰,体积会变大。水进到混凝土的小孔里,结冰就会把孔撑大,反复冻融,裂缝就出来了。这是冻融裂缝。钢筋放在混凝土里是为了增加拉力。如果钢筋生锈,锈的体积更大,会把周围的混凝土胀破。
我们看到裂缝,要仔细看它的样子。裂缝有的粗,有的细。有的横着,有的竖着,有的斜着。有的像蜘蛛网,有的只有一条。裂缝的位置也不一样。有的在表面,有的很深。裂缝的样子告诉我们它是怎么产生的。一条直直的裂缝,可能因为收缩。斜裂缝常常和受力有关。围绕钢筋的裂缝,可能是钢筋生锈了。裂缝的宽度我们要量。头发丝那么细的裂缝,也许问题不大。裂缝宽得像一张纸,就需要重视。裂缝会不会变,我们也要看。有的裂缝很快就稳定了,不再变大。有的裂缝今天看是这样,过几天又变长了,变宽了。这种活动的裂缝更危险。
我们不想让混凝土裂缝。我们要想办法预防。配混凝土的时候,比例要合适。水泥不是越多越好。水泥太多,水化热高,容易裂。水也不能太多。水多了,混凝土强度低,干缩也厉害。我们要选择好的材料。水泥品种有讲究。沙子和石头要干净,不能有太多泥。可以加一些外加剂。减水剂让混凝土用更少的水就有好的流动性。膨胀剂让混凝土在硬化时微微膨胀,抵消一部分收缩。纤维加进去,像在混凝土里放了无数细小的绳子,它能拉住裂缝不让它发展。施工的时候要小心。搅拌要均匀,浇筑要连续。振捣要把气泡赶出来,但也不能振过头。养护特别关键。混凝土浇好后,要给它盖被子,要洒水,让它慢慢变硬,保持湿润。这样它就不容易因为干缩和温度差裂开。大体积的混凝土,我们可以埋水管,用流动的水带走内部的热量。设计结构也要合理。该留缝的地方要留缝,比如伸缩缝、沉降缝。让变形在留好的缝那里发生,别的地方就安全了。
裂缝已经出现了,我们就要处理。先要判断裂缝要不要紧。很小的、不发展的裂缝,也许只是表面问题。影响安全、漏水的裂缝必须修。修补的方法看情况。对于细小的裂缝,我们可以把材料压进去。用胶水一样的材料,灌到裂缝里,胶水干了就把两边粘住。这种叫注浆法。对于表面的裂缝,我们可以抹一层材料盖住它。这种材料要和旧混凝土粘得牢。对于大一点的裂缝,我们要把它凿开一点,做成一个槽,再把新材料填进去,压平。如果裂缝是因为钢筋锈了,那要把坏了的混凝土敲掉,把钢筋的锈弄干净,涂上防锈的东西,再用新的高强材料补回去。如果结构受力不行了,那就要加固。贴钢板在外面,或者粘碳纤维布,帮混凝土一起受力。
研究裂缝有很多方法。我们在实验室做小块的混凝土试件。我们给它加力,看它什么时候裂,怎么裂。我们用机器测量它的变形。我们用显微镜看混凝土内部的微小结构。我们用电子设备监测真实桥梁上的裂缝,看它每天的变化。我们把数据输入电脑,用软件模拟裂缝的发展。通过这些研究,我们更懂混凝土。我们知道什么配方更好,什么施工方法更安全。
混凝土裂缝的研究没有尽头。新材料不断出现。新的问题也会产生。我们的房子越盖越高,桥越修越长。这对混凝土的要求更高。我们要继续研究。研究是为了更安全。研究是为了更耐久。研究是为了节省材料,保护环境。每个人都在研究上出一点力,我们的家,我们走过的路,我们居住的城市,就会更牢固,更长久。这是很重要的工作。