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混凝土裂缝成因及修补技术解析
本文就混凝土裂缝的类型、成因及灌缝胶修补法、碳纤维布加固法等几个方面，详细分析，力求找到较合适的裂缝治理办法。
目前的土木建筑工程中，混凝土结构占的主导地位。
但是，混凝土结构并不是坚不可摧的。由于内外因素的作用，不可避免地存在裂缝，而裂缝是混凝土结构物承载能力、耐久性及防水性降低的主要原因。为保证混凝土结构的、稳定、耐久，必须从根本上对有害的裂缝进行治理。
裂缝
一、裂缝类型
通常混凝土结构的裂缝按其形成可分为以下三大类：
1、静止裂缝
形态、尺寸及数量均已稳定不再发展的裂缝。修复时，仅需依裂缝粗细选择修复材料和方法。
2、活动裂缝
宽度在现有环境和工作条件下始终不能保持稳定，易随着结构构件的受力、变形亦或环境温度的变化而时张时闭的裂缝。修复时，应先其成因，并观察一段时间，确定已稳定后，再依静止裂缝的方法处理。
3、尚在发展的裂缝
长度、宽度或数量尚在发展，但经历一段时间后将会终止的裂缝。对此类裂缝应待其停止发展后，再进行修复。
二、裂缝成因
1、温度引起的裂缝
当外部环境或结构内部温度发生变化，混凝土将发生变形，若变形遭到约束，则在结构内将产生应力，因此产生的裂缝。如当混凝土内部温度很大，当混凝土因降温的收缩变形受到岩石地基或老混凝土垫层的约束时，将会在混凝土内部出现很大的拉应力而产生约束裂缝。骤然降温，水化热，蒸汽养护或冬季施工时施工措施不当，混凝土骤冷骤热，内外温度不均，易出现裂缝。
2、荷载引起的裂缝
设计计算阶段，结构计算时不计算或部分漏算；计算模型不合理；结构受力假设与实际受力不符；荷载少算或漏算；使用阶段，超出设计载荷的重型车辆经过；内力与配筋计算错误；结构系数不够。结构设计时不考虑施工的可能性；设计断面不足；钢筋设置偏少或布置错误；结构刚度不足；构造处理不当；施工机具、材料堆放不合理；预制结构翻身、起吊、运输、安装不当，造成结构受力不合理；不按设计图纸施工，擅自更改结构施工顺序，改变结构受力模式，不对结构做机器振动下的疲劳强度验算等都是引起裂缝的原因。
3、收缩裂缝
在实际工程中，混凝土因收缩所引起的裂缝是较常见的。在混凝土收缩种类中，塑性收缩和缩水收缩(干缩)是发生混凝土体积变形的主要原因。混凝土结硬以后，随着表层水分逐步蒸发，湿度逐步降低，混凝土体积减小的现象。由于混凝土表层的水分损失快，内部损失慢，因此产生表面收缩大、内部收缩小的不均匀收缩。
4、沉降裂缝
由于基础竖向不均匀沉降或水平方向位移，地质勘察精度不够、试验资料不准。在没有充分掌握地质情况就设计、施工，这是造成地基不均匀沉降的主要原因。比如丘陵区或山岭区桥梁，勘察时钻孔间距太远，而地基岩面起伏又大，勘察报告不能充分反映实际地质情况。
5、施工质量引起的裂缝
混凝土结构浇筑、构件制作、拆模、运输、堆放、拼装及吊装过程中，若施工工艺不合理、施工质量低劣，容易产生纵向的、横向的、斜向的、竖向的、水平的、表面的、深层的和贯穿的各种裂缝。混凝土振捣不密实、不均匀，出现蜂窝麻面、空洞，导致钢筋锈蚀或其它荷载裂缝的起源点。混凝土浇筑过快，混凝土流动性较低，在硬化前因混凝土沉实不足，硬化后沉实过大，容易在浇筑数小时后发生裂缝，既塑性收缩裂缝。混凝土搅拌、运输时间过长，使水分蒸发过多，引起混凝土塌落度过低，使得在混凝土体积上出现不规则的收缩裂缝。
根据裂缝的宽度、深度及分布特点，对裂缝宽度在0.15mm以下且裂缝深度较浅的细小裂缝，采用涂刷封缝胶的方式进行表面封闭。对宽度大于0.15mm的裂缝，采用高压灌浆的方法进行处理，即将灌缝胶，通过钻孔埋设注浆嘴，用压力将其注入结构裂缝中，以达到封闭裂缝的目的。再于混凝土表面粘贴碳纤维复合材料进行补强加固。
三、裂缝修补加固方法
常用的方法，有以下四种，可根据具体情况进行选择：
1、表面封闭法
利用混凝土自身表层微细独立裂缝（裂缝宽度≤0.2mm）或网状裂纹的毛细作用吸收低粘度且具有良好渗透性的修补胶液，来封闭裂缝通道。施工时先将待修补的砼表面清洗干净，保持干燥，用毛刷将低粘度修补胶液涂刷在裂缝处，正常涂刷三次，每次涂刷待触指干后再进行下次涂刷，两次涂刷方向保持垂直。对楼板和其他需要防渗的部位，还应在混凝土表面粘贴碳纤维复合材料以封护增强作用。
2、填充密封法
在构件表面沿裂缝走向骑封凿出槽深和槽宽分别不小于20mm和15mm的U形沟槽；当裂缝较细时，亦可凿成V形沟槽。当为活动裂缝时，槽宽应≥15mm与5倍较大裂缝宽度之总和，然后用灌缝胶充填，并粘贴纤维复合材料以封闭其表面。
此法适用于处理≥0.5mm的活动及静止裂缝。
3、注射法
以一定的压力（0.1~0.3MPa）将低粘度、高强度的曼卡特灌缝胶注入裂缝腔内；
①裂缝检查：对裂缝大小在0.1mm以上，表面没有渗水的可采用静置注胶处理。
②裂缝处理：清理干净需要施工的区域，凿除砼表面析出物，确保表面干净、干燥，用酒精或丙酮清洗裂缝浅表层和需封口面。
③粘贴注胶底座：底座安装顺序为由下向上；平面可从一端开始，单孔逐连续进行安装，座安装间距为300mm左右④封闭裂缝：用专用封口胶或其他结构胶封闭需要注入的裂缝，注意要充分封闭好，在裂缝顶端预留观察口。
⑤封口检查：对封闭裂缝进行检查，确保无漏气口，检查是否漏气，可沿封闭裂缝涂抹肥皂泡水，试通气看肥皂泡有无被吹起。有，则证明漏气需补涂封口胶；无，则证明密封良好可注胶。
⑥配胶：将灌缝胶按出厂要求比率调配好，配胶尽量用多少配多少，不多配以免浪费。
⑦灌注：将调配好的胶体吸入灌注器内，将灌注器安装在底座上灌注，灌注时间一般为0.5~1小时，实际以灌注器内不跑胶，预留观察口出胶为准，如灌注器内胶体灌完需重新补胶灌注。
⑧拆除灌注器、固化养护：注满后应及时拆除灌注器，底座用堵头堵住，静置24小时固化养护后方可拆除底座和封口部位
⑨粘贴碳纤维布：拆除底座，用封口胶补平，并在混凝土表面粘贴碳纤维复合材料以起到封护增强作用。
此方法适用于0.1mm≤裂缝宽度≤1.5mm静止的独立裂缝、贯穿性裂缝以及蜂窝状局部缺陷的封闭和补强。
4、压力注浆法
在一定时间内，以较高压力（以产品使用说明书确定）将修补裂缝用的注浆料压入裂缝腔内；
①清理：详细检查、分析渗漏情况，确定灌浆孔位置及间距。清理干净需要施工的区域，凿除砼表面析出物，确保表面干净。
②钻孔：使用电锤等钻孔工具沿裂缝两侧进行钻孔，钻头直径为14mm,钻孔角度宜≦45°，钻孔深度≦结构厚度的2/3，钻孔必须穿过裂缝。但不得将结构打穿（壁后灌浆除外）钻孔与裂缝间距≦1/2结构厚度。钻孔间距20cm~60cm.
③埋嘴：在钻好的孔内安装灌浆嘴（又称之为止水针头），并用专用内六角扳手拧紧，使灌浆嘴周围与钻孔之间无空隙，不漏浆。
④封缝：将裂缝表面用封口胶进行封闭处理，目的是在灌化学浆时不跑浆。
⑤灌浆：使用高压灌浆机向灌浆孔内灌注化学灌浆料。立面灌浆顺序为由下向上；平面可从一端开始，单孔逐一连续进行。当相邻孔开始出浆后，保持压力3~5分钟，即可停止本孔灌浆，改注相邻灌浆孔。
⑥拆嘴：灌浆完毕，确认化学浆液已固化即可去掉外露的灌浆嘴。清理干净已固化的溢漏出的灌浆液。
⑦封口：用封口胶进行灌浆口的修补、封口处理。
⑧粘贴碳纤维布：在混凝土表面粘贴碳纤维复合材料以起到封护增强作用。
此方法适用于处理大型结构贯穿性裂缝、大体积混凝土的蜂窝状严重缺陷以及深而蜿蜒的裂缝。
四、加固所用材料
上述方法中所用加固材料，建议使用弘盛瑞达系列产品，同厂出品材料融合度更高，更加有利于产品性能的发挥。
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裂缝修补加固技术简介
混凝土产生裂缝的原因很多，一旦发生裂缝，应首先分析开裂原因，鉴别裂缝性质，并观察裂缝是否稳定及其发展状态。根据构件的受力特点，建筑物所处的环境条件，以及裂缝所处的位置，出现的时间及形态综合加以判断。在裂缝原因已经查清的基础上采取有效措施。对一般裂缝既不至于危及结构且已经稳定的裂缝，常采用表面封闭法、灌浆法、填充密封法等裂缝修补方法进行处理。对于受力引起的裂缝，除采用上述方法处理外，还应采取适当的加固方法进行结构承载力加固补强。确保结构可靠。适用范围
可广泛用于混凝土裂缝修补加固，适用的裂缝宽度范围为0.05～3mm。
裂缝形态分类
混凝土结构的裂缝按其形成可分为三类：
1、静止裂缝：形态、尺寸和数量均已稳定不再发展的裂缝。修补时，仅需依裂缝粗细选择修补材料和方法。
2、活动裂缝：宽度在现有环境和工作条件下始终不能保持稳定、易随着结构构件的受力、变形或环境温、湿度的变化而时张、时闭的裂缝。修补时，应先其成因，并观察一段时间，确定已稳定后，再按静止裂缝的处理方法修补；若不能完全其成因，但确定对结构、构件的性不构成危害时，可使用具有弹性和柔韧性的材料进行修补。
3、尚在发展的裂缝：长度、宽度或数量尚在发展，但经历一段时间后将会终止的裂缝。对此类裂缝应待其停止发展后，再进行修补或加固。裂缝修补方法
1、表面封闭法：当裂缝宽度ω≤0.2mm，裂缝浅而细且条数很多时，宜用改性环氧树脂浆液等修补胶液对裂缝进行表面封闭；对于楼板或其它需要防渗的部位，尚应在混凝土表面粘贴纤维复合材料以增强封护作用。
表面封闭法的施工要点是，先用钢丝刷将混凝土表面刷毛，表面附着污物，用水冲洗干净，干燥后先用环氧胶泥、乳胶水泥等嵌补混凝土表面缺损，较后才用所选择的材料涂复。
2、灌注法：又称注入法，是通过灌浆器以一定的压力将低黏度、高强度的裂缝修补胶液注入到裂缝腔内的修补方法。适用于裂缝宽度ω≥0.3mm，独立裂缝、贯穿性裂缝以及蜂窝状局部缺陷的封闭和补强。⑴．裂缝宽度大于或等于0.3mm时，宜用环氧树脂浆液灌注。
⑵．裂缝宽度大于或等于1.0mm时，可用微膨胀水泥浆液灌注修补。修补前，应在裂缝表面涂刷一层水泥浆界面剂。
⑶．面积缺损、蜂窝、孔洞等，宜采用1：2水泥砂浆或不低于C20级的细石混凝土进行修补。为保证新混凝土与原结构的可靠结合，可将缺陷周围先凿毛，清理干净，并涂刷一层水泥浆界面剂。
3、填充密封法：又称凿槽法，是在构件表面沿裂缝走向骑缝凿出槽深和槽宽分别不小于20mm和15mm的U型槽，然后用改性环氧树脂或弹性填缝材料充填，并贴纤维复合材料以封闭其表面；此法适用于处理数量较少的宽大裂缝，裂缝宽度ω≥0.5mm及钢筋锈蚀所产生的裂缝修补。灌注法加固技术特点
1．粘度低（10~20x10-3Pa.s），可灌入0.05mm的细微裂缝。
2．固结体强度高，抗压强度可达到50Mpa以上，抗拉强度大于20MPa，是混凝土的数倍。
3．灌浆器构造轻巧，施工方便快捷。灌浆施工速度快，效率高，可节省工期。
4．可在一条裂缝的各处注入口同时自动注入，由于灌浆器内部软管和套筒均为透明塑料，注入情况一目了然，在现场可完全确认灌浆效果，灌浆质量可靠。
5．胶凝时间易控制，从30分钟到几十小时均可调节。
6．灌浆树脂及其配套材料性能良好，使用方便，毒性小，无刺激性气味，可在干燥或潮湿环境下固化，可满足粘结、补强、抗渗等多种要求。灌注法施工工艺流程
裂缝调查→基层处理→封闭裂缝，安设底座→密封检查→配制浆液→灌浆→拆除灌浆器→拆除底座，恢复基层原状→效果检验
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