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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。
山东潍坊弘盛瑞达建材有限公司不断创新的企业文化培养了一支的员工队伍,“精益求精、改善永无止境”的经营理念不断在企业的经营活动中得到。公司在追求精益求精的过程中,不断完善自我、树立品牌形象,在企业持续发展的过程中与客户精诚合作,竭诚为新老用户提供具优质的 A级改性环氧树脂胶产品及服务,为顾客创造价值,为社会进步做出贡献。
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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