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裂縫修復加固法

發表時間:2020-04-22 02:03作者:建筑加固公司

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  一、基本概況

  混凝土裂縫是由于混凝土結構內外因素的作用而產生的物理結構變化,而裂縫是混凝土結構承載能力、耐久性及防水性降低的主要原因。

  混凝土裂縫常見處理方法有表面處理法、填充法、灌漿法、結構補強法、混凝土置換法、電化學防護法等,應根據裂縫成因、性狀 、寬度、深度、裂縫是否穩定、鋼筋是否銹蝕以及修補目的的不同對癥選用。

  二、混凝土裂縫產生的原因分析

       1、塑性收縮裂縫

  塑性裂縫多在新澆注的混凝土構件暴露于空氣中的上表面出現,塑性收縮是指混凝土在凝結之前,表面因失水較快而產生的收縮。塑性收縮裂縫一般在干熱或大風天氣出現,裂縫多呈中間寬、兩端細且長短不一,互不連貫狀態,較短的裂縫一般長20~30cm,較長的裂縫可達2~3m,寬1~5mm。

  塑性裂縫產生的主要原因為:混凝土在終凝前幾乎沒有強度或強度很小,或者混凝土剛剛終凝而強度很小時,受高溫或較大風力的影響,混凝土表面失水過快,造成毛細管中產生較大的負壓而使混凝土體積急劇收縮,而此時混凝土的強度又無法抵抗其本身收縮,因此產生龜裂。影響混凝土塑性收縮開裂的主要因素有水灰比、混凝土的凝結時間,環境溫度、風速、相對濕度等等。

2、沉降收縮裂縫

  沉陷裂縫的產生是由于結構地基土質不勻、松軟或回填土不實或浸水而造成不均勻沉降所致,或者因為模板剛度不足,模板支撐間距過大或支撐底部松動等導致,特別是在冬季,模板支撐在凍土上,凍土化凍后產生不均勻沉降,致使混凝土結構產生裂縫。此類裂縫多為深進或貫穿性裂縫,裂縫呈梭形,其走向與沉陷情況有關,一般沿與地面垂直或呈30~45度角方向發展,較大的沉陷裂縫,往往有一定的錯位,裂縫寬度往往與沉降量成正比關系。裂縫寬度0.3~0.4mm,受溫度變化的影響較小。地基變形穩定之后,沉陷裂縫也基本趨于穩定。

3、溫度裂縫

  溫度裂縫多發生在大體積混凝土表面或溫差變化較大地區的混凝土結構中?;炷翝仓?,在硬化過程中,水泥水化產生大量的水化熱,(當水泥用量在350-550kg/m3,每立方米混凝土將釋放出17500-27500kJ的熱量,從而使混凝土內部溫度升達70℃左右甚至更高)。由于混凝士的體積較大,大量的水化熱聚積在混凝土內部而不易散發,導致內部溫度急劇上升,而混凝土表面散熱較快,這樣就形成內外的較大溫差,較大的溫差造成內部與外部熱脹冷縮的程度不同,使混凝土表面產生一定的拉應力。當拉應力超過混凝土的抗拉強度極限時,混凝士表面就會產生裂縫,這種裂縫多發生在混凝土施工中后期。

  在混凝土的施工中當溫差變化較大,或者是混凝土受到寒潮的襲擊等,會導致混凝土表面溫度急劇下降,而產生收縮,表面收縮的混凝土受內部混凝土的約束,將產生很大的拉應力而產生裂縫,這種裂縫通常只在混凝土表面較淺的范圍內產生。溫度裂縫的走向通常無一定規律,大面積結構裂縫??v橫交錯。梁板類長度尺寸較大的結構,裂縫多平行于短邊,深入和貫穿性的溫度裂縫一般與短邊方向平行或接近平行,裂縫沿著長邊分段出現,中間較密。裂縫寬度大小不一。受溫度變化影響較為明顯,冬季較寬,夏季較窄。高溫膨脹引起的混凝土溫度裂縫是通常中間粗兩端細,而冷縮裂縫的粗細變化不太明顯,此種裂縫的出現會引起鋼筋的銹蝕,混凝土的碳化。降低混凝土的抗凍融、抗疲勞及抗滲能力等。

  混凝土結構成型后,沒有及時覆蓋,表面水分散失快,體積收縮大,而混凝土內部濕度變化小,收縮也小,因而表面收縮變形受到內部混凝土的約束,出現拉應力,引起混凝土表面的收縮。溫度裂縫的走向通常無一定規律,大面積結構裂縫??v橫交錯,梁板類長度尺寸較大的結構,裂縫多平行于短邊。深入和貫穿性的溫度裂縫一般與短邊方向平行或接近平行,裂縫沿著長邊分段出現,中間較密。裂縫寬度大小不一,受溫度變化影響較為明顯,冬季較寬,夏季較窄。高溫膨脹引起的混凝土溫度裂縫是通常中間粗兩端細,而冷縮裂縫的粗細變化不太明顯。此種裂縫的出現會引起鋼筋的銹蝕,混凝土的碳化,降低混凝土的抗凍融、抗疲勞及抗滲能力等。

  三、裂縫的防治措施

       1、混凝土配合比設計時,在保證混凝土具有良好工作性的情況下,應盡可能的降低混凝土的單位用水量。

       2、增配構造筋提高抗裂性能,配筋應采用小直徑、小間距。全截面的配筋率應在0.3~0.5%之間。

       3、避免結構突變產生應力集中,在易產生應力集中的薄弱環節采取加強措施。

       4、在易裂的邊緣部位設置暗粱,提高該部位的配筋率。提高混凝土的極限拉伸。

       5、在結構設計中應充分考慮施工時的氣候特征,合理設置后澆縫,在正常施工條件下.后澆縫間距20-30m。保留時間一般不小于60天。如不能預測施工時的具體條件,也可臨時根據具體情況作設計變更。

       6、嚴格控制混凝土原材料的的質量和技術標準,選用低水化熱水泥,粗細骨料的含泥量應盡量減少(1~1.5%以下)。

       7、控制混凝土的水灰比,減少混凝土的坍落度,合理摻加塑化劑和減水劑。

       8、采用綜合措施,控制混凝土初始溫度、混凝土溫度和溫度變化。引起溫差裂縫澆筑時間盡量安排在夜間,最大限度降低混凝土的初凝溫度。白天施工時要求在沙、石堆場搭設簡易遮陽裝置,或用濕麻袋覆蓋,必要時向骨料噴冷水?;炷帘盟蜁r,在水平及垂直泵管上加蓋草袋,并噴冷水。

       9、根據工程特點,可以利用混凝土后期強度,這樣可以減少用水量,減少水化熱和收縮。

  四、施工流程

       1、裂縫處理對于混凝土構件上的裂縫,可用鋼絲刷等工具,清除裂縫表面的灰塵、浮渣等污物,然后用壓縮空氣將裂縫內的灰塵吹出,再用棉絲沾丙酮擦拭裂縫表面。

       2、粘貼注膠底座對于有裂穿通縫的厚度大于120mm的樓板、墻,需兩面分別粘貼注膠底座。對于厚度小于120mm的樓板和墻,只需在一面粘貼底座。將底座底部周邊均勻涂抹一層封縫膠,注意不要將底座的膠孔堵住,將底座出膠孔對準裂縫,粘貼安裝,底座安裝間距200~300mm。在裂縫的注膠位置將裂縫處鑿大一點,但不宜超過注膠底座直徑。

       3、封縫用小鏟刀將封縫膠刮抹到裂縫上,厚度1mm左右,寬度20~30mm,抹膠時應防止產生小孔和氣泡,要刮平整,保證封閉嚴密可靠。

       4、膠按灌縫膠說明書提供配比和所需用量提取A料和B料分別攪拌,以消除任何沉淀物,把A料和B料倒進混合容器,混合攪拌至顏色均勻,然后使用。一次配膠量不宜過多,以40~50分鐘用完為宜。

       5、灌膠將配制好的灌縫膠裝入注射器,豎向裂縫按從下向上順序,水平裂縫按從一端向另一端順序,灌膠時從第一個底座開始注入,待第二個注膠底座流出膠后為止,用后堵將第一個底座進膠嘴堵死,再從第二個注膠底座注入,如此順序進行。最后一個注膠底座為排氣用,可不注膠。

       6、成品保護灌膠結束后,在24小時內不得擾動注膠底座,3~5天后可拆除底座。

五、常見的混凝土裂縫處理的基本原理、要點

       1、樹脂灌注法

  環氧樹脂是最常見的裂縫灌注材料。它具有較高的機械強度,并能抵抗混凝土所遇到的大多數化學侵蝕,樹脂可以灌入到0.05㎜的裂縫。除某些特殊的環氧樹脂之外,當裂縫是活動的、有滲漏的、不能干透的或者裂縫數量極多時,通常不易采用樹脂灌注法。北京冶建工程裂縫處理中心開發的具有國際領先水平的工程師自動低壓灌漿技術是樹脂灌注法的最佳工法之一。

       2、聚合物浸入法

    (1)重力滲入法低粘度的液態樹脂可用來密封路面、橋面的不小于0.1㎜的裂縫。將樹脂涂刷到表面上,或者在水平表面上沿裂縫構筑臨時的圍堤,使樹脂溢于裂縫表面。

    (2)真空滲入法更適合封閉多重無規則表面裂縫。先將裂縫表面密封,抽去真空,使裂縫中和孔隙中的空氣全部排除。再在大氣壓力下用純環氧樹脂漿料注入裂縫表面中。

       3、釘合法

  當必須恢復主裂縫斷面的抗拉強度時,使用釘合法比較適宜。特別比較適宜在不會損壞周圍結構的場合下用來鎖閉活動裂縫。用相對薄而長的金屬"縫合U型釘"跨過裂縫嵌入事先開好的槽溝中,用無收縮砂漿或者環氧樹脂基粘合劑來固定。

       4、表面封閉法

  這是最簡單和最普通的裂縫修補方法。用于修補對結構影響不大的靜止裂縫,通過密封裂縫來防止水汽、化學物質和二氧化碳的侵入。

       5、灌漿法

    (1)普通水泥灌漿大體積水壩、厚混凝土墻、或者水工結構的巖石基礎上的裂縫,有時通過注入硅酸鹽水泥砂漿來密閉。

    (2)聚合物灌注基于氨基甲酸乙酯或者丙烯酰胺聚合物的灌漿料,和水反應后形成固態沉淀物或泡沫材料,起到封閉裂縫的作用??稍诔睗癍h境中使用。

       6、鉆孔嵌塞法

  這種方法通常用來灌注墻體中的裂縫。如果要求密封防水,孔中應填入柔性瀝青來代替砂漿;如果灌注栓塞的作用比較重要,孔中則要灌注環氧樹脂。

       7、柔性密封法

  通常將活動裂縫轉變為運動節縫是比較適宜的辦法。沿裂縫邊緣開一凹槽并填入適當的柔性材料。節縫底部使用隔離層。

       8、粘貼法

  當運動不止作用于一個平面時,或者過度的運動已超過一個普通尺寸的凹槽所允許的范圍時,或者不可以切割出槽時可使用這個方法。用柔性的密封帶蓋住裂縫,僅將帶的邊緣部分粘住。

       9、附加鋼筋法

    (1)普通鋼筋:首先將裂縫密閉,然后貫穿裂縫平面大約90°的方向鉆孔,將環氧樹脂注入孔內,再將鋼筋插入孔中使之粘合成整體。

    (2)外部施加預應力:通過后張法施加應力,來加強結構件的主要部分或者封閉裂縫。

       10、干嵌填法

  用手工將低水灰比的砂漿連續嵌入裂縫,形成與原有混凝土結構緊密連接的密實砂漿。先在裂縫表面開槽,大約25㎜寬、25㎜深,清理后涂刷界面劑、連續嵌入低水灰比的砂漿。

       11、迭合面層法

  當結構表面存在大量的裂縫,而且采用其它辦法單獨處理各個裂縫過于昂貴時,用這個方法來密閉、覆蓋(不是修復)裂縫非常有效。對于偶然出現大面積網狀裂縫使用該法很有效。

       12、自閉合法

  混凝土依靠自身合攏裂縫稱為"自閉合",這是在存在濕氣并且沒有拉應力作用時發生的一種現象。機理:由于周圍空氣和水中存在二氧化碳,使水泥漿中的氫氧化鈣發生碳化作用,結果碳酸鈣和氫氧化鈣晶體在裂縫內析出并生長。晶體組合交織產生一種機械粘接作用,又被鄰近晶體之間以及晶體和水泥漿及骨料表面間的化學粘接作用所增強,最后混凝土裂縫部位的抗拉強度得到一定的恢復,裂縫也被密閉了。主要用于修補潮濕環境的結構,整個自閉合時期的水飽和必須連續保持。

       13、涂層及其它表面處理法

  修復開裂的混凝土結構可以使用范圍很廣的表面浸漬密封劑和涂料。如果混凝土開裂已經穩定,則可通過涂料獲得成功地修補。但不適合低溫區域操作。

  六、裂縫修補方法

       1、表面處理法

  表面涂抹和表面貼補法表面涂抹適用范圍是漿材難以灌入的細而淺的裂縫,深度未達到鋼筋表面的發絲裂縫,不漏水的縫,不伸縮的裂縫以及不再活動的裂縫。表面貼補(土工膜或其它防水片)法適用于大面積漏水(蜂窩麻面等或不易確定具體漏水位置、變形縫)的防滲堵漏

       2、填充法

  用修補材料直接填充裂縫,一般用來修補較寬的裂縫,作業簡單,費用低。寬度小于0.3mm,深度較淺的裂縫、或是裂縫中有充填物,用灌漿法很難達到效果的裂縫、以及小規模裂縫的簡易處理可采取開V型槽,然后作填充處理。

       3、灌漿法

  此法應用范圍廣,從細微裂縫到大裂縫均可適用,處理效果好。利用壓送設備(壓力0.2~0.4Mpa)將補縫漿液注入砼裂隙,達到閉塞的目的,該方法屬傳統方法,效果很好。也可利用彈性補縫器將注縫膠注入裂縫,不用電力,十分方便效果也很理想。

       4、結構補強法

  因超荷載產生的裂縫、裂縫長時 間不處理導致的混凝土耐久性降低、火災造成的裂縫等影響結構強度可采取結構補強法。

       5、混凝土置換法

  混凝土置換法是處理嚴重損壞混凝土的一種有效方法,此方法是先將損壞的混凝土剔除,然后再置換入新的混凝土或其他材料。常用的置換材料有:普通混凝土或水泥砂漿、聚合物或改性聚合物混凝土或砂漿。

       6、電化學防護法

  電化學防腐是利用施加電場在介質中的電化學作用,改變混凝土或鋼筋混凝土所處的環境狀態,鈍化鋼筋,以達到防腐的目的。陰極防護法、氯鹽提取法、堿性復原法是化學防護法中常用而有效的三種方法。這種方法的優點是防護方法受環境因素的影響較小,適用鋼筋、混凝土的長期防腐,既可用于已裂結構也可用于新建結構。

       7、仿生自愈合法

  仿生自愈合法是一種新的裂縫處理方法,它模仿生物組織對受創傷部位自動分泌某種物質,而使創傷部位得到愈合的機能,在混凝土的傳統組分中加入某些特殊組分(如含粘結劑的液芯纖維或膠囊),在混凝土內部形成智能型仿生自愈合神經網絡系統,當混凝土出現裂縫時分泌出部分液芯纖維可使裂縫重新愈合。

  七、加固技術

       1、對于寬度小于0.2mm的混凝土表層微細獨立裂縫,采用建固JGN環氧樹脂結構膠直接密閉。

       2、對于寬度大于0.2mm的獨立貫通裂縫,采用壓力灌注結構膠的方法進行補強,同時沿受拉方向或垂直于裂縫方向粘貼在要補強的結構上,形成一個新的復合體,使增強粘貼材料與原有鋼筋混凝土共同受力增大結構的抗裂或抗剪能力,提高結構的強度、剛度、抗裂性和延伸性。 常用于根底修補的工字梁可以抵擋136~181kN的拉力,避免墻體彎曲,而10cm寬的碳纖維條可接受8至10倍這樣的壓力,其厚度只要3.2mm。




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