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混凝土裂縫成因及修補技術(shù)解析
本文就混凝土裂縫的類型、成因及灌縫膠修補法、碳纖維布加固法等幾個方面,詳細(xì)分析,力求找到較合適的裂縫治理辦法。
目前的土木建筑工程中,混凝土結(jié)構(gòu)占的主導(dǎo)地位。
但是,混凝土結(jié)構(gòu)并不是堅不可摧的。由于內(nèi)外因素的作用,不可避免地存在裂縫,而裂縫是混凝土結(jié)構(gòu)物承載能力、耐久性及防水性降低的主要原因。為保證混凝土結(jié)構(gòu)的、穩(wěn)定、耐久,必須從根本上對有害的裂縫進(jìn)行治理。
裂縫
一、裂縫類型
通常混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫按其形成可分為以下三大類:
1、靜止裂縫
形態(tài)、尺寸及數(shù)量均已穩(wěn)定不再發(fā)展的裂縫。修復(fù)時,僅需依裂縫粗細(xì)選擇修復(fù)材料和方法。
2、活動裂縫
寬度在現(xiàn)有環(huán)境和工作條件下始終不能保持穩(wěn)定,易隨著結(jié)構(gòu)構(gòu)件的受力、變形亦或環(huán)境溫度的變化而時張時閉的裂縫。修復(fù)時,應(yīng)先其成因,并觀察一段時間,確定已穩(wěn)定后,再依靜止裂縫的方法處理。
3、尚在發(fā)展的裂縫
長度、寬度或數(shù)量尚在發(fā)展,但經(jīng)歷一段時間后將會終止的裂縫。對此類裂縫應(yīng)待其停止發(fā)展后,再進(jìn)行修復(fù)。
二、裂縫成因
1、溫度引起的裂縫
當(dāng)外部環(huán)境或結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度發(fā)生變化,混凝土將發(fā)生變形,若變形遭到約束,則在結(jié)構(gòu)內(nèi)將產(chǎn)生應(yīng)力,因此產(chǎn)生的裂縫。如當(dāng)混凝土內(nèi)部溫度很大,當(dāng)混凝土因降溫的收縮變形受到巖石地基或老混凝土墊層的約束時,將會在混凝土內(nèi)部出現(xiàn)很大的拉應(yīng)力而產(chǎn)生約束裂縫。驟然降溫,水化熱,蒸汽養(yǎng)護(hù)或冬季施工時施工措施不當(dāng),混凝土驟冷驟熱,內(nèi)外溫度不均,易出現(xiàn)裂縫。
2、荷載引起的裂縫
設(shè)計計算階段,結(jié)構(gòu)計算時不計算或部分漏算;計算模型不合理;結(jié)構(gòu)受力假設(shè)與實際受力不符;荷載少算或漏算;使用階段,超出設(shè)計載荷的重型車輛經(jīng)過;內(nèi)力與配筋計算錯誤;結(jié)構(gòu)系數(shù)不夠。結(jié)構(gòu)設(shè)計時不考慮施工的可能性;設(shè)計斷面不足;鋼筋設(shè)置偏少或布置錯誤;結(jié)構(gòu)剛度不足;構(gòu)造處理不當(dāng);施工機具、材料堆放不合理;預(yù)制結(jié)構(gòu)翻身、起吊、運輸、安裝不當(dāng),造成結(jié)構(gòu)受力不合理;不按設(shè)計圖紙施工,擅自更改結(jié)構(gòu)施工順序,改變結(jié)構(gòu)受力模式,不對結(jié)構(gòu)做機器振動下的疲勞強度驗算等都是引起裂縫的原因。
3、收縮裂縫
在實際工程中,混凝土因收縮所引起的裂縫是較常見的。在混凝土收縮種類中,塑性收縮和縮水收縮(干縮)是發(fā)生混凝土體積變形的主要原因。混凝土結(jié)硬以后,隨著表層水分逐步蒸發(fā),濕度逐步降低,混凝土體積減小的現(xiàn)象。由于混凝土表層的水分損失快,內(nèi)部損失慢,因此產(chǎn)生表面收縮大、內(nèi)部收縮小的不均勻收縮。
4、沉降裂縫
由于基礎(chǔ)豎向不均勻沉降或水平方向位移,地質(zhì)勘察精度不夠、試驗資料不準(zhǔn)。在沒有充分掌握地質(zhì)情況就設(shè)計、施工,這是造成地基不均勻沉降的主要原因。比如丘陵區(qū)或山嶺區(qū)橋梁,勘察時鉆孔間距太遠(yuǎn),而地基巖面起伏又大,勘察報告不能充分反映實際地質(zhì)情況。
5、施工質(zhì)量引起的裂縫
混凝土結(jié)構(gòu)澆筑、構(gòu)件制作、拆模、運輸、堆放、拼裝及吊裝過程中,若施工工藝不合理、施工質(zhì)量低劣,容易產(chǎn)生縱向的、橫向的、斜向的、豎向的、水平的、表面的、深層的和貫穿的各種裂縫。混凝土振搗不密實、不均勻,出現(xiàn)蜂窩麻面、空洞,導(dǎo)致鋼筋銹蝕或其它荷載裂縫的起源點。混凝土澆筑過快,混凝土流動性較低,在硬化前因混凝土沉實不足,硬化后沉實過大,容易在澆筑數(shù)小時后發(fā)生裂縫,既塑性收縮裂縫。混凝土攪拌、運輸時間過長,使水分蒸發(fā)過多,引起混凝土塌落度過低,使得在混凝土體積上出現(xiàn)不規(guī)則的收縮裂縫。
根據(jù)裂縫的寬度、深度及分布特點,對裂縫寬度在0.15mm以下且裂縫深度較淺的細(xì)小裂縫,采用涂刷封縫膠的方式進(jìn)行表面封閉。對寬度大于0.15mm的裂縫,采用高壓灌漿的方法進(jìn)行處理,即將灌縫膠,通過鉆孔埋設(shè)注漿嘴,用壓力將其注入結(jié)構(gòu)裂縫中,以達(dá)到封閉裂縫的目的。再于混凝土表面粘貼碳纖維復(fù)合材料進(jìn)行補強加固。
三、裂縫修補加固方法
常用的方法,有以下四種,可根據(jù)具體情況進(jìn)行選擇:
1、表面封閉法
利用混凝土自身表層微細(xì)獨立裂縫(裂縫寬度≤0.2mm)或網(wǎng)狀裂紋的毛細(xì)作用吸收低粘度且具有良好滲透性的修補膠液,來封閉裂縫通道。施工時先將待修補的砼表面清洗干凈,保持干燥,用毛刷將低粘度修補膠液涂刷在裂縫處,正常涂刷三次,每次涂刷待觸指干后再進(jìn)行下次涂刷,兩次涂刷方向保持垂直。對樓板和其他需要防滲的部位,還應(yīng)在混凝土表面粘貼碳纖維復(fù)合材料以封護(hù)增強作用。
2、填充密封法
在構(gòu)件表面沿裂縫走向騎封鑿出槽深和槽寬分別不小于20mm和15mm的U形溝槽;當(dāng)裂縫較細(xì)時,亦可鑿成V形溝槽。當(dāng)為活動裂縫時,槽寬應(yīng)≥15mm與5倍較大裂縫寬度之總和,然后用灌縫膠充填,并粘貼纖維復(fù)合材料以封閉其表面。
此法適用于處理≥0.5mm的活動及靜止裂縫。
3、注射法
以一定的壓力(0.1~0.3MPa)將低粘度、高強度的曼卡特灌縫膠注入裂縫腔內(nèi);
①裂縫檢查:對裂縫大小在0.1mm以上,表面沒有滲水的可采用靜置注膠處理。
②裂縫處理:清理干凈需要施工的區(qū)域,鑿除砼表面析出物,確保表面干凈、干燥,用酒精或丙酮清洗裂縫淺表層和需封口面。
③粘貼注膠底座:底座安裝順序為由下向上;平面可從一端開始,單孔逐連續(xù)進(jìn)行安裝,座安裝間距為300mm左右④封閉裂縫:用專用封口膠或其他結(jié)構(gòu)膠封閉需要注入的裂縫,注意要充分封閉好,在裂縫頂端預(yù)留觀察口。
⑤封口檢查:對封閉裂縫進(jìn)行檢查,確保無漏氣口,檢查是否漏氣,可沿封閉裂縫涂抹肥皂泡水,試通氣看肥皂泡有無被吹起。有,則證明漏氣需補涂封口膠;無,則證明密封良好可注膠。
⑥配膠:將灌縫膠按出廠要求比率調(diào)配好,配膠盡量用多少配多少,不多配以免浪費。
⑦灌注:將調(diào)配好的膠體吸入灌注器內(nèi),將灌注器安裝在底座上灌注,灌注時間一般為0.5~1小時,實際以灌注器內(nèi)不跑膠,預(yù)留觀察口出膠為準(zhǔn),如灌注器內(nèi)膠體灌完需重新補膠灌注。
⑧拆除灌注器、固化養(yǎng)護(hù):注滿后應(yīng)及時拆除灌注器,底座用堵頭堵住,靜置24小時固化養(yǎng)護(hù)后方可拆除底座和封口部位
⑨粘貼碳纖維布:拆除底座,用封口膠補平,并在混凝土表面粘貼碳纖維復(fù)合材料以起到封護(hù)增強作用。
此方法適用于0.1mm≤裂縫寬度≤1.5mm靜止的獨立裂縫、貫穿性裂縫以及蜂窩狀局部缺陷的封閉和補強。
4、壓力注漿法
在一定時間內(nèi),以較高壓力(以產(chǎn)品使用說明書確定)將修補裂縫用的注漿料壓入裂縫腔內(nèi);
①清理:詳細(xì)檢查、分析滲漏情況,確定灌漿孔位置及間距。清理干凈需要施工的區(qū)域,鑿除砼表面析出物,確保表面干凈。
②鉆孔:使用電錘等鉆孔工具沿裂縫兩側(cè)進(jìn)行鉆孔,鉆頭直徑為14mm,鉆孔角度宜≦45°,鉆孔深度≦結(jié)構(gòu)厚度的2/3,鉆孔必須穿過裂縫。但不得將結(jié)構(gòu)打穿(壁后灌漿除外)鉆孔與裂縫間距≦1/2結(jié)構(gòu)厚度。鉆孔間距20cm~60cm.
③埋嘴:在鉆好的孔內(nèi)安裝灌漿嘴(又稱之為止水針頭),并用專用內(nèi)六角扳手?jǐn)Q緊,使灌漿嘴周圍與鉆孔之間無空隙,不漏漿。
④封縫:將裂縫表面用封口膠進(jìn)行封閉處理,目的是在灌化學(xué)漿時不跑漿。
⑤灌漿:使用高壓灌漿機向灌漿孔內(nèi)灌注化學(xué)灌漿料。立面灌漿順序為由下向上;平面可從一端開始,單孔逐一連續(xù)進(jìn)行。當(dāng)相鄰孔開始出漿后,保持壓力3~5分鐘,即可停止本孔灌漿,改注相鄰灌漿孔。
⑥拆嘴:灌漿完畢,確認(rèn)化學(xué)漿液已固化即可去掉外露的灌漿嘴。清理干凈已固化的溢漏出的灌漿液。
⑦封口:用封口膠進(jìn)行灌漿口的修補、封口處理。
⑧粘貼碳纖維布:在混凝土表面粘貼碳纖維復(fù)合材料以起到封護(hù)增強作用。
此方法適用于處理大型結(jié)構(gòu)貫穿性裂縫、大體積混凝土的蜂窩狀嚴(yán)重缺陷以及深而蜿蜒的裂縫。
四、加固所用材料
上述方法中所用加固材料,建議使用弘盛瑞達(dá)系列產(chǎn)品,同廠出品材料融合度更高,更加有利于產(chǎn)品性能的發(fā)揮。
空鼓微孔注漿處理技術(shù)施工步驟:
1、空鼓部位統(tǒng)計:施工前先對現(xiàn)場的地面、墻面空鼓情況進(jìn)行一次詳細(xì)的統(tǒng)計,用小錘敲擊,將空鼓部位標(biāo)注清楚。
2、鉆孔定位:布設(shè)孔位非常關(guān)鍵,孔位的選擇對于灌漿效果的影響很大,要由施工經(jīng)驗豐富的人員對每塊空鼓的鉆孔位置進(jìn)行設(shè)計、定位。
※:為保證瓷磚的完整性,一般不采用鉆孔修復(fù),空鼓磚的磚縫即可安裝底座。
3、通透性測試:使用高壓泵進(jìn)行注漿前,先要對鉆孔進(jìn)行通透性測驗,確保鉆孔的通透性,為順利灌漿打下基礎(chǔ)。
4、裂縫封閉:為了確保灌漿加壓時漿液不外流,注漿之前要對板縫、瓷磚縫隙進(jìn)行封閉處理。
5、加壓注漿:用專門的注漿嘴,配合選用的低壓或者高壓注漿設(shè)備,將灌漿樹脂均勻的壓入注漿孔。
6、檢查飽滿度:一邊注漿一邊用小錘敲擊,檢查判斷漿液的流向及飽滿程度。
7、清理由于灌漿樹脂固化后強度極高,較難清理,注漿時應(yīng)隨時清理外溢的樹脂,可用抹布沾乙醇擦除。對于石材、面磚處理,為了保證空鼓石材、面磚與地面墻面的粘接,確定灌漿效果后,可增加負(fù)載。
8、養(yǎng)護(hù):采用空鼓微孔注漿處理技術(shù)修復(fù)空鼓后,灌漿樹脂硬化通常需要48小時,在此期間嚴(yán)禁震動踩踏,修復(fù)注漿孔洞。
注意:
1、膠液配比必須嚴(yán)格,配比不準(zhǔn)確不固化,不論固化劑的多少。每次配膠均需留樣,以便觀察固化情況。
2、膠液溢出需及時清理,在注膠嘴與注漿器連接處需做鋪墊防漏處理,會有滴膠現(xiàn)象,如墻磚空鼓,往往會連接地面,需把墻磚空鼓區(qū)域附近的地磚也做封縫處理,以免溢膠,造成瓷磚損壞。
3、施工前準(zhǔn)備好稀釋劑以備使用。以免清理不及時造成器具粘結(jié)浪費。
瓷磚空鼓修補:※一般空鼓都伴隨裂縫,瓷磚也不例外,有些肉眼不可見裂縫也會漏膠,前期瓷磚縫隙封堵很重要,瓷磚空鼓修復(fù)與混凝土空鼓修復(fù)不同,一旦漏膠就會對瓷磚破壞,不好清理,需把瓷磚空鼓區(qū)域用瓷磚空鼓修補封堵專用膠都做一次勾縫處理。※勾縫時,間斷性安裝底座,距離根據(jù)現(xiàn)場空鼓情況而定。※配置膠液,嚴(yán)格按照配比施工,不可隨意更改固化劑填量,以免膠液不固化,影響終性能。※立面從下而上修補,上方留排氣孔,一旦排氣口出膠即滿,此時測試既不空鼓,平面隨意預(yù)留排氣口,只要出膠即注滿,當(dāng)場檢驗空鼓情況(敲擊不空即可)。7天后取芯檢測。
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