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混凝土裂縫是由於混凝土結構由於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物承載能力、耐久性及防水性降低的主要原因。[1]
加固技術
1、對於寬度小於0.2mm的混凝土表層微細獨立裂縫,採用建固JGN環氧樹脂結構膠直接密閉。
2、對於寬度大於0.2mm的獨立貫通裂縫,採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於裂縫方向粘貼在要補強的結構上,形成一個新的複合體,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。 常用於根底修補的工字梁可以抵擋136~181kN的拉力,避免牆體彎曲,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。
用碳纖維修補房屋裂縫有以下優點:
a、重量輕,厚度薄,基本不增加結構自重及截面尺寸。
b、適用面廣,靈活性強,可用於各種類型和形狀的結構構件加固。
c、施工方便快捷,不需要大型機具,沒有濕作業,無需動火,無需其他固定措施,不受原結構形狀限制。
d、高耐久性,由於不會生鏽,非常適合在高酸、鹼、鹽及大氣腐蝕壞境中使用。
簡介
土木建築工程,以混凝土結構占主導地位,混凝土結構由於內外因素的作用不可避免地存在裂縫,而裂縫是混凝土結構物承載能力、耐久性及防水性降低的主要原因。
處理
混凝土裂縫處理
混凝土裂縫處理,是指採取科學的方法對混凝土裂縫進行修復的技術。
混凝土裂縫一般有三種狀態:靜止裂縫,活動裂縫,正在發展的裂縫。混凝土裂縫處理方法的選擇一般要考慮的因素:判斷裂縫是活動的還是靜止的;修補的主要目的是什麼?是減少過多的滲漏、使裂縫處完全水;是否需要加固處理;裂縫產生的主要原因是什麼;裂縫未來的變化(數值和方向)如何。
常見的混凝土裂縫處理的基本原理、要點:
2.1重力滲入法 低粘度的液態樹脂可用來密封路面、橋面的不小於0.1㎜的裂縫。將樹脂塗刷到表面上,或者在水平表面上沿裂縫構築臨時的圍堤,使樹脂溢於裂縫表面。
2.2 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。
5.1普通水泥灌漿 大體積水壩、厚混凝土牆、或者水工結構的岩石基礎上的裂縫,有時通過注入硅酸鹽水泥砂漿來密閉。
5.2聚合物灌注 基於 氨基甲酸乙酯或者丙烯酰胺聚合物的灌漿料,和水反應後形成固態沉澱物或泡沫材料,起到封閉裂縫的作用。可在潮濕環境中使用。
9.1普通鋼筋 首先將裂縫密閉,然後貫穿裂縫平面大約90°的方向鑽孔,將環氧樹脂注入孔內,再將鋼筋插入孔中使之粘合成整體。
9.2外部施加預應力 通過後張法施加應力,來加強結構件的主要部分或者封閉裂縫。
表面處理法 表面塗抹和表面貼補法表面塗抹適用範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髮絲裂縫,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)法適用於大面積漏水(蜂窩麻面等或不易確定具體漏水位置、變形縫)的防滲堵漏
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。寬度小於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採取開V型槽,然後作填充處理。
灌漿法 此法應用範圍廣,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。
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採取結構補強法。
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,然後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。
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、鹼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,既可用於已裂結構也可用於新建結構。
仿生自癒合法 仿生自癒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,而使創傷部位得到癒合的機能,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癒合神經網絡系統,當混凝土出現裂縫時分泌出部分液芯纖維可使裂縫重新癒合。
預防措施
一 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於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乾熱或大風天氣出現,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於結構地基土質不勻、鬆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鬆動等導致,特別是在冬季,模板支撐在凍土上,凍土化凍後產生不均勻沉降,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係。裂縫寬度寬度0.3~0.4mm,受溫度變化的影響較小。 地基變形穩定之後,沉陷裂縫也基本趨於穩定。
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。混凝土澆筑後,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)。由於混凝士的體積較大,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後期。
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範圍內產生。溫度裂縫的走向通常無一定規律,大面積結構裂縫常縱橫交錯。梁板類長度尺寸較大的結構,裂縫多平行於短邊,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,裂縫沿着長邊分段出現,中間較密。裂縫寬度大小不一。受溫度變化影啊較為明顯,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鏽蝕,混凝土的碳化。降低混凝土的抗凍融、抗疲勞及抗滲能力等。
混凝土結構成型後,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,大面積結構裂縫常縱橫交錯,梁板類長度尺寸較大的結構,裂縫多平行於短邊。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,裂縫沿着長邊分段出現,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鏽蝕,混凝土的碳化,降低混凝土的抗凍融、抗疲勞及抗滲能力等。
二 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,應儘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,配筋應採用小直徑、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採取加強措施。
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徵,合理設置後澆縫,在正常施工條件下.後澆縫間距20-30m。保留時間一般不小於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儘量減少(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 採用綜合措施,控制混凝土初始溫度、混凝土溫度和溫度變化。引起溫差裂縫澆築時間儘量安排在夜間,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。混凝土泵送時,在水平及垂直泵管上加蓋草袋,並噴冷水。
9 根據工程特點,可以利用混凝土後期強度,這樣可以減少用水量,減少水化熱和收縮。