裂縫修復(fù)加固法

　　一、基本概況

　　混凝土裂縫是由于混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)外因素的作用而產(chǎn)生的物理結(jié)構(gòu)變化，而裂縫是混凝土結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)法、混凝土置換法、電化學(xué)防護(hù)法等，應(yīng)根據(jù)裂縫成因、性狀 、寬度、深度、裂縫是否穩(wěn)定、鋼筋是否銹蝕以及修補(bǔ)目的的不同對癥選用。

　　二、混凝土裂縫產(chǎn)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(gòu)件暴露于空氣中的上表面出現(xiàn)，塑性收縮是指混凝土在凝結(jié)之前，表面因失水較快而產(chǎn)生的收縮。塑性收縮裂縫一般在干熱或大風(fēng)天氣出現(xiàn)，裂縫多呈中間寬、兩端細(xì)且長短不一，互不連貫狀態(tài)，較短的裂縫一般長20~30cm，較長的裂縫可達(dá)2~3m，寬1~5mm。

　　塑性裂縫產(chǎn)生的主要原因為:混凝土在終凝前幾乎沒有強(qiáng)度或強(qiáng)度很小，或者混凝土剛剛終凝而強(qiáng)度很小時，受高溫或較大風(fēng)力的影響，混凝土表面失水過快，造成毛細(xì)管中產(chǎn)生較大的負(fù)壓而使混凝土體積急劇收縮，而此時混凝土的強(qiáng)度又無法抵抗其本身收縮，因此產(chǎn)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(jié)時間，環(huán)境溫度、風(fēng)速、相對濕度等等。

2、沉降收縮裂縫

　　沉陷裂縫的產(chǎn)生是由于結(jié)構(gòu)地基土質(zhì)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(dǎo)致，特別是在冬季，模板支撐在凍土上，凍土化凍后產(chǎn)生不均勻沉降，致使混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫。此類裂縫多為深進(jìn)或貫穿性裂縫，裂縫呈梭形，其走向與沉陷情況有關(guān)，一般沿與地面垂直或呈30~45度角方向發(fā)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(guān)系。裂縫寬度0.3~0.4mm，受溫度變化的影響較小。地基變形穩(wěn)定之后，沉陷裂縫也基本趨于穩(wěn)定。

3、溫度裂縫

　　溫度裂縫多發(fā)生在大體積混凝土表面或溫差變化較大地區(qū)的混凝土結(jié)構(gòu)中?；炷翝仓螅谟不^程中，水泥水化產(chǎn)生大量的水化熱，(當(dāng)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(nèi)部溫度升達(dá)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(nèi)部而不易散發(fā)，導(dǎo)致內(nèi)部溫度急劇上升，而混凝土表面散熱較快，這樣就形成內(nèi)外的較大溫差，較大的溫差造成內(nèi)部與外部熱脹冷縮的程度不同，使混凝土表面產(chǎn)生一定的拉應(yīng)力。當(dāng)拉應(yīng)力超過混凝土的抗拉強(qiáng)度極限時，混凝士表面就會產(chǎn)生裂縫，這種裂縫多發(fā)生在混凝土施工中后期。

　　在混凝土的施工中當(dāng)溫差變化較大，或者是混凝土受到寒潮的襲擊等，會導(dǎo)致混凝土表面溫度急劇下降，而產(chǎn)生收縮，表面收縮的混凝土受內(nèi)部混凝土的約束，將產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力而產(chǎn)生裂縫，這種裂縫通常只在混凝土表面較淺的范圍內(nèi)產(chǎn)生。溫度裂縫的走向通常無一定規(guī)律，大面積結(jié)構(gòu)裂縫?？v橫交錯。梁板類長度尺寸較大的結(jié)構(gòu)，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(xiàn)，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(xì)，而冷縮裂縫的粗細(xì)變化不太明顯，此種裂縫的出現(xiàn)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?jié)B能力等。

　　混凝土結(jié)構(gòu)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(nèi)部濕度變化小，收縮也小，因而表面收縮變形受到內(nèi)部混凝土的約束，出現(xiàn)拉應(yīng)力，引起混凝土表面的收縮。溫度裂縫的走向通常無一定規(guī)律，大面積結(jié)構(gòu)裂縫?？v橫交錯，梁板類長度尺寸較大的結(jié)構(gòu)，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(xiàn)，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(xì)，而冷縮裂縫的粗細(xì)變化不太明顯。此種裂縫的出現(xiàn)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?jié)B能力等。

　　三、裂縫的防治措施

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

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

       3、避免結(jié)構(gòu)突變產(chǎn)生應(yīng)力集中，在易產(chǎn)生應(yīng)力集中的薄弱環(huán)節(jié)采取加強(qiáng)措施。

       4、在易裂的邊緣部位設(shè)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(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)充分考慮施工時的氣候特征，合理設(shè)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(yù)測施工時的具體條件，也可臨時根據(jù)具體情況作設(shè)計變更。

       6、嚴(yán)格控制混凝土原材料的的質(zhì)量和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，選用低水化熱水泥，粗細(xì)骨料的含泥量應(yīng)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(shè)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(jù)工程特點，可以利用混凝土后期強(qiáng)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(gòu)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(nèi)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(zhǔn)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(yīng)防止產(chǎn)生小孔和氣泡，要刮平整，保證封閉嚴(yán)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(jìn)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(jìn)膠嘴堵死，再從第二個注膠底座注入，如此順序進(jìn)行。最后一個注膠底座為排氣用，可不注膠。

       6、成品保護(hù)灌膠結(jié)束后，在24小時內(nèi)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(huán)氧樹脂是最常見的裂縫灌注材料。它具有較高的機(jī)械強(qiáng)度，并能抵抗混凝土所遇到的大多數(shù)化學(xué)侵蝕，樹脂可以灌入到0.05㎜的裂縫。除某些特殊的環(huán)氧樹脂之外，當(dāng)裂縫是活動的、有滲漏的、不能干透的或者裂縫數(shù)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(fā)的具有國際領(lǐng)先水平的工程師自動低壓灌漿技術(shù)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(tài)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(gòu)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?zé)o規(guī)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(huán)氧樹脂漿料注入裂縫表面中。

       3、釘合法

　　當(dāng)必須恢復(fù)主裂縫斷面的抗拉強(qiáng)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(jié)構(gòu)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(huán)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(bǔ)方法。用于修補(bǔ)對結(jié)構(gòu)影響不大的靜止裂縫，通過密封裂縫來防止水汽、化學(xué)物質(zhì)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(jié)構(gòu)的巖石基礎(chǔ)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(yīng)后形成固態(tài)沉淀物或泡沫材料，起到封閉裂縫的作用。可在潮濕環(huán)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(yīng)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(huán)氧樹脂。

       7、柔性密封法

　　通常將活動裂縫轉(zhuǎn)變?yōu)檫\動節(jié)縫是比較適宜的辦法。沿裂縫邊緣開一凹槽并填入適當(dāng)?shù)娜嵝圆牧?。?jié)縫底部使用隔離層。

       8、粘貼法

　　當(dāng)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(huán)氧樹脂注入孔內(nèi)，再將鋼筋插入孔中使之粘合成整體。

    （2）外部施加預(yù)應(yīng)力：通過后張法施加應(yīng)力，來加強(qiáng)結(jié)構(gòu)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(xù)嵌入裂縫，形成與原有混凝土結(jié)構(gòu)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(xù)嵌入低水灰比的砂漿。

       11、迭合面層法

　　當(dāng)結(jié)構(gòu)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(fù))裂縫非常有效。對于偶然出現(xiàn)大面積網(wǎng)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(yīng)力作用時發(fā)生的一種現(xiàn)象。機(jī)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(fā)生碳化作用，結(jié)果碳酸鈣和氫氧化鈣晶體在裂縫內(nèi)析出并生長。晶體組合交織產(chǎn)生一種機(jī)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(xué)粘接作用所增強(qiáng)，最后混凝土裂縫部位的抗拉強(qiáng)度得到一定的恢復(fù)，裂縫也被密閉了。主要用于修補(bǔ)潮濕環(huán)境的結(jié)構(gòu)，整個自閉合時期的水飽和必須連續(xù)保持。

       13、涂層及其它表面處理法

　　修復(fù)開裂的混凝土結(jié)構(gòu)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(jīng)穩(wěn)定，則可通過涂料獲得成功地修補(bǔ)。但不適合低溫區(qū)域操作。

　　六、裂縫修補(bǔ)方法

       1、表面處理法

　　表面涂抹和表面貼補(bǔ)法表面涂抹適用范圍是漿材難以灌入的細(xì)而淺的裂縫，深度未達(dá)到鋼筋表面的發(fā)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(bǔ)(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(bǔ)材料直接填充裂縫，一般用來修補(bǔ)較寬的裂縫，作業(yè)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(dá)到效果的裂縫、以及小規(guī)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(yīng)用范圍廣，從細(xì)微裂縫到大裂縫均可適用，處理效果好。利用壓送設(shè)備(壓力0.2~0.4Mpa)將補(bǔ)縫漿液注入砼裂隙，達(dá)到閉塞的目的，該方法屬傳統(tǒng)方法，效果很好。也可利用彈性補(bǔ)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(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)法

　　因超荷載產(chǎn)生的裂縫、裂縫長時 間不處理導(dǎo)致的混凝土耐久性降低、火災(zāi)造成的裂縫等影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度可采取結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)法。

       5、混凝土置換法

　　混凝土置換法是處理嚴(yán)重?fù)p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(xué)防護(hù)法

　　電化學(xué)防腐是利用施加電場在介質(zhì)中的電化學(xué)作用，改變混凝土或鋼筋混凝土所處的環(huán)境狀態(tài)，鈍化鋼筋，以達(dá)到防腐的目的。陰極防護(hù)法、氯鹽提取法、堿性復(fù)原法是化學(xué)防護(hù)法中常用而有效的三種方法。這種方法的優(yōu)點是防護(hù)方法受環(huán)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(jié)構(gòu)也可用于新建結(jié)構(gòu)。

       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(chuàng)傷部位自動分泌某種物質(zhì)，而使創(chuàng)傷部位得到愈合的機(jī)能，在混凝土的傳統(tǒng)組分中加入某些特殊組分(如含粘結(jié)劑的液芯纖維或膠囊)，在混凝土內(nèi)部形成智能型仿生自愈合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，當(dāng)混凝土出現(xiàn)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(shù)

       1、對于寬度小于0.2mm的混凝土表層微細(xì)獨立裂縫，采用建固JGN環(huán)氧樹脂結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)膠的方法進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，同時沿受拉方向或垂直于裂縫方向粘貼在要補(bǔ)強(qiáng)的結(jié)構(gòu)上，形成一個新的復(fù)合體，使增強(qiáng)粘貼材料與原有鋼筋混凝土共同受力增大結(jié)構(gòu)的抗裂或抗剪能力，提高結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度、抗裂性和延伸性。 常用于根底修補(bǔ)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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