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该法适合于修补较宽裂缝大于0.5mm,采用环氧树脂:10,聚硫橡胶:3,水泥:12.5,砂:28。首先用人工将晒干筛后的砂、水泥按比例配好搅拌均匀后,将环氧树脂聚硫橡胶也按配比拌匀。然后掺入已拌好的砂、水泥当中,再用人工继续搅拌。最后用少量的丙酮将已拌好的砂浆稀释到适中稠度(约0.4斤丙酮就可以了)。及时将已拌好的改性环氧树脂砂浆用橡胶桶装到已凿好洗净吹干后的混凝土凿槽内进行嵌入。
1.2低压注浆法修补裂缝
低压注浆法适用于裂缝宽度为0.2mm~0.3mm的混凝土裂缝修补。修补工序如下:裂缝清理-试漏-配制注浆液-压力注浆-二次注浆-清理表面。
当裂缝数量较多时,先要在裂缝位置上贴医用白胶布,再用窄毛刷沾浆沿裂缝来回涂刷封缝,使裂缝封闭,大约10分钟后,揭去胶布条,露出小缝,粘贴注浆嘴用键包严。固化后周边可能有裂口,必须反复用浆补上,以避免注浆漏浆。注浆操作一般在粘嘴的第二天进行,若气温高的话,半天就可注浆。操作时先用补缝器吸取注浆液,插入注浆嘴,用手推动补缝器活塞,使浆液通过注浆嘴压入裂缝,当相邻的嘴中流出浆液时,就可拔出补缝器,堵上铝铆钉。一般由上往下注浆,水平缝一般从一端到另一端逐个注浆。为了保证浆液充满,在注浆后约半小时可以对每个注浆嘴再次补浆。
1.3表面覆盖法修补裂缝
这是一种在微细裂缝(一般宽度小于0.2mm)的表面上涂膜,以达到修补混凝土微细裂缝的目的。分涂覆裂缝部分及全部涂覆两种方法,这种方法的缺点是修补工作无法深入到裂缝内部,对延伸裂缝难以追踪其变化。
表面覆盖法所用材料视修补目的及建筑物所处环境不同而异,通常采用弹性涂膜防水材料,聚合物水泥膏、聚合物薄膜(粘贴)等。施工时,首先用钢丝刷子将混凝土表面打毛,清除表面附着物,用水冲洗干净后充分干燥,然后用树脂充填混凝土表面的气孔,再用修补材料涂覆表面。
结论。裂缝是混凝土结构中普遍存在的一种现象,它的出现不仅会降低建筑物的抗渗能力,影响建筑物的使用功能,而且会引起钢筋的锈蚀,混凝土的碳化,降低材料的耐久性,影响建筑物的承载能力,因此严格按规程、规范要求施工,严把质量关,防患于未来,尽可能地降低混凝土裂缝的出现;对混凝土裂缝进行认真研究、区别对待,采用合理的方法进行处理,并在施工中采取各种有效的预防措施来预防裂缝的出现和发展,保证建筑物和构件安全、稳定地工作。
参考文献
[1]钢筋混凝土结构设计规范.中国建筑工业出版社,1999.2.
关键词:混凝土裂缝;种类;原因;修补方法;工程实例
混凝土是由水泥、细骨料、粗骨料、水和外加剂按照一定比例拌和而成的非匀质脆性材料,为工程中必不可少的建筑材料。混凝土硬化过程中产生的裂缝不仅影响了美观,还给工程质量留下隐患,施工中必须采取合理的工程技术措施,控制和减少混凝土中裂缝的数量和宽度。
1裂缝的种类
混凝土裂缝按深度不同分为表层裂缝、深层裂缝和贯穿裂缝;按裂缝开度变化可分为死缝、活缝和增长缝;按产生原因分为温度裂缝、干缩裂缝、钢筋锈蚀裂缝、超载裂缝、碱骨料反应裂缝、地基不均匀沉陷裂缝等[1]。
1.1温度裂缝
大体积混凝土浇筑后,由于水泥水化热使内部混凝土温度升高。当水化热温升至高峰后,由于环境温度较低,因此混凝土温度开始下降。降温过程中混凝土发生收缩,在约束条件下,当温降收缩变形大于混凝土极限拉伸变形时,混凝土容易发生裂缝,这种裂缝通常称为温度裂缝。还有一种温度裂缝是由于混凝土内外温差引起的,例如混凝土遭受寒潮侵袭或夏天混凝土经阳光曝晒后突然下雨,都会使混凝土内部与表层产生很大温差,混凝土表层温度下降,而内部温度基本不降,这样内部混凝土对表层混凝土起约束作用,同样会导致温度裂缝。
1.2干缩裂缝
置于未饱和空气中的混凝土因水分散失而引起的体积缩小变形,称为干缩。干缩仅是混凝土收缩的一种,干缩扩散的速度比温度的扩散速度要慢1 000倍。正因为干缩扩散速度小,混凝土表面已干缩,而其内部不缩,这样内部混凝土对表面混凝土干缩起约束作用,使混凝土表面产生干缩应力,当混凝土干缩应力大于混凝土抗拉强度时,混凝土就会产生裂缝,称为干缩裂缝。
1.3钢筋锈蚀裂缝
混凝土中钢筋发生锈蚀后,其锈蚀产生的体积比原来增长2~4倍,从而对周围混凝土产生膨胀应力,当膨胀应力大于混凝土抗拉强度时,混凝土就会产生裂缝,称为钢筋锈蚀裂缝。钢筋锈蚀裂缝一般都为沿钢筋长度方向发展的顺筋裂缝。
1.4碱骨料反应裂缝
碱骨料反应主要有碱—硅酸反应和碱—碳酸盐反应,它们都是水泥中的碱和骨料中的某些活性物质如活性sio2以及变形石英等发生反应而生成吸水性较强的凝胶物质,当反应物增加到一定数量,且有充足水时,就会在混凝土中产生较大的膨胀作用,导致混凝土产生裂缝,称为碱骨料反应裂缝。此裂缝不同于最常见的混凝土干缩裂缝和荷载引起的超载裂缝,这种裂缝形状及分布与钢筋限制有关,当限制力很小时,常出现地图状裂缝,并在缝中伴有白色浸出物;当限制力强时则出现顺筋裂缝。
1.5超载裂缝
当建筑物遭受超载作用时,其结构构件产生的裂缝称为超载裂缝。
此外,常见的混凝土裂缝还有地基不均匀沉陷裂缝、地基冻胀裂缝等。
2裂缝形成的原因分析
混凝土裂缝形成的原因非常复杂,往往是多种不利因素综合作用的结果。据有关统计,施工不规范造成的混凝土裂缝占80%左右,材料质量差或配合比不合理产生的裂缝占15%左右,设计不当引起的裂缝可能占5%。
2.1设计粗糙,建设、监理单位工作随意性大
由于多方面的原因,勘察设计单位无法深入地开展地质勘探工作,隧道围岩类别评价及支护结构设计缺乏科学依据,带有一定的盲目性。个别建设单位限于自身管理和专业技术水平的欠缺,任意变更原设计。少数工程由业主的内部人员组成监理机构,监理工作失去独立性。
2.2施工工艺或现场操作不规范
(1)混凝土生产时原材料计量误差大,尤其外加剂的掺加随意性大,没有根据砂、石料的实际含水率及时调整施工用水量,造成混凝土水灰比增大。此外,在混凝土运输及泵送过程中加水的现象也比较普遍。
(2)采用整体式钢模板台车施工,混凝土浇筑时不振捣或漏振,混凝土均质性差。
(3)盲目追求施工进度,随意提前脱模时间,使低强度混凝土过量承受荷载,破坏了混凝土结构。脱模后没有进行混凝土的潮湿养护。
(4)夏季施工时砂、石料露天堆放,无切实有效的降温措施,混凝土入模温度高。冬季施工时采取的防寒保温措施不力。
2.3原材料质量差,配合比设计不合理
水泥品种选择不当,安定性不良,不同批次的水泥混用。碎石、砂级配差,含泥量超标,碎石中石粉含量大,针、片状物过多,影响了水泥与骨料的胶结。
进行配合比设计时,忽视水泥用量增多对混凝土品质的影响,错误认为水泥用量越多
,混凝土强度越高。对掺合料和外加剂的选用缺乏专业技术人员的指导,往往达不到预期效果。
3裂缝常见修补方法
裂缝修补除了以恢复防水性和耐久性为主要目的外,也可从结构安全及美观角度出发而进行修补。在满足修补目的的前提下,还必须考虑经济性、明确修补范围及修补规模等。混凝土裂缝的修补方法很多,归纳起来主要有三大类。
3.1充填法
此法适合于修补较宽的裂缝(裂缝宽度大于0.5 mm)。具体做法是沿裂缝处凿u形或v形槽,槽顶宽约10 cm,在槽中充填密封材料。充填材料可用水泥砂浆、环氧砂浆、弹性环氧砂浆、聚合物水泥砂浆等[2]。如果钢筋混凝土结构中钢筋已经锈蚀,则将混凝土凿除到能够充分处理已经生锈的钢筋部分,将钢筋除锈。然后进行防锈处理,再在槽中充填聚合物水泥砂浆或环氧树脂砂浆等材料。对于活缝,沿裂缝走向开一个u形槽,槽底垫一层与混凝土不粘的材料,再填充弹性嵌缝材料,使其与槽两侧粘结。这样嵌缝材料沿槽的整个宽度可自由变形,裂缝发生张拉变形时,不会把嵌缝材料拉开。
3.2注入法
注入法分为压力注入法与真空吸入法2种[3]。压力灌浆法适用于较深较细的裂缝,而真空注入法是利用真空泵使缝内形成真空,将浆材吸入缝内,该法适用于各种表面裂缝的修补。灌浆材料有水泥浆材、普通环氧浆材、弹性环氧浆材等。
3.3表面覆盖法
这是一种在微细裂缝(一般宽度小于0.2 mm)的表面上涂膜,以提高其防水性及耐久性为目的的修补方法,分为涂覆裂缝部分及全部涂覆2种方法。这种方法的缺点是修补工作无法深入到裂缝内部,对延伸裂缝难以控制其变化。表面覆盖法所用材料视修补目的及其建筑物所处环境不同而异,通常采用弹性涂膜防水材料、聚合物水泥膏、聚合物薄膜等。施工时,首先用钢丝刷子将混凝土表面打毛、清除表面附着物,用水冲洗干净后充分干燥,然后用树脂充填混凝土表面的气孔,再用修补材料涂覆表面[4]。
4工程实例
4.1工程简况
辽宁省营口市某地河道整治工程在2008年6月开始新建一座橡胶坝工程,在底板(设计底板厚为1 m)混凝土拆模的时候发现立面顺钢筋方向产生了长约0.5 m,宽度约为0.3 mm的裂缝,而在刚浇筑完4~5 h后底板表面产生了多处网状裂缝,宽度约为0.1 mm,且表面有白色物体浸出。
经有关技术人员对现场情况深入了解,以及相关检测人员对当天现场水泥、骨料、拌和用水等原材料的取样分析后,发现骨料中的sio2超标(达到1.5%),且浇筑完混凝土后未及时采取降温措施,导致裂缝的产生。
4.2处理方法
根据实际情况研究决定采用丙乳砂浆作充填材料进行修补。这种材料具有良好的粘结性能,抗裂、防水、防氯离子渗透、防腐、抗冻、耐磨。
(1)混凝土基底处理。为了使丙乳砂浆和基底混凝土能很好地粘结,混凝土的表面处理至关重要。该工程采用钢丝刷刷除表面浮层污物,特殊部位采用钢钎打毛,然后用清水冲洗、润湿,使混凝土基底处于面干饱和状态。
(2)丙乳砂浆配制。按照配合比称料,分别堆放。先将丙乳混合均匀,水泥和砂混合均匀后倒入拌和盘中,然后将混合液慢慢倒入水泥砂浆混合物中人工拌和均匀。一次拌和量控制在10 kg为宜。水灰比在满足和易性要求的前提下尽量选用小水灰比。
(3)人工抹压。为保证施工质量先用丙乳净浆打底,再抹压砂浆。厚度控制在5 mm左右,要求砂浆层密实,表面平整光滑。
(4)养护。丙乳砂浆抹压后约4 h便产生终凝,此时用农用喷雾器进行喷雾养护。养护1 d后再用毛刷在丙乳砂浆面层上刷一道丙乳净浆。要求涂匀、密封,待净浆产生终凝结硬后再继续喷雾养护。养护标准:砂浆面层始终保持潮湿状态,养护时间为7 d。
经过以上对底板混凝土裂缝的处理,橡胶坝工程于2008年10月正式启动运行,运行效果良好。
5参考文献
[1] 赵立云,董伟,胥姗姗.水工混凝土裂缝成因及控制[j].山西建筑,2010(9):162-163.
[2] 张鹏飞,覃巫黄.水工混凝土裂缝的成因及防治[j].珠江水运,2009(9):55-57.
关键词: 混凝土; 裂缝; 原因; 浇筑;控制;修补
中图分类号:TU37文献标识码: A
Pick to: surface cracks in cast-in-situ concrete and is one of the quality common fault in architectural engineering. Due to the cracks in a certain degree will affect the structure of strength, stiffness, permeability resistance and durability, the construction of concrete cracks, mainly in the construction of concrete temperature difference between inside and outside and solidification shrinkage of concrete caused by tensile stress is produced. The main form of cast-in-situ concrete surface crack, there are two kinds of surface crack and through crack. According to the years of cast-in-situ concrete surface cracks causes were analyzed, and the prevention from the aspects of construction, and put forward the control measure of cast-in-situ concrete surface crack occurred and surface crack with some experiences, for your reference.
Keywords: concrete; Fracture; The reason; Casting; Control; repair
混凝土因其抗压强度高,可浇注成各种形状,并且耐火性好,不易风化,养护费用低,成为当今建筑结构中使用最广泛的建筑材料之一。而随着商品混凝土的诞生,由于其施工方便快捷,性能稳定,质量可靠,劳动强度低,生产效率高,同时又可减少污染,保护环境等综合优点,更加得到广泛应用。
从事建筑的技术人员都知道,普通钢筋混凝土构件基本上都是带裂缝工作的,有些裂缝很细,甚至肉眼看不见,一般对结构的使用和安全无大害,但有些裂缝在使用荷载或外界环境的物理及化学因素作用下,会引起混凝土碳化、保护层剥落及钢筋锈蚀,使钢筋混凝土强度和刚度受到削弱,耐久性降低,甚至危害结构的正常使用,必须加以控制, 因此研究商品混凝土裂缝产生的原因及预防措施是非常重要而迫切的。
1.混凝土裂缝类型及成因
实际上,钢筋混凝土结构裂缝的成因复杂而繁多,甚至多种因素互相影响,但每一条裂缝均有其产生的一种或几种原因,其中最常见的是混凝土早期裂缝,混凝土早期裂缝有以下几种:
1)沉塑裂缝
此类裂缝产生的主要原因是由于混凝土骨料沉降时受到阻碍(如钢筋)而产生的。这种裂缝大多出现在混凝土浇注后0.5小时至3小时之间,混凝土尚处在塑性状态,混凝土抹面后就会产生,沿着梁及板上面钢筋的走向出现,主要是混凝土塌落度大、沉陷过多所致。另外在施工过程中如果模板支架强度、刚度不足,造成模板沉陷、位移也会出现此类裂缝。
2)收缩裂缝
这类裂缝多在表面出现,形状不规则、长短宽窄不一、呈龟裂状,深度一般不超过50mm。此类裂缝产生的主要原因是混凝土浇筑后,在塑性状态时表面水分蒸发过快造成的,主要是混凝土浇注后表面没有及时覆盖、养护,特别是平板结构在炎热或大风天气中,混凝土表面水分蒸发过快,或者是基础、模板吸水过快,以及混凝土本身的水化热高等原因造成混凝土产生收缩,此时混凝土强度很低,不能抵抗这种变形应力而导致开裂。混凝土中蒸发水分的速度越快,塑性收缩裂缝越容易产生,而商品混凝土由于为了满足可泵性、流动性、出机时混凝土的塌落度比普通混凝土大很多,所以其水分特别容易散失,表面容易形成裂缝。
3)温度应力裂缝
此类裂缝产生的主要原因是由于混凝土浇筑后,聚积在内部的水泥水化热不易散发,造成混凝土的内部温度升高,而混凝土表面散热较快,这样形成较大的内外温差,使混凝土内部产生压应力,表面产生拉应力。如果在混凝土表面附近存在较大的温度梯度,就会引起较大的表面拉应力,此时混凝土的龄期很短,抗拉强度很低,如果温差产生的表面拉应力,超过此时的混凝土极限抗拉强度,就会在混凝土表面产生表面裂缝。这种裂缝一般产生很早,多呈不规则状态,深度较浅,属表面性质。表面裂缝易产生应力集中,能促使裂缝进一步开展。
4)施工工艺质量引起的裂缝
在钢筋混凝土结构浇注过程中,若施工工艺不合理,也可能产生各种形式的裂缝,比较典型且常见的如下:
①混凝土保护层厚度不符合要求 ,混凝土的保护层厚度是根据混凝土所处的环境而定,对于室内正常环境下板和墙的保护层厚度为15MM,梁和柱的保护层厚度为25MM;对于露天或室内高湿度环境的板、墙和梁、柱的保护层厚度分别为25MM、35MM。如果钢筋混凝土保护层过厚超过设计要求,或乱踩绑扎的上层钢筋,使承受负弯矩的钢筋保护层加厚,导致构件的有效高度减小,容易造成与受力钢筋垂直方向的裂缝。
②混凝土浇注过快,混凝土震捣不密实、不均匀,出现蜂窝、麻面、空洞,导致荷载作用下裂缝的起源点。混凝土流动性较低在硬化前因混凝土振捣不足,硬化后沉实过大,混凝土在完成终凝时,由于水泥的水化作用体积将收缩,容易在浇注数小时后发生裂缝,属于塑性收缩裂缝。
③混凝土表面抹面过早,目前普遍使用预拌混凝土,要完成混凝土的输送,一般混凝土的塌落度较大,为了改善混凝土的工艺性能预拌混凝土中掺有复合材料,由于某些操作人员不掌握预拌混凝土的终凝时间,不按要求施工,混凝土表面容易产生不规则的干缩裂缝。
④混凝土搅拌、运输时间过长,水分蒸发过多,引起混凝土塌落度过低,使得在混凝土表面出现不规则的收缩裂缝。
⑤用泵送混凝土施工时,为保证混凝土的流动性,增加水和水泥用量,或因其它原因加大了水灰比,导致混凝土凝结硬化时收缩量增加,混凝土表面出现不规则裂缝。
⑥混凝土分层或分段浇注时,接头部位处理不好,易在新、旧混凝土和施工缝之间出现裂缝。
⑦混凝土养护不符合规范要求,混凝土的早期养护不但能使强度增长,而且能防止表面失水而发生裂缝。施工单位往往是为了抢赶进度,忽视了混凝土的早期养护,正是由于对混凝土养护不好,表面水分蒸发过快,致使成型后的混凝土产生永久性的表面裂缝。另外,混凝土早期受冻,也会使构件表面出现裂纹、局部剥落,或脱模后出现空鼓现象。
⑧施工时模板刚度不足,在浇注混凝土时,支模架、模板变形,产生与模板变形一致的裂缝。另外拆模过早,混凝土强度不足,使得构件在自重或施工荷载作用下产生裂缝。
2. 裂缝的防治措施
2.1处理好各工种的合理穿插
施工工艺上,做到在钢筋绑扎完后,按规范和设计要求设置垫块,上部面筋设置支撑脚筋减少人为踩踏。在浇捣混凝土时有专人负责混凝土的保护层厚度,使混凝土保护层厚度处在有效范围之中。
2.2沉降裂缝预防措施
①在满足泵送和施工的前提下尽可能减小混凝土塌落度;
②防止混凝土离析,搅拌运输卸料前先高速运转2030秒,然后反转卸料;
③确保支模架有足够的刚度的强度,防止模板变形,混凝土浇捣时不能漏振、过振,使混凝土离析分层,保证混凝土的密实性;
④施工过程中严禁随意加水。
2.3收缩裂缝预防措施
①施工单位在浇注混凝土后要及时覆盖养护,增加环境湿度;
②混凝土在满足可泵性、和易性的前提下尽量减小塌落度、降低砂率、严格控制骨料的含泥量。
③做好二次抹面及养护,在混凝土浇筑成形后,混凝土表面的抹面工作应进行二次抹面,即混凝土在终凝前再进行一次抹面,这对消除混凝土表面裂缝至关重要,应及时覆盖避免早期失水。良好的早期(7天)养护,不仅对混凝土强度,而且对防止混凝土表面裂缝的产生也至关重要。由于养护水的渗入使混凝土中未水化的水泥颗粒继续水化,使其具有良好的裂缝自愈能力。
3. 裂缝的修补处理
尽管我们在施工中采取了一些预防措施,但混凝土终究避免不了裂缝这种缺陷存在,根据以往的施工经验,处理裂缝的做法是根据构件的使用部位和裂缝宽度及深度来处理。
首先要明确处理的目的,编制专项方案,一般现浇混凝土表面裂缝的处理方法分为表面封闭处理和结构补强处理。修补前,应卸掉一切可卸荷载,然后进行修补。裂缝宽度在5毫米以上,采用高强水泥砂浆灌注;裂缝宽度在0.1-5毫米,采用专用化学裂缝灌注胶以低压慢注射为主,固化打磨修饰平整;裂缝宽度小于等于0.1毫米,采用封缝胶表面封闭。对承受荷重较大部位,裂缝缝内处理后,混凝土表面可采用碳纤维布CFRP粘贴。由于碳纤维布具有高强度,高弹性模量,重量轻,耐高温,耐酸碱腐蚀,无毒,无味,不易燃易爆等性能,适用于混凝土表面加固。
论文摘要:混凝土结构被广泛应用于多种工程,解决开裂问题是决定混凝土结构是否能够满足使用需求和耐久性的关键。
0引言
混凝土是一种由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而成的非均质脆性材料。由于混凝土施工、本身变形和约束等一系列问题,使混凝土裂缝成了土木、水利、桥梁、隧道等工程中最常见的工程病害。轻者使内部的钢筋等材料产生腐蚀,降低钢筋混凝土材料的承载能力、耐久性等,严重的将威胁到人民的生命、财产。出现混凝土裂缝的原因从微观上看,混凝土是由水泥、砂、石、空气、水组成的多相结合体,由于混凝土的组成材料、微观构造以及所收外界影响的不同,混凝土裂缝产生的原因也有很多种。
1混凝土结构的裂缝依其形成可分为以下三类
1.1静止裂缝系指形态、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,而与其它因素无关。
1.2活动裂缝系指其宽度不能保持稳定,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,应先消除其成因,并观察一段时间,确认已稳定后,再依静止裂缝的处理方法修补;若无法完全消除其成因,则应使用具有足够柔韧性的材料进行修补。
1.3尚在发展的裂缝系指长度、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,方可进行修复或加固。
混凝土裂缝修补前,应对其成因进行研究,若是由于承载能力不足引起的裂缝,除应选择相应的方法进行修补外,尚应选用适当的加固方法进行加固。
2修补设计
修补设计原则上应根据第四章是否需要修补及补强加固的判定结果,进行恢复己开裂结构件的机能及耐久性的设计,更重要的是要选择适当的修补材料、修补工法以及在选择修补时间的基础上进行修补设计。进行修补设计时,应考虑如下事项:①根据是否需要修补的判断结果,设定修补范围及规模,还应按需要再度调查现场。②掌握开裂原因、开裂状况(裂缝宽度、深度及型式等),建筑物的重要性及环境条件(一般环境、工厂地区、盐类环境、温泉地带、寒冷地带及特殊用途)。③为了明确规定修补目的及恢复目标,考虑环境条件,选定最适于修补的修补材料、修补工法及修补时间。选择修补工法,可按开裂现场及开裂原因决定。另外,当构筑物处于盐类等苛刻环境时,应选择比普通环境条件高一个等级的材料及工法。如有可能,裂缝最好在稳定后再作修补;对随环境条件变化的温度裂缝,则宜在裂缝最宽时处理。
混凝土建筑物及构件的修补恢复目标将视竣工时的初期性能、建筑物的耐用年限、开裂原因、劣化程度及劣化范围等而异,另外,保修年限也不尽相同。通常,可将修补恢复目标分成如下三个阶段:①恢复到与健全构件同等性能。②恢复到不妨碍使用的程度。③恢复到能够确保人身安全的程度。一般针对以确保人身安全而进行的应急修补工程。④必须充分研究修补作业所必要的机械材料、脚手架及工程现场对周围人群的安全保障。
3修补方法
3.1表面修补法①利用混凝土表层微细独立裂缝(裂缝宽度ω≤0.2mm)或网状裂纹的毛细作用吸收修补胶液,封闭裂缝通道。对楼板和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。常用的方法为涂覆法,增加整体面层,压抹环氧胶泥,环氧浆液粘玻璃丝布,表面缝合等。②涂覆法:混凝土表面出现数量较多的表面裂缝时,采用手工或机械喷涂方法,将修补材料涂覆于混凝土表面,起到表面封闭作用。涂膜厚度在0.3~2.5mm之间,厚度大者适应裂缝变化能力强。选用修补材料时应考虑使用条件(室内、室外、环境温湿度变化,介质腐蚀情况)以及裂缝活动情况等,例如,要求耐磨的地坪可选用环氧沥青涂料,聚氨酷涂料,聚氨酷沥青涂料等刚性涂料,不稳定的裂缝修补可选用聚氨酷弹性体,橡胶型丙烯酸酷涂料等弹性涂料。③增加整体面层:混凝土表面裂缝数量较多,分布面较广时,常采用增加一层水泥砂浆或细石混凝土整体面层的方法处理。多数情况下,整体面层内应配置双向钢丝网。有条件时,宜采用喷射法施工水泥砂浆或混凝土整体面层。3.2局部修复法①充填法用钢钎、风镐或高速转动的切割圆盘将裂缝扩大,最终凿成V形或梯形槽,分层压抹环氧砂浆、或水泥砂浆、或聚氯乙烯胶泥、或沥青油膏等材料封闭裂缝。其中V形槽适用于一般裂缝修补;梯形槽用于渗水裂缝修补;环氧砂浆适用于有结构强度要求的修补;聚氯乙烯胶泥和沥青油膏仅适用于防渗漏的修补。②预应力法用钻机在构件上钻孔,注意避开钢筋,然后穿入螺栓(预应力钢筋),施加预应力拧紧螺帽,使裂缝减小或闭合。如条件许可时,成孔的方向应与裂缝方向垂直,钻孔方向不与裂缝垂直时,宜采用双向施加预应力。③部分凿除重新浇筑混凝土对于钢筋混凝土预制梁等构件,由于运输、堆放、吊装不当而造成裂缝的事故时有发生。这类裂缝有时可采用凿除裂缝附近的混凝土,清洗、充分湿润后,浇筑强度高一等级的混凝土,养护到规定强度的修补方法。修补后的构件仍可使用在工程上。用这种方法修补己断裂的构件应特别慎重。此外,修补前应检查钢筋的实际应力和变形状况。修补混凝土宜用微膨胀型。修复工作必须十分仔细认真,否则新老混凝土结合不良将导致失败。
3.3灌浆法将水泥或化学浆液灌入混凝土缝内,使其扩散,固化。固化后的浆液具有较高的粘结强度,与混凝土能较好地粘结,从而增强了构件的整体性,使构件恢复使用功能,提高耐久性,达到堵漏防锈补强的目的。用于结构修补的化学浆液主要有两类:一类是环氧树脂浆;另一类是甲基丙烯酸甲酷液(简称甲凝液)。用于防渗堵漏的化学浆液主要有:水玻璃、丙烯酞胺、聚氨酷、丙烯酸盐等。这些不溶物可充填缝隙,使之不透水并增加强度。
3.4低压慢注修补法(注射法)以一定的压力将修补胶液注入裂缝腔内;此法适用于处理0.2<ω<1.5mm静止的独立裂缝、贯穿性裂缝以及蜂窝状局部缺陷。可使用JN-L低粘度灌缝胶及JN-F封口胶。
3.5压力注浆法在一定时间内,以较高压力(按注浆料产品说明书确定)将灌注材料压入裂缝腔内;此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。可使用JN-J或HPG两种水泥基改性材料,也可使用JN-M结构灌注胶。
3.6填充密封法在构件表面沿裂缝走向骑缝凿出U形或V形沟槽,然后用改性环氧树脂或弹性填缝材料填充,必要时以纤维复合材料封闭其表面;此法适用于处理ω>0.5mm的活动裂缝和静止裂缝。可使用JN-XF裂缝封闭胶或JN-LE弹性灌缝胶。
民用建筑混凝土结构裂缝修补工法多种多样,但我们不能只知其一、只用其一,而应牢牢掌握每一种方法,以一变应万变,做到根据不同情况采取不同方法,切实从每一个环节入手,做好过程控制,完善施工手段,确保施工质量,尽量实现修补最优。
参考文献:
关键词:钢筋混凝土桥梁梁体裂缝维修方法
在钢筋混凝土、部分预应力混凝土甚至全预应力混凝土桥梁中都有出现裂缝的可能,采取一定的设计和施工措施,许多裂缝是可以克服和控制的。通过对各种混凝土桥梁裂缝产生原因进行分析,提出了克服和控制裂缝的措施,以便设计和施工过程中参考。
1.钢筋混凝土粱桥的常见裂缝
1.1网状裂缝,网状裂缝发生在各种跨度的梁上,这种裂缝细小,宽度约为0.03~0.05mm,用手触及有凸起感觉,它无固定规律 网状裂缝多为混凝土收缩所引起的表面龟裂。
l.2下缘受拉区的裂缝这种裂缝多发生于梁跨中部,梁跨度越大,裂缝越多,它自下翼缘向上发展,至翼缘与粱肋相接处,裂缝间距约O.1~O.2m,宽度约为0.03~0.04mm。对跨度
1.3腹板上的竖向裂缝,腹板上的竖向裂缝为最常见也是较为严重的一种裂缝,当跨径>12m时,其裂缝多处于薄腹部分,在粱的半商线附近裂缝宽度较大, 一般在0.15~0.3 mm。当粱跨径
1.4腹板上的斜向裂缝,腹板上的斜向裂缝足钢筋混凝土梁中出现最多的一种裂缝,且多在跨中两侧,离跨中越远倾斜角越大,反之较小,倾角约在l5o~45o之间,第一道裂缝多出现在距支座0.5~1.0m处,裂缝宽度-+般在0.3mm以F 它系设计上的缺陷,上拉应力较计算大,混凝土能负担而导致产生裂缝,施工质量不良又会加速裂缝的生和发展。
1.5运粱不当引起的上部裂缝,运送粱时支承点没有放在粱的两端吊点上,而是偏向跨中,使支承点处上部出现负弯矩,而引起开裂。
1.6梁端上部裂缝, 由于墩台产生不均匀沉降,而形成梁端局部支承压力增大,产生局部应力所致。裂缝由下往上开裂,严重者宽度可达0.3 mm以上。
1.7梁侧水平裂缝,这为近似水半方向的层裂缝,它多为施工不当引起,分层灌筑,间隔时间太长。
1.8梁底纵向裂缝,它是沿下冀缘主筋方向的裂缝,这种裂缝是由混凝七保护层过薄,或掺入氯盐等速凝剂所造成。
2 裂缝的修补方法
2.1 表面封闭修补法
a 表面涂抹法
通常是在混凝土表面沿宽度较小的裂缝涂抹树脂保护膜,在裂缝宽度有可能变动时,可采用具有跟踪性的焦油环氧树脂等材料。在裂缝多而且密集或者混凝土老化、砂浆离析的结构物上也可大面积涂抹保护膜。
b“v”形或“u”形槽口充填修补法
在用上述表面涂抹处理不能充分修补的情况下,可采用此方法:在混凝土表面沿裂缝凿出“v”形或“U”形槽口。然后用树脂砂浆充填修补。填补前要用钢丝刷清除凿后已浮动的混凝土碎片,必要时可先上底层涂料,然后填塞树脂砂浆。
c 凿深槽嵌补法
先沿裂缝凿一条深槽,槽形根据裂缝位置和填补材料而定,然后在槽内嵌补各种黏结材料,如环氧砂浆、沥青、甲凝等。
d 表面啧浆法
在经凿毛处理的裂缝表面,喷射一层密实而且强度高的水泥砂浆保护层来封闭裂缝的一种修补方法。根据裂缝的部位、性质和修补要求与条件,可采用无筋素喷浆,或挂网喷浆结合凿槽嵌补等修补方法。
e 打箍加固封闭法
当钢筋混凝土产生主应力裂缝时,可采用在裂缝处加箍使裂缝封闭的方法。箍可用扁钢焊成或圆钢制成,可以直箍也可以斜箍。其方向应和裂缝方向垂直。箍与梁的上下面接触处可垫以角钢或钢板。角钢或钢板面积及箍的横截面积,按修补加固部位主应力的大小、箍的安全应力及混凝土的抗压强度通过计算确定。
2.2 压力灌浆法修补裂缝
先将结构物的裂缝或孔隙与外界封闭,仅留出进浆口及排气孔,然后将配制的较低黏度的浆液通过压浆泵以一定的压力将浆液压人缝隙内并使其扩散、胶凝固化。以达到恢复整体性、强度、耐久性及抗渗性的目的。
a 水泥灌浆修补法
实施灌浆前应对修补部位裂缝再仔细检查一遍,以确定修补数量、范围、钻孔眼位置及浆液数量。灌浆―般采用不低于42。5级的普通硅酸盐水泥,灌浆压力一般为4.05×105 Pa~6.08×105 Pa,浆液浓度一般不小于1.6:1(水与水泥的质量比)。灌浆加压设备,在工程量较大时宜采用灌浆机、灌(压)浆泵,也可采用风泵加压。工程量不大时可用手压泵施工,工程量特小时,可采用类似打气简等工具改制成的注射器施工。
b 化学灌浆法修补裂缝
灌浆材料应具备黏结强度高、可灌性好等基本要求。一般常采用环氧和甲凝2类材料。环氧灌浆是以环氧树脂为主体,它的黏结力强、稳定性好、收缩小、耐腐蚀及机械强度高,裂缝宽度在0.1 mm以上时采用环氧灌浆。甲凝灌浆是以甲基丙烯酸甲酯为主体,它具有黏度低、可灌性好、抗拉强度高等特点,常用于修补裂缝宽度在0.1 mm以下的细裂缝。
灌浆一般采用纯压法灌浆。对于细小裂缝浆液需要较长的胶凝时间,常采用单液法灌浆,此时将所用的浆液在泵前混在一起,用灌浆机进行灌注,对于较宽的裂缝,要求浆液胶凝时间较短,常采用双液法灌浆。灌浆可采用单孔或群孔同时灌浆,但必须留有一定数量的排气孔。当在长裂缝上同时布有几个灌浆孔时。可按裂缝的深浅由下而上的顺序进行灌浆。当用灌浆泵进行灌浆时,压力一般由小至大逐步升高,达到设计压力后,再保持压力稳定,直至灌浆达到一定要求再将阻塞器上的进浆管阀门关闭,以使裂缝内浆液在受压状态下胶凝固结。
灌浆完毕待浆液聚合固化后,即可将灌浆嘴一一拆除.并用环氧胶泥抹平;最后对每一道裂缝表面再刷一层环氧树脂水泥浆,确保封闭严实,并使其颜色与混凝土结构尽量保持一致。
2.3 粘贴钢板法
将整个钢板黏贴于待修补的裂缝位置上,使其与原有的混凝土成为整体,从而提高对活载的抵抗力。用于粘贴的钢板厚度一般为4.5 mm~6 mm,而混凝土与钢板的黏结剂一般采用环氧基液黏结剂。
a 注入法黏贴钢板
在混凝土表面与钢板之间加垫块等使两者之间保持一定空隙,并用环氧树脂胶泥封闭四周,而后从注入口注入环氧树脂。同时排出空隙中的空气。由于是从一方注入因而容易残留气泡,施工时一般用木槌随时敲打钢板来确定是否灌实。
b 压黏法粘贴钢板
在混凝土表面及钢板表面各涂上1 mm~2 mm厚的环氧树脂,然后利用已固定在混凝土中的锚杆把钢板压紧在混凝土面上,随着环氧树脂被挤出,黏贴面之间的空气也被排出。用这种方法一般不会残留气泡,黏结效果也好,此法适用于混凝土表面平整的场合。
3 结 语
随着我国公路桥梁事业的发展和裂缝开展机理的进一步研究,影响因素逐渐量化。随着结构计算理论的发展和计算软件的应用,大部分因素对混凝土裂缝的影响能够较准确的计算出来,采取适当的措施可以预防和控制裂缝开展。实践证明其效果经济、简便。
参考文献:
[1]刘效尧.桥梁损伤诊断[M].北京:人民交通出版社,2002.
[2]徐彝。《桥梁检测与维修加固百问》,人民交通出版社,2002年6月第一版P139―144页.
关键词:危害;裂缝;质量;修补
1 引 言
在混凝土工程中,裂缝通常是由于以下因素产生:混凝土内部应力或外部荷载的作用、温差、干缩变化等。可以说在桥梁的混凝土结构以及其他混凝土构件中,裂缝是普遍存在的,有一种说法是,几乎所有的混凝土构件都是带裂缝工作的。但按照规范的规定,裂缝宽度小于或等于0.05mm的部分,对结构的安全及使用是不会构成大危害的,允许其存在;对于宽度大于0.05mm的较大大裂缝应严格控制,在施工工作应尽可能控制其数量及宽度,尤其是处于腐蚀环境中的混凝土结构,更应该控制裂缝。
2 桥梁混凝土工程中常见裂缝的类型、产因及危害:
尽管在桥梁混凝土结构中,结构及构件所产生裂缝的形态各异,但总结大量出现裂缝的工程实例可发现,裂缝的产生有其主导的原因,按照裂缝产生的原因不同,常见裂缝可分为:沉缩裂缝、干缩裂缝、温度裂缝、化学作用裂缝、应力裂缝及施工因素裂缝等六大类。下面逐一说明。
2.1沉缩裂缝产因:混凝土浇筑完成1-3小时内,随泌水而沉降或随混凝土塑性收缩产生的裂缝。混凝土浇筑高度越大,浇注速度越快,沉陷量越大;水泥用量越大、水灰比越高,塑性收缩裂缝量越大。使得钢筋的混凝土保护层厚度减少,保护层难以起到保护钢筋的作用。
2.2干缩裂缝产因:当混凝土浇筑完成后,大概4个小时时,在混凝土结构或者构件的表面,出现不规则形状、互不连贯、长短不一的裂缝。轻度的干缩裂缝会影响混凝土外观质量,重度干缩裂缝则会使混凝土保护层厚度减少,保护层难以起到保护钢筋的作用。
2.3温度裂缝产因:表层次的温度裂缝,很多情况下是温差过大所引起的;深层次的或贯穿型的温度裂缝,多数情况下是由于结构性温差值过大,同时受到外界约束力的约束所致。表层温度裂缝的危害较小,主要影响混凝土工程的外观质量;而相对来讲,深层次、贯穿型温度裂缝则会引起表层脱落、破坏结构整体性、加速钢筋锈蚀、降低混凝土的抗冻性及耐久性等严重后果。
2.4化学作用裂缝产因:钢筋锈蚀引起裂缝,由于钢筋锈蚀物氢氧化铁体积比原来增长约2-4倍,周围混凝土受到增加的膨胀应力。碱―骨料反应一起裂缝,混凝土中碱与化学物质反应,产生较大的内力。
化学作用裂缝危害:使得保护层剥离、脱落;可使混凝土沿着钢筋方向出现裂缝。
2.5应力裂缝产因:在混凝土桥梁的使用过程中,会受到常规静、动荷载及次应力的作用,这些荷载会引起应力裂缝。所产生裂缝与主筋方向垂直。
应力裂缝危害:不同的荷载类型会造成不同的应力裂缝,且在受拉区、受剪区或振动严重部位易出现裂缝,严重的会出现结构破坏的前兆,应注意观察。
2.6施工因素裂缝产因:在浇筑混凝土的构件、支模、支撑、运输、吊装及堆放等施工工艺中,常常发生由于施工人员没有按照规范做法处理问题,造成混凝土构件出现不同程度的裂缝。
施工因素裂缝危害:水平混凝土构件产生的裂缝,表层次的裂缝会使混凝土中钢筋加快锈蚀,深层次的裂缝还会使构件承载力下降;竖直混凝土构件(桥墩、桥台)产生的裂缝,会严重影响桥梁质量,破坏结构整体性,甚至危及桥梁的整体稳定及安全。
3裂缝修补要求及规定
对于混凝土工程中出现的裂缝应按照严重程度的不同,予以差别对待。当裂缝宽度小于规范所规定宽度时(常规裂缝
3.1裂缝修补材料及要求:裂缝修补材料分为两种,化学灌浆材料及水泥浆材料。
化学灌浆材料大多采用环氧树脂及甲基丙烯酸脂类材料,要求其浆液的黏度小、可灌性好,硬化后收缩性小,抗渗性好,抗压、抗拉强度高,粘结强度高。
水泥浆、水泥砂浆在使用前,应先进行试配,并且砂浆抗压、抗拉及抗弯强度应满足相关规范要求。
3.2裂缝补救方法及规定:按照裂缝的状态不同,在补救中将裂缝分为,静止裂缝和活动裂缝。
静止裂缝修补方法及规定:裂缝宽度小于0.3mm时,浅层则用环氧树脂浆液或水泥浆液做表面封闭,深层则用甲基丙烯酸脂类浆液或低粘度环氧树脂浆液进行浇灌;裂缝宽度大于等于0.3mm且小于0.1mm时,采用环氧树脂浆液灌注;裂缝宽度大于1.0mm时,应在修补前,在裂缝处表面刷涂一层水泥浆界面剂,并用微膨胀水泥砂浆液进行修补。
活动裂缝修补办法及规定:相对比静止裂缝的修补,活动裂缝还处于不稳定状态,故应先分析如何能控制裂缝的继续开展,再根据静止裂缝修补方法进行裂缝修补。若活动裂缝难以控制,则应先采取限制结构变形的措施,然后用柔性材料对裂缝进行封闭处理。
4裂缝修补的施工工艺
上述灌浆法修补裂缝的原理是,使裂缝用修补的方法形成一个封闭性空腔,并预留灌注的进出口,然后利用机械设备将灌浆压入缝隙中,并确保缝隙填补密实。按照施工顺序,灌浆工艺分为裂缝处理、埋设灌浆嘴、封缝、密封检查、配制浆液、灌浆、封口及检查。
4.1裂缝处理:根据裂缝大小、宽窄、深浅的不同,裂缝处理方法可分为:表面处理法、凿槽法及钻孔法。其中,表面处理法适用小于0.3mm宽的裂缝;凿槽法适用宽度大于0.3mm的裂缝;钻孔法适用于大体积混凝土或大型结构的深裂缝。
4.2埋设灌浆嘴(盒、管):当裂缝处理方法中采用表面处理法时,用灌浆盒或灌浆嘴;当裂缝处理采用凿槽法时,用灌浆嘴;当采用钻孔法时,相应用灌浆管。
4.3封缝:根据裂缝情况及灌浆的要求不同,封缝分为三种方法。在裂缝处理中,不开槽时,采用环氧树脂胶泥进行封闭;开“V”形槽时,采用水泥砂浆封缝。
4.4密封检查:在裂缝封闭后,应沿裂缝涂一层肥皂水,并从灌浆嘴通入空气,不出现漏气现象即合格。
4.5灌浆:作为修补裂缝的关键工序,灌浆质量一定要严格控制。灌浆时,按规范方法施工,并按顺序逐个灌浆;灌浆结束后,应立即拆除管道,并按相应管道的清洗方法,进行清洗。
4.6封口及检查:当灌浆工作完成后,应用环氧树脂胶泥或掺入水泥的灌浆液,把灌浆嘴处抹平,进行封口;封口结束后,通过压缩空气等方法对灌浆密实度进行检查,发现问题及时补救。
[关键词]钢筋混凝土;裂缝成因;修补方法
中图分类号:TU375 文献标识码:A 文章编号:2306-1499(2014)12-
1.引言
在钢筋混凝土结构的建设和使用过程中,钢筋混凝土结构出现裂缝是一种非常普遍的现象,这不仅对构筑物外观产生较大影响,同时对构筑物的使用功能和耐久性产生影响,严重时对构筑物的安全性构成威胁,甚至于完全丧失其使用功能。目前,裂缝问题引起了人们的广泛关注。因此,探讨钢筋混凝土结构裂缝的产生原因和预防措施及其补救措施是很有必要的。
2.钢筋混凝土裂缝的类型
(1)塑性收缩裂缝。塑性裂缝出现在结构表面,形状不规则且长短不一,这种裂缝大多出现在混凝土浇筑初期。塑性裂缝又称龟裂,严格来说属于干缩裂缝,出现很普遍。(2)混凝土干缩引起的裂缝。在混凝土硬化过程中,产生内部干缩而引起体积变化,当这种体积变化收到约束时,就可能产生干缩裂缝。干缩裂缝处在结构的表面,较细,起走向纵横交错,没有规律性。(3)温度变化引起的裂缝。混凝土具有热胀冷缩的性质,当环境温度发生变化时就会产生温度变形,由此产生附加应力,当这种应力超过混凝土的抗拉强度时就会产生裂缝。(4)荷载作用引起的裂缝。构件承受的不同性质的荷载作用,其裂缝形状也不同,通常裂缝方向大致是与主拉应力的方向正交。结构受载后产生裂缝的因素很多,在施工中和使用中都可能出现裂缝。
3.钢筋混凝土结构裂缝的危害
(1)影响结构承载力和使用安全性。对于受弯构件的楼板,尽管受弯区允许有宽度在一定范围内的裂缝存在,但是裂缝对结构承载力的影响是不可忽视的,尤其是一些使用者在装修时又给地面增加了很多设计者没有考虑的荷载时。(2)影响结构的防水性。具有防水要求部位砼产生裂缝,除了影响结构安全性外,对使用者所带来的最直接的问题是渗漏水的危害,尤其是在没有做防水的部位表现突出。(3)影响结构的耐久性和使用寿命。裂缝对耐久性的影响,最主要的是加速混凝土中性化,使钢筋腐蚀速度变快,并因漏水、渗水,造成发霉、渗斑而使得保护层剥落,而缩短结构物的使用年限。
4.钢筋混凝土裂缝的成因
4.1材料因素
混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌和水及外加剂组成。混凝土所采用质量不合格的材料,可能导致结构出现裂缝。砂石含泥量超过规定,不仅降低混凝土的强度和抗渗性,还会使混凝土干燥时产生不规则的网状裂缝。砂石的级配差,或砂颗粒过细,用这种材料拌制的混凝土常造成侧面裂缝。碱骨料反应,骨料中含有泥性硅化物质与碱性物质相遇,水、硅反应会生成膨胀的胶质,吸水后造成局部膨胀和拉应力,则构件产生爆裂状裂缝,在潮湿的地方较为多见。
4.2施工因素
混凝土是一种人造混合材料,其质量好坏的一个重要标志是成型后混凝土的均匀性和密实程度。因此混凝土的搅拌、运输、浇灌、振实各道工序中的任何缺陷和疏漏,都可能是裂缝产生的直接或间接成因。模板构造不当,漏水、漏浆、支撑刚度不足、支撑的地基下沉、过早拆模等都可能造成混凝土开裂。施工过程中,钢筋表面污染,混凝土保护层太小或太大,浇灌中碰撞钢筋使其移位等都可能引起裂缝。 混凝土养护,特别是早期养护质量与裂缝的关系密切。早期表面干燥或早期内外温差较大更容易产生裂缝。
4.3外界因素
(1)地基沉降。裂缝多为深进或贯穿性的,其位置与沉陷方向一致。较大的沉陷裂缝,往往有一定的错位,裂缝宽度与沉降值成正比。裂缝产生的原因是结构构件落在未经处理的回填土或松软地基上。混凝土浇灌后,因地基侵水引起不均匀沉降而导致裂缝。(2)温度因素。由于混凝土内外温差过大而引起的。例如,混凝土养护期间受寒流侵袭,使混凝土表面急剧降温超过7-10℃就有可能引起混凝土表面裂缝。(3)荷载因素。混凝土具有热胀冷缩的性质,其线膨胀系数一般为1×10-5/°C。当环境温度发生变化时,就会产生温度变形,由此产生附加应力,当这种应力超过混凝土的抗拉强度时,就会产生裂缝。
5.钢筋混凝土裂缝的修补方法
5.1表面处理法
表面修补法是一种简单、常见的修补方法,包括表面涂抹法和表面贴面法。它主要适用于修补稳定裂缝,同时裂缝宽度较细、较浅(宽度小于0.3mm)。当表面裂缝不多时,可在裂缝处用水冲洗,然后涂刷水泥净浆或将混凝土表面清洗干净并干燥后涂刷环氧树脂、沥青、油漆等;当表面有较多裂缝时,可沿裂缝附近用钢丝刷刷干净再用压力水清洗并湿润后,用1:(1~2)水泥砂浆抹平或在表面刷洗干净并干燥后涂抹2~3mm厚的环氧树脂水泥。对于有防水抗渗要求的迎水面,可在混凝土表面刷洗干净并干燥后,粘贴2~3层环氧树脂玻璃或橡胶沥青绵纸等以封闭裂缝。
5.2水泥灌浆法
一般用于大体积混凝土结构的修补,主要施工程序是钻孔、冲洗、止浆、堵漏、埋管、试水、灌浆。
钻孔孔距一般为1m~1.5m,钻孔轴线与裂缝呈30°~40°斜角,孔深应穿过裂缝面0.5m以上,当有两排或两排以上的孔时,宜交错或呈梅花形布置;冲洗在钻孔完毕后进行,其顺序按竖向排列自上而下逐孔冲洗;止浆及堵缝是缝面冲洗干净后,在裂缝表面用水泥砂浆(或环氧胶泥)涂抹;埋管安装前应在外壁裹上旧棉絮并用麻丝缠紧,然后旋入孔中,孔口管壁周围的孔隙用旧棉絮或其他材料塞紧,并用水泥砂浆或硫酸砂浆封堵,防止冒浆或灌浆管从孔口脱出;试水是用0.098MPa~0.196MPa压力水作渗水试验,采用灌浆孔压水、排气孔排水的方法,检查裂缝和管路畅通情况,然后关闭排气孔,检查止浆堵漏效果,并湿润缝面,以利于粘结;灌浆应采用425号以上的普通水泥,灌浆压力一般为0.294MPa~0.491MPa,压浆完毕时浆孔内应充满灰浆,并填入湿净砂,用棒捣实,每条裂缝应按压浆顺序依次进行,当出现大量渗漏情况时,应立即停止泵堵漏,然后继续压浆。
5.3开槽法修补裂缝
该法适合于修补较宽裂缝大于0.5mm,采用环氧树脂:10,聚硫橡胶:3,水泥:12.5,砂:28。首先用人工将晒干筛后的砂、水泥按比例配好搅拌均匀后,将环氧树脂聚硫橡胶也按配比拌匀。然后掺入已拌好的砂、水泥当中,再用人工继续搅拌。最后用少量的丙酮将已拌好的砂浆稀释到适中稠度(约0.4斤丙酮就可以了)。及时将已拌好的改性环氧树脂砂浆用橡胶桶装到已凿好洗净吹干后的混凝土凿槽内进行嵌入。从砂浆开始拌和到嵌入混凝土缝内,一组砂浆的整个施工过程需要30分钟左右完成。嵌入后的砂浆养护即砂浆嵌入缝槽内处理好后两小时以内及时用毛毡、麻袋将聚硫橡胶改性环氧树脂砂浆进行覆盖,待完全初凝后,开始用水养护。
6.结束语
综上所述,混凝土裂缝问题一直严重影响着混凝土的施工质量,在混凝土生产以及施工过程中有针对性地采取预防措施,尽可能采取有效的技术措施控制裂缝,使结构尽量不出现裂缝,或尽量减少裂缝的数量和宽度,特别是避免出现有害裂缝,以确保工程质量
参考文献
关键词:桥梁裂缝 混凝土 桥面板 荷载 材料 桥面铺装 修补措施
1
前言
在桥梁建造与使用过程中,现浇钢筋混凝土结构构件出现裂缝,是非常值得关注的问题。裂缝的发展会使结构物产生异常的内部应力或变形,严重的可能会危及桥梁的结构安全和正常使用。由于桥面板直接受到车轮荷载的影响,一旦开裂容易迅速恶化。因此对桥面板出现的裂缝,更应尽早发现,尽量提前进行适当的处理。
造成桥面板出现裂缝的原因比较复杂,主要受材料、施工、使用环境以及结构设计等方面因素的影响。裂缝的种类繁多,不同的裂缝对桥梁的危害各有轻重。正确地分析裂缝出现的原因,是克服和控制裂缝、保证桥梁正常使用的关键。
2
工程实例
省道S223线K80+780小桥为该二级路改建时新增加的单跨现浇混凝土实心板桥,跨度为1×8米,宽度为8.5米。桥面板厚40厘米,采用柱式桥台,直径为1米,钻孔桩基础,桩径为1.1米,每边各二根。桩基持力层为中风化石英岩。板面板及桥台材料均为C30混凝土,桩基材料为C25混凝土。设计荷载为汽-20、挂-100。
该桥在通车一年后,左侧桥面板距路中线约50cm处出现一道较明显的纵向裂缝,缝宽0.2~0.3mm,局部超过0.3mm,且有继续发展的趋势。
为正确地研究桥面板裂缝产生的原因,必须对桥梁的设计、施工过程及使用环境进行详细地分析,才能采取有效的修补加固措施,确保桥梁的正常使用。
3
桥面板裂缝产生原因分析
3.1 概述
混凝土结构裂缝的成因复杂而繁多,甚至多种因素相互影响,每一条裂缝均有其产生的一种或几种原因。在钢筋混凝土桥面板上所看到的损伤都是由于构造上的或与荷载条件有关的种种原因而造成的。导致钢筋混凝土桥面板裂缝产生的原因,大致可分为以下几类:
3.1.1 作用的常规静、动荷载过大或次应力的产生
在设计计算阶段,计算模型不合理;设计断面不足;结构计算时部分荷载漏算;构造处理不当,钢筋设置偏少或布置错误;设计图纸交代不清等。在施工阶段,不加限制地堆放施工机具、材料;不了解预制结构结构受力特点,随意翻身、起吊、运输、安装;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。在桥梁使用阶段,超出设计载荷的重型车辆频繁过桥;受车辆、船舶的接触、撞击等。以上几种情况都会使桥面板在荷载的作用下发生应力集中而出现微裂缝。这种由常规静、动荷载或次生应力所产生的裂缝称为荷载裂缝。荷载裂缝特征依荷载不同而异呈现不同的特点,其分布规律是沿主拉应力方向开展,其走向与主拉应力方向垂直。这类裂缝多出现在受拉区、受剪区或振动严重部位。
3.1.2 温度变化频繁或温差过大
混凝土具有热胀冷缩的性能,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,当应力超过混凝土抗拉强度时即产生温度裂缝。
3.1.3 混凝土的干缩
在混凝土中,水以结合水、层间水、物理吸附水和毛细水等状态存在。当这些水在混凝土硬化过程中失去时,水泥浆体就会收缩,当收缩受到限制产生收缩应力时,就会产生裂缝。混凝土收缩裂缝的特点是大部分属表面裂缝,裂缝宽度较细,且纵横交错,成龟裂状,形状没有任何规律。桥梁工程中,由于混凝土的干缩所引起的干缩裂缝是最常见的。
3.1.4 地基变形
由于基础竖向不均匀沉降或水平方向位移,使结构中产生附加应力,超出混凝土结构的抗拉能力,导致结构开裂产生裂缝。
3.1.5 施工质量不良
在施工过程中,假如混凝土级配不良或施工工艺不合理、施工质量低劣,造成结构构件强度不足,容易产生纵向的、横向的、斜向的、竖向的、水平的、表面的、深进的和贯穿的各种裂缝。
3.2 病因分析
3.2.1 现场勘测情况
对该小桥进行详细地勘测发现,除了左侧桥面板靠近路中线处的那道纵向裂缝外,桥面板上表面未出现其它裂缝,但在桥面板底部同一位置上却发现存在裂缝,缝宽0.2~0.3mm,也呈纵向布置,由此可判断该裂缝是上下贯通的。对桥面板底部进行细致检查,发现在其它位置还有多条极细微的裂缝,缝宽小于0.1mm,均呈纵向布置。对桥台台帽及锥坡进行检查,未发现有裂缝。
现场交通量正常,但大型货车较多,且时有超载的违章车辆通过。
3.2.2 施工情况
该小桥所使用的混凝土和钢筋各项指标均合格,水泥凝结试验以及掺合料、水、细骨料的试验结果均属正常。施工期间气象条件良好,平均气温24℃,湿度60~85%,混凝土浇灌过程中,天气睛朗,风速较小。桥面板采用整体浇筑,钢筋布设均按图施工,但钢筋搭接恰好处于距路中50cm左右的左侧桥面上。
3.2.3 基础情况
由地质勘察资料分析,该路段地基地质情况较为一致,未有较大的地质差异,且没有软弱地质层;钻孔桩嵌入中风化石英岩。桥台台帽及锥坡没有出现裂缝,因此可排除因地基不均匀沉降所造成的裂缝。
3.2.4 设计情况
根据实际使用荷载进行验算,发现原设计桥面板配筋量为承载力要求的1.5~1.6倍,偏于安全。但设计图纸中,桥面铺装层采用4cm厚的水泥混凝土,厚度偏薄,且未配置构造钢筋。
3.2.5 诊断结论
综上所述,本例中桥面板裂缝不可能是由温差变化、混凝土干缩及基础不均匀沉降所引起。造成桥面板开裂的主要原因,应该是桥面铺装层过薄,导致桥面板局部冲击荷载过大,产生应力集中而出现裂缝。我们知道,桥面铺装即行车道铺装,亦称桥面保护层,它是车轮直接作用的部分。桥面铺装层的作用在于防止车辆轮胎或履带直接磨耗行车道板,保护主梁(桥板)免受雨水侵湿,并对车辆轮重的集中荷载起分布作用,起到联系各主梁(桥板)共同受力的作用。为使铺装层具有足够的强度和良好的整体性,一般在混凝土中铺设直径为4-6mm的钢筋。
本例中,因为桥面铺装层厚度过薄,且未配置构造钢筋,丧失了保护桥面板的作用,使桥面板直接承受车轮荷载的冲击作用。在车轮荷载频繁冲击的板带,由于动荷载的不断作用而发生应力集中,出现纵向微裂缝;当应力反复作用时,裂缝逐步扩展,从而不断减小承受应力作用的有效面积,最终在车轮荷载反复作用达到一定次数后导致破坏,桥面板出现裂缝。在这种情况下,裂缝会迅速扩展,最后上下贯通,使桥面板失去整体性,承载力不断下降,最终导致破坏,危害性较大,必须及时采取有效的修补措施,控制裂缝的发展,增强桥面板的整体性,保证桥梁的正常使用。
转贴于 4 修补措施
根据桥面板裂缝的成因,可采取以下几种修补处理措施。
4.1 桥面铺装层重新铺设
4.1.1 桥面铺装层采用C40防水混凝土,路线中心处厚度为13.6cm,路边缘处厚度为8cm,构造筋采用φ10@120,提高铺装层的整体强度。
4.1.2 严格控制施工质量,桥面板顶面凿毛至露出骨料3~5mm,并用高压气泵或水枪清理干净;严格控制混凝土的配合比和坍落度,使混合料具有良好的和易性;混凝土采用低收缩配方,减少收缩开裂。
4.1.3 为使桥面铺装层与桥面板紧密结合,使桥面铺装层共同参与受力,同时固定桥面铺装钢筋的位置,采用“植筋”的技术。在桥面板上按1m×1m的间距钻孔,孔深大于钢筋锚固长度,孔径略大于钢筋直径,前后排孔的布置成梅花状;用高压气泵将孔清理干净后,灌入调配好的环氧树脂胶液,然后植入Φ18螺纹钢筋,待胶液固化并达到强度后,将植入的钢筋与桥面铺装钢筋牢固焊接后,再浇筑防水混凝土。
4.1.4 凿开桥头搭板,重新调整搭板厚度,并铺设构造钢筋,使其与桥面板及桥两侧路面连接顺畅。
4.2 裂缝的修补
4.2.1 对于桥面板中间带上下贯通的裂缝,其下部采用钢板粘结施工法进行修补。这种施工法是用环氧树脂把钢板粘贴在桥面板混凝土受拉缘的外表面,使其与原桥面形成整体化,在活载的作用下可作为钢筋来使用。本工程采用6mm厚、100mm宽的长条钢板,顺桥方向进行加固。施工时采用液状环氧树脂注入施工法,根据桥面板的平整度,用锚固螺栓预先固定钢板,并使钢板与桥面板表面间保持2~4mm的间隙,然后用腻子状环氧树脂封闭钢板的边缘,再从适当设置在封闭线上及钢板中部的注入口注入环氧树脂,并保持原状使其硬化。
4.2.2 对于桥面板中间带上下贯通的裂缝,其上部采用注入施工法进行处理。沿裂缝7~8cm宽度的范围内,用砂轮机和钢丝刷去混凝土表面的游离石灰和灰尘等,并用洗净剂清洗,然后加压注入具有渗透性和粘着性的环氧树脂,以此来填充混凝土裂缝,提高桥面板的防水性,防止钢筋锈蚀及混凝土老化。
4.2.3 对桥面板下部宽度小于0.2mm的其它裂缝,采用表面处理法进行修补,在混凝土表面沿裂缝涂抹树脂保护膜。施工时先用钢丝刷除去混凝土表面的附着物,再用清水清洗,经充分干燥后,用油灰状树脂填充混凝土表面的凹瘪部分后,再进行必要的涂抹。
【关键词】工业建筑;混凝土结构;裂缝
1 混凝土裂缝原因分析
1.1 材料质量
材料质量问题引起的裂缝较常见的原因是水泥、砂、石等质量不好。若工程上用了这些不合格的材料就会导致“豆腐渣工程”,所以说只有材料的质量关把好了,工程质量才会在根本上得到保证。
1.2 地基变形
在钢筋混凝土结构中,造成开裂主要原因是不均匀沉降。裂缝的大小、形状、方向决定与地基变形的情况,由于地基变形的应力相对较大,使得裂缝一般是贯穿性的。
1.3 施3532艺
施3235艺着重强调以下几点:
(1)水分蒸发、水泥结石和混凝土干缩通常是导致混凝土裂缝的重要原因。
(2)混凝土是一种人造混合材料,其质量好坏的一个重要标志是成型后混凝土的均匀性和密实程度。因此混凝土的搅拌、运输、浇灌、振实各道工序中的任何缺陷和疏漏,都可能使裂缝产生的直接或间接原因。
(3)模板构造不当,漏水、漏浆、支撑刚度不足、支撑的地基下沉、过拆模等都有可能造成混凝土开裂。施工过程中,钢筋表面污染,混凝土保护层太大或太小,浇灌中碰撞钢筋使其移位等都可能引起裂缝。
(4)混凝土养护,特别是早期养护质量与裂缝关系密切。早期表面干燥可使其内外温度较大更容易产生裂缝。
1.4 结构受荷
结构受荷后产生裂缝的因素很多,施工中和使用都可能出现裂缝。而最常见的是钢筋混凝土梁、板等受弯构件,在使用荷载作用下往往出现不同程度的裂缝。普通钢筋混凝土构件在承受了30%-40%的设计荷载,就可能出现裂缝,肉眼一般不能察觉,而构件的极限破坏荷载往往都在设计荷载的1.5倍以上。所以在一般情况下钢筋混凝土构件是允许带裂缝工作的(这类裂缝有的文献称之为无害裂缝)―在钢筋混凝土设计规范中,分别不同情况规定裂缝的最大宽度为0.2~0.3nun。对那些宽度超过规范规定的裂缝,以及不允许开裂的构件上出现裂缝则应认为有害,需加以认真分析,慎重处理。
1.5 设计构造
结构构件断面突变或因开洞、留槽引起应力集中;构造处理不当现浇主梁在搁次梁处如没有设附加箍筋或附加吊筋以及各种结构缝设置不当等因素均容易导致混凝土开裂。
1.6 湿度变形裂缝
普通混凝土在空气中硬结时,体积会发生收缩,由此而在构件内产生拉应力,在早期混凝土强度较低时,混凝土收缩值最大。因此,若构件早期养护不良,极易产生收缩裂缝。这类裂缝,在现浇剪力墙、水池底、壁等工程结构中最为常见。
1.7 徐变裂缝
结构构件在内应力的作用下,除瞬时弹性变形外,其变形值随时间的延长而增加的现象称为徐变变形。据文献记载受弯构件由于徐变变形的作用,其长期变形值可增加2~3倍,因变形量加大而使拉区混凝土承受拉应力,造成裂缝的出现。预应力构件因徐变会产生较大的应力损失,降低了结构的抗裂性能。此类裂缝常见于受弯构件的拉区,其特征与承受荷载出现裂缝相同。
1.8 施工方面
由于施工原因造成裂缝出现的因素很多。如混凝土结构养护不良或养护时间不够;水灰比过大、水泥或外加剂加入量过大;搅拌时间不够、振捣不实;钢筋表面污染、保护层过小或过大;任意留置施工缝且不按规定处理;后期施工扰动前期混凝土;构件内外温差大,未采取有效措施;在不宜施工的气候条件下,勉强施工;冬季施工未采取防冻措施等。
2 混凝土修补工法及特点
2.1 表面修补法
常用的方法为涂覆法,增加整体面层,压抹环氧胶泥,环氧浆液粘玻璃丝布,表面缝合等。
(1)涂覆法:混凝土表面出现数量较多的表面裂缝时,采用手工或机械喷涂方法,将修补材料涂覆于混凝土表面,起到表面封闭作用。涂膜厚度在0.3~2.5mm之间,厚度大者适应裂缝变化能力强。选用修补材料时应考虑使用条件(室内、室外、环境温湿度变化,介质腐蚀情况)以及裂缝活动情况等,例如,要求耐磨的地坪可选用环氧沥青涂料,聚氨酷涂料,聚氨酷沥青涂料等刚性涂料,不稳定的裂缝修补可选用聚氨酷弹性体,橡胶型丙烯酸酷涂料等弹性涂料。
(2)增加整体面层:混凝土表面裂缝数量较多,分布面较广时,常采用增加一层水泥砂浆或细石混凝土整体面层的方法处理。多数情况下,整体面层内应配置双向钢丝网。有条件时,宜采用喷射法施工水泥砂浆或混凝土整体面层。
(3)压抹环氧胶泥:对于数量不多,又不集:缝宽>0.1mm的裂缝可采用此法处理。
(4)环氧浆液粘贴玻璃丝布:一般采用环氧树脂胶料或环氧焦油胶料,粘贴1~2层玻璃丝布。
(5)表面缝合:在裂缝两边钻孔或凿槽,将u形钢筋或金属板放孔或槽中,用环氧树脂砂浆等无收缩型砂浆灌人孔或槽中锚固,以达到缝合裂缝的目的。
2.2 局部修复法
常用的方法有充填法,部分凿除重新浇筑混凝土、预应力法等。
(1)充填法:用钢钎、风镐或高速转动的切割圆盘将裂缝扩大,最终凿成V形或梯形槽,分层压抹环氧砂浆、或水泥砂浆、或聚氯乙烯胶泥、或沥青油膏等材料封闭裂缝。其中v形槽适用于一般裂缝修补;梯形槽用于渗水裂缝修补;环氧砂浆适用于有结构强度要求的修补;聚氯乙烯胶泥和沥青油膏仅适用于防渗漏的修补。
(2)预应力法:用钻机在构件上钻孔,注意避开钢筋,然后穿人螺栓(预应力钢筋),施加预应力拧紧螺帽,使裂缝减小或闭合。如条件许可时,成孔的方向应与裂缝方向垂直,钻孔方向不与裂缝垂直时,宜采用双向施加预应力。
(3)部分凿除重新浇筑混凝土:对于钢筋混凝土预制梁等构件,由于运输、堆放、吊装不当而造成裂缝的事故时有发生。这类裂缝有时可采用凿除裂缝附近的混凝土,清洗、充分湿润后,浇筑强度高一等级的混凝土,养护到规定强度的修补方法。修补后的构件仍可使用在工程上。用这种方法修补已断裂的构件应特别慎重。此外,修补前应检查钢筋的实际应力和变形状况。修补混凝土宜用微膨胀型。修复工作必须十分仔细认真,否则新老混凝土结合不良将导致失败。
2.3 灌浆法
将水泥或化学浆液灌人混凝土缝内,使其扩散,固化。固化后的浆液具有较高的粘结强度,与混凝土能较好地粘结,从而增强了构件的整体性,使构件恢复使用功能,提高耐久性,达到堵漏防锈补强的目的。