淺談建筑混凝土結構裂縫的修補設計與方法

淺談建筑混凝土結構裂縫的修補設計與方法

　　論文關鍵詞：混凝土結構 裂縫 修補設計 修補方法

　　論文摘要：混凝土結構被廣泛應用于多種工程，解決開裂問題是決定混凝土結構是否能夠滿足使用需求和耐久性的關鍵。 
　　0 引言 
　　混凝土是一種由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而成的非均質脆性材料。由于混凝土施工、本身變形和約束等一系列問題，使混凝土裂縫成了土木、水利、橋梁、隧道等工程中最常見的工程病害。輕者使內部的鋼筋等材料產生腐蝕，降低鋼筋混凝土材料的承載能力、耐久性等，嚴重的將威脅到人民的生命、財產。出現混凝土裂縫的原因從微觀上看，混凝土是由水泥、砂、石、空氣、水組成的多相結合體，由于混凝土的組成材料、微觀構造以及所收外界影響的不同，混凝土裂縫產生的原因也有很多種。 
　　
　　1 混凝土結構的裂縫依其形成可分為以下三類 
　　1.1 靜止裂縫 系指形態、尺寸和數量均已穩定不再發展的裂縫。修補時，僅需依裂縫粗細選擇修補材料和方法，而與其它因素無關。 
　　1.2 活動裂縫 系指其寬度不能保持穩定，易隨著結構構件的受力、變形或環境溫、濕度的變化而時張、時閉的裂縫。修補時，應先消除其成因，并觀察一段時間，確認已穩定后，再依靜止裂縫的處理方法修補；若無法完全消除其成因，則應使用具有足夠柔韌性的材料進行修補。 
　　1.3 尚在發展的裂縫 系指長度、寬度或數量尚在發展，但經歷一段時間后將會終止的裂縫。對此類裂縫應待其停止發展后，方可進行修復或加固。 
　　混凝土裂縫修補前，應對其成因進行研究，若是由于承載能力不足引起的裂縫，除應選擇相應的方法進行修補外，尚應選用適當的加固方法進行加固。 
　　
　　2 修補設計 
　　修補設計原則上應根據第四章是否需要修補及補強加固的判定結果，進行恢復己開裂結構件的機能及耐久性的設計，更重要的是要選擇適當的修補材料、修補工法以及在選擇修補時間的基礎上進行修補設計。進行修補設計時，應考慮如下事項：①根據是否需要修補的判斷結果，設定修補范圍及規模，還應按需要再度調查現場。②掌握開裂原因、開裂狀況(裂縫寬度、深度及型式等)，建筑物的重要性及環境條件(一般環境、工廠地區、鹽類環境、溫泉地帶、寒冷地帶及特殊用途)。③為了明確規定修補目的及恢復目標，考慮環境條件，選定最適于修補的修補材料、修補工法及修補時間。選擇修補工法，可按開裂現場及開裂原因決定。另外，當構筑物處于鹽類等苛刻環境時，應選擇比普通環境條件高一個等級的材料及工法。如有可能，裂縫最好在穩定后再作修補;對隨環境條件變化的溫度裂縫，則宜在裂縫最寬時處理。 
　　混凝土建筑物及構件的修補恢復目標將視竣工時的初期性能、建筑物的耐用年限、開裂原因、劣化程度及劣化范圍等而異，另外，保修年限也不盡相同。通常，可將修補恢復目標分成如下三個階段:①恢復到與健全構件同等性能。②恢復到不妨礙使用的程度。③恢復到能夠確保人身安全的程度。一般針對以確保人身安全而進行的應急修補工程。④必須充分研究修補作業所必要的機械材料、腳手架及工程現場對周圍人群的安全保障。
　　3 修補方法 
　　3.1 表面修補法 ①利用混凝土表層微細獨立裂縫（裂縫寬度ω≤0.2mm）或網狀裂紋的毛細作用吸收修補膠液，封閉裂縫通道。對樓板和其它需要防滲的部位，尚應在混凝土表面粘貼纖維復合材料以增強封護作用。常用的方法為涂覆法，增加整體面層，壓抹環氧膠泥，環氧漿液粘玻璃絲布，表面縫合等。②涂覆法:混凝土表面出現數量較多的表面裂縫時，采用手工或機械噴涂方法，將修補材料涂覆于混凝土表面，起到表面封閉作用。涂膜厚度在0.3~2.5mm之間，厚度大者適應裂縫變化能力強。選用修補材料時應考慮使用條件(室內、室外、環境溫濕度變化，介質腐蝕情況)以及裂縫活動情況等，例如，要求耐磨的地坪可選用環氧瀝青涂料，聚氨酷涂料，聚氨酷瀝青涂料等剛性涂料，不穩定的裂縫修補可選用聚氨酷彈性體，橡膠型丙烯酸酷涂料等彈性涂料。③增加整體面層:混凝土表面裂縫數量較多，分布面較廣時，常采用增加一層水泥砂漿或細石混凝土整體面層的方法處理。多數情況下，整體面層內應配置雙向鋼絲網。有條件時，宜采用噴射法施工水泥砂漿或混凝土整體面層。 

　　3.2 局部修復法 ①充填法 用鋼釬、風鎬或高速轉動的切割圓盤將裂縫擴大，最終鑿成V形或梯形槽，分層壓抹環氧砂漿、或水泥砂漿、或聚氯乙烯膠泥、或瀝青油膏等材料封閉裂縫。其中V形槽適用于一般裂縫修補;梯形槽用于滲水裂縫修補;環氧砂漿適用于有結構強度要求的修補;聚氯乙烯膠泥和瀝青油膏僅適用于防滲漏的修補。②預應力法 用鉆機在構件上鉆孔，注意避開鋼筋，然后穿入螺栓(預應力鋼筋)，施加預應力擰緊螺帽，使裂縫減小或閉合。如條件許可時，成孔的方向應與裂縫方向垂直，鉆孔方向不與裂縫垂直時，宜采用雙向施加預應力。③部分鑿除重新澆筑混凝土 對于鋼筋混凝土預制梁等構件，由于運輸、堆放、吊裝不當而造成裂縫的事故時有發生。這類裂縫有時可采用鑿除裂縫附近的混凝土，清洗、充分濕潤后，澆筑強度高一等級的混凝土，養護到規定強度的修補方法。修補后的構件仍可使用在工程上。用這種方法修補己斷裂的構件應特別慎重。此外，修補前應檢查鋼筋的實際應力和變形狀況。修補混凝土宜用微膨脹型。修復工作必須十分仔細認真，否則新老混凝土結合不良將導致失敗。 
　　3.3 灌漿法 將水泥或化學漿液灌入混凝土縫內，使其擴散，固化。固化后的漿液具有較高的粘結強度，與混凝土能較好地粘結，從而增強了構件的整體性，使構件恢復使用功能，提高耐久性，達到堵漏防銹補強的目的。用于結構修補的化學漿液主要有兩類:一類是環氧樹脂漿;另一類是甲基丙烯酸甲酷液(簡稱甲凝液)。用于防滲堵漏的化學漿液主要有:水玻璃、丙烯酞胺、聚氨酷、丙烯酸鹽等。這些不溶物可充填縫隙，使之不透水并增加強度。 
　　3.4 低壓慢注修補法(注射法) 以一定的壓力將修補膠液注入裂縫腔內；此法適用于處理0.2<ω<1.5mm靜止的獨立裂縫、貫穿性裂縫以及蜂窩狀局部缺陷。可使用JN-L低粘度灌縫膠及JN-F封口膠。 
　　3.5 壓力注漿法 在一定時間內，以較高壓力（按注漿料產品說明書確定）將灌注材料壓入裂縫腔內；此法適用于處理大型結構貫穿性裂縫、大體積混凝土的蜂窩狀嚴重缺陷以及深而蜿蜒的裂縫。可使用JN-J或HPG兩種水泥基改性材料，也可使用JN-M結構灌注膠。 
　　3.6 填充密封法 在構件表面沿裂縫走向騎縫鑿出U形或V形溝槽，然后用改性環氧樹脂或彈性填縫材料填充，必要時以纖維復合材料封閉其表面；此法適用于處理ω>0.5mm的活動裂縫和靜止裂縫。可使用JN-XF裂縫封閉膠或JN-LE彈性灌縫膠。 
　　民用建筑混凝土結構裂縫修補工法多種多樣，但我們不能只知其一、只用其一，而應牢牢掌握每一種方法，以一變應萬變，做到根據不同情況采取不同方法，切實從每一個環節入手，做好過程控制，完善施工手段，確保施工質量，盡量實現修補最優。 
　　 
　　參考文獻： 
　　[1]曹可之.大體積混凝土結構裂縫控制的綜合措施.建筑結構.2004. 
　　[2] 張雄，張小偉.混凝土結構裂縫防治技術.化學工業出版社.2007. 

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