淺談混凝土裂縫預(yù)防及加固施工
2015-06-03
混凝土裂縫對混凝土結(jié)構(gòu)的危害
鋼筋混凝土雖然有著良好的抗拉及抗壓的性能，但在各種外荷載的長期作用下，也容易出現(xiàn)一些病害?；炷亮芽p是最常見的病害之一。裂縫對結(jié)構(gòu)的主要破壞有：
1.1在天氣還冷地區(qū)，裂縫容易使結(jié)構(gòu)受到冰凍傷害。由于裂縫的存在，水分容易滲入。氣溫低至零下時(shí)水分結(jié)冰，結(jié)冰后因體積增大會(huì)使得混凝土邊緣有散裂的現(xiàn)象。
1.2裂縫還容易使鋼筋遭到銹蝕。裂縫處水分易滲入，當(dāng)構(gòu)件的保護(hù)層厚度較薄時(shí)容易使鋼筋與水分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致生銹。生銹后鋼筋體積較原來大，因此還會(huì)導(dǎo)致混凝土的進(jìn)一步開裂。由此導(dǎo)致的惡性循環(huán)會(huì)使鋼筋受拉截面的實(shí)際面積逐漸減小，在荷載的長期作用下容易使混凝土結(jié)構(gòu)徹底損壞。
1.3裂縫容易讓人產(chǎn)生不安心理，極大影響其實(shí)際使用價(jià)值。
2、混凝土裂縫產(chǎn)生的主要原因
2.1塑性變化引起的收縮或下沉。在施工中，混凝土澆筑時(shí)需經(jīng)過振搗壓實(shí)。原混凝中較重的顆粒在重力的作用下會(huì)下沉，而較輕的水分會(huì)上移。這樣易使上部混凝土的配合比不當(dāng)，且頂部鋼筋的存在又容易導(dǎo)致混凝土下沉后在鋼筋下部出現(xiàn)下沉裂縫。混凝土收縮則是水分過快蒸發(fā)，新澆筑混凝土表面干燥過快所產(chǎn)生的裂縫。這種類型的裂縫主要和氣溫、風(fēng)聲、濕度等有關(guān)系。
2.2水化熱的作用。混凝土澆筑以后會(huì)發(fā)生水化作用。在這個(gè)水化作用過程中會(huì)釋放出熱量，導(dǎo)致溫度升高。因?yàn)樵谒嘤不倪^程中水化作用主要發(fā)生在結(jié)構(gòu)內(nèi)部，所以熱量不能快速的通過混凝土表面散發(fā)到空氣中，這在一些大體積的混凝土構(gòu)件表現(xiàn)最為明顯。因此在混凝土構(gòu)件中各部分的實(shí)際溫度有差異，形成溫度梯度。熱脹冷縮程度的差異使混凝土產(chǎn)生應(yīng)力，通常這種應(yīng)力會(huì)使得混凝土表面受拉而中心受壓?；炷猎谟不跗谶€沒有形成一定的強(qiáng)度，所以這種應(yīng)力也會(huì)導(dǎo)致混凝土的不規(guī)則開裂。
2.3荷載直接作用產(chǎn)生裂縫。如軸心受拉構(gòu)件和受彎構(gòu)件，在最大彎矩截面易出現(xiàn)裂縫。在較高的T梁和工字梁的底部縱向鋼筋受拉區(qū)域也易出現(xiàn)裂縫。在有彎矩和剪力共同作用的區(qū)域，容易出現(xiàn)由近支座向主壓應(yīng)力發(fā)展的斜裂縫。這種裂縫對梁的破壞作用較大。
2.4溫度收縮和基礎(chǔ)沉降等導(dǎo)致裂縫。這一類型的裂縫是最為常見的。由于混凝土構(gòu)件通常都受到支承構(gòu)件的約束，而設(shè)計(jì)時(shí)為了保證能承受設(shè)計(jì)規(guī)定的荷載，所以也需要保證配筋率較高。這時(shí)來自外部的變化，比如溫度的變化，基礎(chǔ)的不均勻沉降等因素會(huì)使構(gòu)件產(chǎn)生拉應(yīng)力，這種拉應(yīng)力會(huì)使混凝土開裂。
2.5骨料化學(xué)反應(yīng)引起裂縫。水泥中含有二氧化硅。水泥水化的過程中在空隙中含有一定的堿性溶液。二氧化硅與堿性溶液反應(yīng)產(chǎn)生硅酸鹽凝膠。凝膠與殘留在混凝土中的水分接觸后體積會(huì)增大至原來的三倍左右，這種破壞性膨脹通常導(dǎo)致混凝土表面產(chǎn)生不規(guī)則裂縫。隨著時(shí)間的發(fā)展混凝土表面完全碎裂。
3、施工中可采用的預(yù)防裂縫的措施
針對混凝土的開裂，我們在實(shí)際施工過程中必須采取相關(guān)措施來把各種導(dǎo)致混凝土開裂的因素降至最低。比如針對表面水分蒸發(fā)過快導(dǎo)致的干縮裂縫我們在施工的時(shí)候可以選用收縮量小的水泥，并且在施工時(shí)嚴(yán)格控制水泥的配合比，澆筑完成后注重混凝土的養(yǎng)護(hù)等辦法。針對塑性收縮產(chǎn)生的裂縫我們可以采用干縮性小、早期強(qiáng)度高的硅酸鹽水泥，在施工時(shí)采用分層澆筑的辦法。針對外部強(qiáng)迫作用產(chǎn)生的裂縫，尤其是基層不均勻沉降產(chǎn)生的裂縫。我們可以對基土分層夯實(shí)和加固。模板部分則采用剛度較大的鋼模板。拆模時(shí)也應(yīng)保證好混凝土各部分的養(yǎng)護(hù)時(shí)間。針對溫度梯度產(chǎn)生的裂縫我們應(yīng)該在施工時(shí)優(yōu)先采用低熱量水泥，嚴(yán)格控制水灰比。骨料方面則可以適當(dāng)摻入減水劑，在澆筑混凝土做到分層分塊澆筑。另外還要合理設(shè)置混凝土的收縮縫，這也是比較有效的措施。
4、 混凝土裂縫的加固施工
由于混凝土裂縫對結(jié)構(gòu)危害較大，為防止結(jié)構(gòu)由裂縫發(fā)展成為跟嚴(yán)重的病害，我們需要在其出現(xiàn)裂縫的時(shí)候采取有效的加固處理的方法。裂縫處理的一般方法主要是裂縫封閉、裂縫灌膠、粘貼鋼板。
4.1裂縫封閉施工工藝
表面封閉法：適用于寬度小于0.15mm的裂縫處理。可采用裂縫封閉膠或改性環(huán)氧膠泥加壓涂抹。根據(jù)《公路橋涵加固施工技術(shù)規(guī)范》的相關(guān)要求，裂縫封閉后需要達(dá)到均勻平整且無脫落現(xiàn)象。具體施工工序：定位→開槽→表面處理→裂縫封閉→表面修飾。
定位：先檢查橋涵結(jié)構(gòu)病害，確定裂縫的位置并做上相應(yīng)標(biāo)記。
開槽：可采用磨光機(jī)等設(shè)備先順著裂縫的方向切割開槽，槽深10mm左右，寬度可定在60mm左右。
表面處理：根據(jù)開槽的位置，先用鋼刷清除裂縫的雜物，包括灰塵、白灰及劣質(zhì)混凝土，刷完以后可用酒精等有機(jī)溶液擦拭裂縫處兩側(cè)，將裂縫清洗干凈后保持裂縫處干燥。
裂縫封閉：根據(jù)封縫膠的規(guī)定配比將A膠與B膠按比例拌合攪勻。待拌勻后用工具將膠刮摸到裂縫處，并加壓反復(fù)刮摸。最后保證刮后的膠均勻平整，粘結(jié)力強(qiáng)。
表面修飾：待膠完全硬化后可根據(jù)相關(guān)要求進(jìn)行修飾，保證施工后整潔美觀。
4.2裂縫灌膠施工工藝
壓力灌注法：適用于較深、寬度≧0.15mm的裂縫處理[5]。膠體性能可根據(jù)《公路橋梁加固設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG/TJ22-2008）的要求選用相關(guān)灌注膠。具體施工工藝：表面處理→粘貼膠嘴→封閉裂縫→裂縫灌膠→養(yǎng)護(hù)→膠嘴處理→抽芯檢驗(yàn)。
表面處理：用鋼刷清除裂縫雜物，將劣質(zhì)混凝土、表面浮漿等清除干凈，然后用空壓機(jī)將粉塵吹干凈。然后可用酒精或丙酮等有機(jī)溶液清洗刷過的新混凝土表面。待清洗干凈后保持裂縫表面干燥。
粘貼膠嘴：粘貼時(shí)在裂縫的首尾均粘上膠嘴，中間間隔30cm左右粘貼一個(gè)膠嘴。粘貼后需保證膠嘴周圍密封良好無漏膠現(xiàn)象。透過膠嘴可清晰看見混凝土裂縫，保證膠嘴沒有貼歪。
裂縫封閉：將封閉膠按出場比例攪拌均勻，并用工具將膠刮擦至裂縫處。膠泥厚度可保持在2mm左右，寬度60mm左右。
裂縫灌膠：先根據(jù)比例將A膠與B膠按比例配置搖勻，將調(diào)配好的膠液裝到膠槍中的膠囊內(nèi)。待膠嘴完全固結(jié)在膠泥上后，通常要經(jīng)過24小時(shí)才能完全固結(jié)。用膠槍的膠嘴對準(zhǔn)膠座，將膠槍內(nèi)的膠液注入裂縫內(nèi)。待膠囊內(nèi)的膠液基本沒有變化的時(shí)候，通常需要15分鐘左右，將膠槍拔出。灌注膠液的順序按照自上而下或由一端到另一端。
養(yǎng)護(hù)：灌膠完畢后應(yīng)養(yǎng)護(hù)一天，等待灌膠的樹脂完全硬化?？筛鶕?jù)不同的季節(jié)和氣溫調(diào)節(jié)養(yǎng)護(hù)的時(shí)間。
膠嘴處理：樹脂硬化后可用鏟或鐵錘將膠座去除。在膠座處用新配置的封縫膠封閉，反復(fù)刮擦壓實(shí)。
抽芯檢驗(yàn)：取芯應(yīng)騎縫鉆取。為避免抽芯時(shí)碰到混凝土中的鋼筋，應(yīng)先用鋼筋探測器探明原結(jié)構(gòu)中的鋼筋位置，取芯時(shí)選取避開鋼筋的位置；取芯時(shí)還要注意保護(hù)原混凝土結(jié)構(gòu)，不能采用密集取芯的方法。
4.3粘貼鋼板施工工藝
對于寬度大的裂縫，且裂縫位置較為集中的部位，我們可以采用粘貼鋼板的加固方法。粘鋼所選用的結(jié)構(gòu)膠應(yīng)采用改性環(huán)氧樹脂類粘鋼膠。具體性能要求應(yīng)根據(jù)《公路橋梁加固設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG/TJ22-2008）中相關(guān)規(guī)定。具體工藝：表面鑿毛→鉆孔植筋→鋼板處理→配膠粘貼→加壓固定→固化檢驗(yàn)→鋼板防腐。
表面鑿毛：鑿出粘鋼區(qū)2至8mm的表層劣質(zhì)混凝土，使堅(jiān)實(shí)混凝土骨料外露，并鑿毛形成粗糙面再用鋼絲輪清除表面浮漿。后用甲苯清洗表面粉塵。
鉆孔植筋：先用鋼筋探測儀探出原結(jié)構(gòu)鋼筋位置，在植筋時(shí)要避免碰到原鋼筋。若位置出現(xiàn)沖突可略微調(diào)整鉆孔位置。鉆孔應(yīng)保持與表面垂直，并用空壓機(jī)清除孔內(nèi)粉塵，再用酒精等清洗空洞。最后完成植筋。
鋼板表面處理：在粘貼鋼板前應(yīng)鑿毛鋼板，把鋼板的銹層清除掉。用磨光砂輪機(jī)打磨鋼板，保持大的粗糙度。打磨的紋路應(yīng)與鋼板受力方向垂直。
配膠粘貼：根據(jù)要求配置粘鋼膠，攪拌均勻后涂抹在鋼板上。膠的厚度應(yīng)保持在6mm左右。
加壓固定：粘貼鋼板后應(yīng)緊固螺母，交替擰緊并加壓螺桿。在鋼板面上用硬物敲打，使鋼板的膠沿板縫擠出，從而達(dá)到緊貼。若加壓后檢查鋼板發(fā)現(xiàn)有空膠的地方可以從鋼板側(cè)面把結(jié)構(gòu)膠塞入空隙處。
固化檢驗(yàn)：粘貼后24小時(shí)，可用小垂擊打鋼板，若固化面積小于鋼板面積的90%，此鋼板需要?jiǎng)兿聫男抡迟N。
鋼板防腐：為避免鋼板遭受雨淋暴曬，需要對鋼板進(jìn)行防腐處理。防腐涂層可采用無機(jī)富鋅底漆、環(huán)氧封閉漆、環(huán)氧云鐵中間漆、聚氨酯面漆。防腐涂層的厚度可根據(jù)規(guī)范來制定。
5、結(jié)束語
混凝土裂縫對于結(jié)構(gòu)的危害很大，我們需要高度重視。我們應(yīng)該在混凝土出現(xiàn)裂縫就采取措施進(jìn)行維修，這樣可以避免之后更大的病害出現(xiàn)。
