混凝土裂縫檢測與修補技術
2015-06-23
1.前言
發(fā)現混凝土裂縫后應首先對裂縫的長度、寬度、形狀、部位進行檢測，根據檢測結果判別是否有害裂縫，并認真分析原因，最后結合原因采取可行的修補措施，使得混凝土能夠具有設計要求的承載能力，消除質量隱患、恢復使用功能。
2.混凝土裂縫的成因、表現和分類
2.1裂縫成因
混凝土產生裂縫的原因一般是原材料選配不當或級配不良，如：水泥安定性不良或品種選用不當，砂過細，骨料級配不當；混凝土攪拌時間過短，振搗不良，澆筑速度過快，鋼筋設置不合理；使用中構件承受的荷載不均勻或超出設計要求，造成裂縫；氣候過熱或過冷，造成溫度應力使得混凝土開裂或受到化學侵蝕、地震等影響開裂。
2.2裂縫表現和分類
混凝土結構的裂縫，按其成因可分為結構性裂縫和非結構性裂縫，按其表現形式可劃分為靜止裂縫、活動裂縫和尚在發(fā)展的裂縫。
?。?）結構性裂縫：由外荷載引起的裂縫，其分布及寬度與外荷載有關。這種裂縫出現，預示著結構承載力可能不足或者存在其它嚴重問題。
?。?）非結構性裂縫：由變形引起的裂縫，如溫度變化、混凝土收縮等因素引起的裂縫。這種裂縫對結構的承載能力影響較小。
?。?）靜止裂縫：形態(tài)、尺寸和數量已穩(wěn)定不再發(fā)展的裂縫。
?。?）活動裂縫：寬度在現有環(huán)境和工作條件下始終不能穩(wěn)定、易隨著結構構件的受力、變形或環(huán)境溫度、濕度變化而時張、時閉的裂縫。
（5）尚在發(fā)展的裂縫：長度、寬度和數量尚在發(fā)展，但經歷一段時間后發(fā)展將會終止的裂縫。
裂縫按照寬度可分為微裂縫（寬度小于0.05mm）和宏觀裂縫。宏觀裂縫又可分為：溫度裂縫、荷載裂縫、變形裂縫。一般微裂縫不影響結構使用，我們所說的裂縫一般是指宏觀裂縫。
3.裂縫檢測
3.1裂縫長度檢測
一般以裂縫兩端的實際走向長度定為裂縫長度，可用鋼尺丈量檢測。
3.2裂縫寬度檢測
一般以裂縫最寬處的尺寸作為裂縫寬度，可用鋼尺、裂縫卡、裂縫讀數放大鏡逐條測量。
3.3裂縫深度檢測
一般以構件表面至構件未裂部位的距離尺寸作為裂縫深度，可由鉆芯取樣法、超聲波法（含地質雷達法）和灌注彩色液體法進行檢測。
3.4裂縫發(fā)展檢測
混凝土結構裂縫的發(fā)展，通過檢測裂縫的數量增加，裂縫長度、寬度和深度的增大，確定裂縫的發(fā)展。
3.5裂縫長度變化監(jiān)測
在已觀察裂縫兩端，劃線作為裂縫的端點，并在旁邊記上觀測日期，定期進行觀察，查看裂縫是否伸出端點，若伸出，表明裂縫長度在伸長變化。
3.6裂縫寬度變化監(jiān)測
在已觀察裂縫最寬的部位做上記號并粘貼玻璃條（3mm厚）或安裝百分表支座，定期觀察，若玻璃條被拉斷或百分表讀數顯示裂縫寬度增大，則表明裂縫寬度增大變化。
4.裂縫修補
4.1裂縫修補的作用
?。?）抵御誘發(fā)鋼筋銹蝕的介質侵入，延長結構使用壽命；
?。?）通過對混凝土補強保持結構、構件的完整性；
?。?）恢復結構的使用功能，提高其防水、防滲能力；
?。?）消除裂縫對人們形成的心理壓力；
?。?）改善結構外觀。
4.2裂縫修補原則
4.2.1 規(guī)范原則
?。?）可靠性鑒定確認必須修補的裂縫，應根據裂縫的種類進行修補設計，確定修補材料、修補方法和時間。
（2）混凝土結構因承載力不足引起的裂縫，除按規(guī)范規(guī)定的適用修補方法進行修補外，還應采用適當的加固方法對結構進行補強和加固。
4.2.2技術原則
?。?）靜止裂縫：可即時進行修補；依據裂縫粗細和干濕環(huán)境選擇修補材料和修補方法。
?。?）活動裂縫：修補時，應先消除其成因，并觀察一段時間，確認已穩(wěn)定后，再按靜止裂縫的處理方法進行修補；對于不能完全消除成因的裂縫，但確認對結構、構件的安全性不構成危害時，可使用具有彈性和柔韌性的材料進行修補。
（3）尚在發(fā)展的裂縫：不可即時進行修補；應待裂縫停止發(fā)展后再進行適應方法的修補或加固。
4.3裂縫修補方法
規(guī)范規(guī)定且工程常用的4種裂縫修補方法如表1所示。根據工程需要，4種裂縫修補方法可組合使用，以求達到最好的修補效果。
4.4裂縫修補材料
4.4.1 裂縫灌縫膠（注射劑）材料
裂縫灌縫膠（注射劑）材料主要采用改性環(huán)氧樹脂、改性丙稀酸樹脂和改性聚氨酯類材料制成。
4.4.2 裂縫注漿材料
聚合物水泥漿的聚合物材料有天然或合成橡膠漿、熱塑性或熱固性聚合物樹脂（主要為不飽和聚酯樹脂和環(huán)氧樹脂等）及水溶性聚合物（包括纖維素衍生物─基甲纖維素（MC）、聚乙烯醇（PVA）、聚丙烯鹽─聚丙烯酸鈣和糠醇等）。其摻入量為水泥質量的5～25％。
4.4.3 裂縫封閉材料
?。?）裂縫一般封閉主要采用環(huán)氧樹脂材料；
?。?）裂縫表面封護增強材料，主要采用E型和S型GF布、CF布及其配套的膠粘劑。
4.4.4 活動裂縫修補材料
?。?）主要采用無流動性的有機硅酮、聚硫橡膠、改性丙烯酸酯、聚氨酯等柔性的嵌縫密封膠類修補材料。
?。?）活動裂縫修補材料還可用于混凝土與其它材料接縫界面干脆性裂隙的封堵。
4.4.5 潮濕環(huán)境裂縫修補材料
（1）含水率＞8％的混凝土構件，裂縫修補材料應選用能在水中固化的親水型環(huán)氧樹脂類材料制成的封縫膠、灌縫膠、注漿料及粘貼纖維布的配套膠；
?。?）含水率＞8％的混凝土構件，有條件干燥使其含水率下降時，可選用一般的通用型環(huán)氧樹脂類材料制成的裂縫修補材料。
4.5裂縫修補施工技術
4.5.1表面封閉施工技術
4.5.1.1涂刷樹脂膠液表面封閉施工技術
?。?）先對裂縫封閉范圍的混凝土表面采用手提砂輪機打磨除去表層污漬，打磨范圍應超出裂縫四周各200mm，打磨至露出混凝土新面，經檢查合格后，再用吹風機或空壓機吹風清潔，并用丙酮涂刷或擦拭進一步清潔裂縫封閉范圍的混凝土表面。
（2）按照設計或產品說明書要求配兌環(huán)氧樹脂封縫膠，用毛刷或膠輥粘膠涂刷于要求裂縫封閉的混凝土表面。封縫膠應分兩次縱橫向涂刷，后次縱向（或橫向）涂刷應在前次橫向（或縱向）涂刷膠液成膜并指觸干燥時進行。每次涂刷應細密重迭和均勻，保證涂刷膠液不流淌或流淌后應即時補刷，膠液固化后膠膜均勻、密實封閉裂縫。
4.5.1.2 刮涂樹脂膠泥表面封閉施工技術
?。?）先對裂縫封閉范圍的混凝土表面打磨除去表層污漬，打磨范圍應超出裂縫四周各200mm，打磨至露出混凝土新面為止，然后吹風清潔和用丙酮擦拭清潔干凈混凝土表面。
（2）按照設計要求配制環(huán)氧樹脂膠泥，每次配兌的膠泥數量以1小時內能刮涂施工完畢為宜，配好的膠泥的黏稠度，應既便于施工，又能保證工程質量。
?。?）采用灰刀和刮板將膠泥均勻、密實地刮涂和抹壓在裂縫封閉范圍的混凝土表面，膠泥應縱橫向刮涂和反復抹壓，刮涂、抹壓次數不小于3次；第一次刮涂、抹壓的方向應垂直于裂縫走向，使盡可能多的膠泥抹壓進入裂縫內部，并與混凝土粘接牢固；膠泥固化（硬化）后膜層應密實和均勻，無裂縫和孔洞。
?。?）封縫膠泥硬化后，構件表面應打磨平順。
4.5.1.3 粘貼纖維布表面封閉施工技術
（1）先對裂縫封閉范圍的混凝土表面打磨除去污漬表層并使打磨后的混凝土新面堅實、平順，打磨范圍應超出裂縫四周各250mm，然后吹風清潔和用丙酮擦拭清潔干凈混凝土表面。
?。?）按粘貼纖維布加固混凝土結構的技術要求，先涂刷高強度、低粘度的底膠，并使底膠盡可能多地滲入裂縫中，凝膠后再用找平膠配兌膠泥修補整平封閉范圍的混凝土表面，凝膠后再一次打磨平順并吹風清潔干凈。
?。?）選擇GF布或及與其配套的浸漬膠，將纖維布粘貼于裂縫封閉范圍的混凝土表面，要求纖維方向垂直于裂縫走向，纖維布與混凝土應密貼并張緊，纖維布超出裂縫四周每邊均不少于200mm，纖維布自身搭接長度不小于100mm。
（4）纖維布粘貼完畢后應在其表面再涂刷一遍浸漬膠，并灑布一層石英砂，便于纖維布固化后在其上涂抹水泥漿或灰漿等其它飾面層，自檢合格后報工程監(jiān)理和質監(jiān)單位檢查驗收。
4.5.2 灌縫膠注射修補施工技術
（1）騎縫打磨裂縫范圍的混凝土表面并吹風清潔干凈，打磨范圍應超出裂縫四周各50～100mm。
?。?）騎縫粘貼固定專用注射器的BC基座，要求基座中心對準裂縫中心，基座間距一般為200～400mm（即每延米裂縫粘貼3～6個），基座間裂縫表面刮涂環(huán)氧樹脂膠泥或粘貼GF布進行嚴密封閉防止壓注時灌縫膠從基座間裂縫中溢出。
?。?）按設計要求和產品說明書要求配兌干燥型或潮濕型灌縫膠，每次配兌的灌縫膠數量以一次壓注完膠液不在注射器內發(fā)熱、變稠和凝膠為限，做到專人配兌、專人檢核、稱量準確、攪拌充分、即配即用。
?。?）先將灌縫膠吸入注射器并用活動卡條固定，再將注射器裝入BC基座擰緊固定，全部注射器安裝完畢后松開固定卡條，使灌縫膠在注射器配套專用壓力筋作用下低速低壓連續(xù)自動地將灌縫膠源源不斷地壓入裂縫深處，一個注射器的灌縫膠注射完畢，立即換上另一個預先吸滿灌縫膠的注射器繼續(xù)壓注，直至裂縫完全灌滿為止。
?。?）灌縫膠固化8小時后撤除注射器，剔除封縫膠泥或封縫GF布，用手提砂輪機打磨平順并吹風清潔干凈，自檢后報工程監(jiān)理和質監(jiān)單位檢查驗收。
4.5.3 壓力注漿修補施工技術
（1）注漿孔分為直接在裂縫表面固定注漿嘴（適用于一般結構縫深≤1.2m的裂縫）和鉆孔埋管兩種。鉆孔埋管方式又分為騎縫孔（適用于縫深1～2m的裂縫）和穿縫斜孔（適用于深層裂縫）兩種。
?。?）鉆孔埋管方式如圖三所示，鉆孔的孔徑為Φ20，孔深為100～150mm，孔距為800～1000mm，為避免鉆孔底部偏離縫面，管底距孔底要保留1/3孔深距離，即灌漿管僅埋入孔深的2/3左右，并防止砂漿堵孔。
（3）注漿嘴設置間距一般為200～500mm，應設置在裂縫交叉點，裂縫較寬處和端部；注漿嘴或埋管固定好后，其間裂縫用環(huán)氧樹脂膠泥或GF布進行封縫。
?。?）進行壓漿設備的適用性檢查和試壓，保證其流動度和適應性，試壓在封縫膠泥或GF布固化后進行。若試壓氣壓達到0.5MPa時某注漿嘴仍不通氣，則說明該部位與其它壓漿嘴未連通，應重新埋設注漿嘴，并縮短注漿嘴的間距；若封縫處肥皂水鼓泡，則說明該處漏氣，封縫不嚴密，應重新封縫。在壓氣檢測中應注意吹凈縫內及孔內灰塵及粉末。
?。?）按照設計要求試配小批量注漿料送監(jiān)理和質監(jiān)單位試驗檢測合格后，正式配兌大批量注漿料，按設計壓力對各壓漿嘴逐個進行壓漿。豎向裂縫壓漿時，應按從下向上順序進行；對板面貫穿性裂縫，宜從下向上注漿。
（6）注漿過程中出現下列標志之一者，均表明裂縫處注漿飽滿，可轉入下一個注漿嘴繼續(xù)注射，直至整條裂縫注滿為止：
1）在注漿壓力下，上部注漿嘴有漿液流出，應及時以膠泥或堵頭堵孔封閉上部注漿嘴，并維持原工作壓力1～2min；
2）當存留在注漿器中的漿液（不得發(fā)熱、變稠）5min內未見注入，或吸漿率小于0.05L/min；
?。?）裂縫內的注漿料全部凝固后，撤除壓漿嘴，剔除封縫膠泥或GF布并打磨平順、吹風清潔干凈。
?。?）深層裂縫注漿，一般情況下騎縫孔和穿縫斜孔兩種鉆孔并用。此時，騎縫孔先作排水、排氣用，待穿縫斜孔灌漿后，再灌騎縫孔。
4.5.4 填充密封修補施工技術
?。?）沿裂縫走向按設計和規(guī)范規(guī)定的剖面尺寸騎縫鑿槽或切槽，鑿槽或切槽應延伸過裂縫末端，槽的端頭應做成弧形，以避免該處應力集中。鑿槽或切槽完成后，應吹風清潔干凈。
?。?）當設置隔離層時，槽底隔離材料應采用不吸潮膨脹、且不與彈性密封材料及結構材料相互發(fā)生反應的材料，隔離材料應緊貼槽底。
（3）采用圖五的構造來處理活動裂縫或尚在發(fā)展的裂縫時，填入槽中的彈性密封材料宜低于構件表面高度。
?。?）采用微膨脹水泥砂漿、聚合物砂漿或細石混凝土填縫時，先用水潤濕槽內壁及周邊，然后再填入灌縫材料，表面抹壓平整后，注意養(yǎng)護，以免表面出現裂縫
（5）采用改性環(huán)氧樹脂或彈性填縫材料填縫時，填實后應粘貼GF布或CF布等增強纖維布封閉其表面，保護填縫料不壓壞和碎裂溢出。
5. 裂縫修補質量控制
5.1 材料質量控制
?。?）裂縫注射、注漿修補材料的質量應符合相關規(guī)范和標準規(guī)定的性能指標，其它材料的質量性能應滿足相關技術規(guī)范、標準的要求。
?。?）裂縫修補材料應有產品合格證和質量檢驗報告，產品合格證應有出廠日期、數量、規(guī)格、保質期，嚴禁使用過期及無合格證的材料；質量檢驗報告應由有檢測資質的單位出具，并能反映出是該批材料的質量指標。
?。?）裂縫修補材料進場后，應按規(guī)定及時進行見證抽樣復檢，復檢不合格的材料不準使用，檢驗合格批準進場使用的材料，應在干燥、清潔、遠離高溫的環(huán)境下存放，并具有明顯的標識。
?。?）封縫膠、灌縫膠、注漿料和填縫料應由專人配制，配比及稱量應由第二人檢驗復核，并應有每次配料的稱量記錄，以便出現問題時查找原因。
5.2 施工質量控制
?。?）裂縫修補實行全程質量控制，施工現場管理有相應的施工技術標準、健全的質量管理體系、施工質量控制和檢驗制度，使建設單位、監(jiān)理單位和施工單位人員有章可循。
?。?）裂縫修補施工，應根據設計和相關標準、規(guī)范、規(guī)程要求，結合工程內容和施工環(huán)境制定切實可行的施工組織設計和施工技術方案。對涉及結構安全和人員安全的內容，應有明確的規(guī)定和相應的措施。
（3）施工單位嚴格按照有關施工技術標準和經審批的施工組織設計、施工技術方案進行施工，并有完整的施工記錄和質檢記錄；每道工序完成應按規(guī)定檢查驗收，檢驗合格方可轉入下道工序施工。
（4）裂縫修補施工環(huán)境的溫度，應滿足設計和規(guī)范要求，并避免在烈日、雨雪、風沙天氣條件下施工，以減少環(huán)境對質量的不利影響。
5.3 施工質量檢驗
?。?）對影響結構、構件承載力的裂縫（結構性裂縫）修補后，必須進行檢測確定修補質量滿足設計要求。
?。?）裂縫表面封閉修補后，封縫膠膜、膠泥層和纖維布應均勻、平整、不出現裂縫、孔洞和脫落，粘貼纖維布的寬度允許偏差為-3～+5mm，長度允許偏差為-5～+10mm，中心線允許偏差為±5mm。
?。?）裂縫注射灌縫膠修補后，固化期達到7d時，可采用取芯法檢驗壓注修補質量，芯樣檢驗采用劈裂抗拉強度測定方法。檢驗結果符合下列條件之一時為符合設計要求：
1）沿裂縫方向施加的劈力，其破壞應發(fā)生在混凝土部分（即內聚破壞）；
2）破壞雖有部分發(fā)生在界面上，但其破壞面積不大于破壞總面積的15％。
?。?）裂縫壓力注漿法修補后，可采用超聲波法進行檢測，并與壓漿前的超聲檢測結果對比（前后波形變化）確定壓漿修補效果。
?。?）裂縫填充密封修補后，不僅要檢驗表面纖維布封閉保護效果，還要檢查隔離層，填充料施工的隱蔽工程驗收記錄，綜合評定裂縫修補質量。
