混凝土裂縫

混凝土裂縫

由于内外因素的作用而産生的物理結構變化
混凝土裂縫是由于混凝土結構由于内外因素的作用而産生的物理結構變化,而裂縫是混凝土結構物承載能力、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填充法、灌漿法、結構補強法、混凝土置換法、電化學防護法等。
    中文名:混凝土裂縫 外文名: 别名: 原因:混凝土結構物承載能力 性質:物理結構變化 相關:混凝土結構

控制

優先選用低水化熱的礦渣水泥拌制混凝土,并适當使用緩凝減水劑;

在保證混凝土設計強度等級的前提下,适當降低水灰比,減少水泥用量;

降低混凝土的入模溫度,控制混凝土内外的溫差(當無設計要求時,控制在25℃以内);

及時對混凝土複蓋保溫、保濕;

在拌合混凝土時可摻入适量的微膨脹劑或膨脹水泥,使混凝土得到補償收縮,減少混凝土的溫度應力;

設置後澆縫,當大體積混凝土平面尺寸過大時,可以适當設置後澆縫,以減小外應力和溫度應力;

大體積混凝土可采用二次抹面工藝,減少表面收縮裂縫。

處理

混凝土裂縫處理

混凝土裂縫處理,是指采取科學的方法對混凝土裂縫進行修複的技術

混凝土裂縫一般有三種狀态:靜止裂縫,活動裂縫,正在發展的裂縫。混凝土裂縫處理方法的選擇一般要考慮的因素:判斷裂縫是活動的還是靜止的;修補的主要目的是什麼?是減少過多的滲漏、使裂縫處完全水;是否需要加固處理;裂縫産生的主要原因是什麼;裂縫未來的變化(數值和方向)如何。

常見的混凝土裂縫處理的基本原理、要點:

樹脂灌注法;環氧樹脂是最常見的裂縫灌注材料。它具有較高的機械強度,并能抵抗混凝土所遇到的大多數化學侵蝕,樹脂可以灌入到0.05㎜的裂縫。除某些特殊的環氧樹脂之外,當裂縫是活動的、有滲漏的、不能幹透的或者裂縫數量極多時,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的具有國際領先水平的工程師自動低壓灌漿技術是樹脂灌注法的最佳工法之一。

聚合物浸入法

2.1重力滲入法;低粘度的液态樹脂可用來密封路面、橋面的不小于0.1㎜的裂縫。将樹脂塗刷到表面上,或者在水平表面上沿裂縫構築臨時的圍堤,使樹脂溢于裂縫表面。

2.2真空滲入法;更适合封閉多重無規則表面裂縫。先将裂縫表面密封,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氧樹脂漿料注入裂縫表面中。

3.釘合法;當必須恢複主裂縫斷面的抗拉強度時,使用釘合法比較适宜。特别比較适宜在不會損壞周圍結構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方法。用于修補對結構影響不大的靜止裂縫,通過密封裂縫來防止水汽、化學物質和二氧化碳的侵入。

5.灌漿法

5.1普通水泥灌漿;大體積水壩、厚混凝土牆、或者水工結構的岩石基礎上的裂縫,有時通過注入矽酸鹽水泥砂漿來密閉。

5.2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,和水反應後形成固态沉澱物或泡沫材料,起到封閉裂縫的作用。可在潮濕環境中使用。

6.鑽孔嵌塞法;這種方法通常用來灌注牆體中的裂縫。如果要求密封防水,孔中應填入柔性瀝青來代替砂漿;如果灌注栓塞的作用比較重要,孔中則要灌注環氧樹脂。

7.柔性密封法;通常将活動裂縫轉變為運動節縫是比較适宜的辦法。沿裂縫邊緣開一凹槽并填入适當的柔性材料。節縫底部使用隔離層。

8.粘貼法;當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範圍時,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,僅将帶的邊緣部分粘住。

9.附加鋼筋法

9.1普通鋼筋;首先将裂縫密閉,然後貫穿裂縫平面大約90°的方向鑽孔,将環氧樹脂注入孔内,再将鋼筋插入孔中使之粘合成整體。

9.2外部施加預應力;通過後張法施加應力,來加強結構件的主要部分或者封閉裂縫。

10.幹嵌填法;用手工将低水灰比的砂漿連續嵌入裂縫,形成與原有混凝土結構緊密連接的密實砂漿。先在裂縫表面開槽,大約25㎜寬、25㎜深,清理後塗刷界面劑、連續嵌入低水灰比的砂漿。

11.叠合面層法;當結構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、複蓋(不是修複)裂縫非常有效。對于偶然出現大面積網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力作用時發生的一種現象。機理: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生碳化作用,結果碳酸鈣和氫氧化鈣晶體在裂縫内析出并生長。晶體組合交織産生一種機械粘接作用,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粘接作用所增強,最後混凝土裂縫部位的抗拉強度得到一定的恢複,裂縫也被密閉了。主要用于修補潮濕環境的結構,。整個自閉合時期的水飽和必須連續保持。

13.塗層及其它表面處理法;修複開裂的混凝土結構可以使用範圍很廣的表面浸漬密封劑和塗料。如果混凝土開裂已經穩定,則可通過塗料獲得成功地修補。但不适合低溫區域操作。

表面處理法

表面塗抹和表面貼補法表面塗抹适用範圍是漿材難以灌入的細而淺的裂縫,深度未達到鋼筋表面的發絲裂縫,不漏水的縫,不伸縮的裂縫以及不再活動的裂縫。表面貼補(土工膜或其它防水片)法适用于大面積漏水(蜂窩麻面等或不易确定具體漏水位置、變形縫)的防滲堵漏

填充法

用修補材料直接填充裂縫,一般用來修補較寬的裂縫,作業簡單,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,用灌漿法很難達到效果的裂縫、以及小規模裂縫的簡易處理可采取開V型槽,然後作填充處理。

灌漿法

此法應用範圍廣,從細微裂縫到大裂縫均可适用,處理效果好。利用壓送設備(壓力0.2~0.4Mpa)将補縫漿液注入砼裂隙,達到閉塞的目的,該方法屬傳統方法,效果很好。也可利用彈性補縫器将注縫膠注入裂縫,不用電力,十分方便效果也很理想。

結構補強法

因超荷載産生的裂縫、裂縫長時間不處理導緻的混凝土耐久性降低、火災造成的裂縫等影響結構強度可采取結構補強法。

混凝土置換法

混凝土置換法是處理嚴重損壞混凝土的一種有效方法,此方法是先将損壞的混凝土剔除,然後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。

電化學防護法

電化學防腐是利用施加電場在介質中的電化學作用,改變混凝土或鋼筋混凝土所處的環境狀态,鈍化鋼筋,以達到防腐的目的。陰極防護法、氯鹽提取法、堿性複原法是化學防護法中常用而有效的三種方法。這種方法的優點是防護方法受環境因素的影響較小,适用鋼筋、混凝土的長期防腐,既可用于已裂結構也可用于新建結構。

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傷部位自動分泌某種物質,而使創傷部位得到愈合的機能,在混凝土的傳統組分中加入某些特殊組分(如含粘結劑的液芯纖維或膠囊),在混凝土内部形成智能型仿生自愈合神經網絡系統,當混凝土出現裂縫時分泌出部分液芯纖維可使裂縫重新愈合。

預防措施

一混凝土裂縫産生的原因分析

1塑性收縮裂縫

塑性裂縫多在新澆注的混凝土構件暴露于空氣中的上表面出現,塑性收縮是指混凝土在凝結之前,表面因失水較快而産生的收縮。塑性收縮裂縫一般在千熱或大風天氣出現,裂縫多呈中間寬、兩端細且長短不一,互不連貫狀态,較短的裂縫一般長20~30cm,較長的裂縫可達2~3m,寬1~5mm。

塑性裂縫産生的主要原因為:混凝土在終凝前幾乎沒有強度或強度很小,或者混凝土剛剛終凝而強度很小時,受高溫或較大風力的影響,混凝土表面失水過快,造成毛細管中産生較大的負壓而使混凝土體積急劇收縮,而此時混凝土的強度又無法抵抗其本身收縮,因此産生龜裂。影響混凝土塑性收縮開裂的主要因素有水灰比、混凝土的凝結時間,環境溫度、風速、相對濕度等等。

2沉降收縮裂縫

沉陷裂縫的産生是由于結構地基土質不勻、松軟或回填土不實或浸水而造成不均勻沉降所緻,或者因為模闆剛度不足,模闆支撐間距過大或支撐底部松動等導緻,特别是在冬季,模闆支撐在凍土上,凍土化凍後産生不均勻沉降,緻使混凝土結構産生裂縫。此類裂縫多為深進或貫穿性裂縫,裂縫呈梭形,其走向與沉陷情況有關,一般沿與地面垂直或呈30~45度角方向發展,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系。裂縫寬度寬度0.3~0.4mm,受溫度變化的影響較小。地基變形穩定之後,沉陷裂縫也基本趨于穩定。

3溫度裂縫

溫度裂縫多發生在大體積混凝土表面或溫差變化較大地區的混凝土結構中。混凝土澆築後,在硬化過程中,水泥水化産生大量的水化熱,(當水泥用量在350-550kg/m3,每立方米混凝土将釋放出17500-27500kJ的熱量,從而使混凝土内部溫度升達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内部而不易散發,導緻内部溫度急劇上升,而混凝土表面散熱較快,這樣就形成内外的較大溫差,較大的溫差造成内部與外部熱脹冷縮的程度不同,使混凝土表面産生一定的拉應力。當拉應力超過混凝土的抗拉強度極限時,混凝士表面就會産生裂縫,這種裂縫多發生在混凝土施工中後期。

在混凝土的施工中當溫差變化較大,或者是混凝土受到寒潮的襲擊等,會導緻混凝土表面溫度急劇下降,而産生收縮,表面收縮的混凝土受内部混凝土的約束,将産生很大的拉應力而産生裂縫,這種裂縫通常隻在混凝土表面較淺的範圍内産生。溫度裂縫的走向通常無一定規律,大面積結構裂縫常縱橫交錯。

梁闆類長度尺寸較大的結構,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,裂縫沿着長邊分段出現,中間較密。裂縫寬度大小不一。受溫度變化影啊較為明顯,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,而冷縮裂縫的粗細變化不太明顯,此種裂縫的出現會引起鋼筋的鏽蝕,混凝土的碳化。降低混凝土的抗凍融、抗疲勞及抗滲能力等。

混凝土結構成型後,沒有及時複蓋,表面水分散失快,體積收縮大,而混凝土内部濕度變化小,收縮也小,因而表面收縮變形受到内部混凝土的約束,出現拉應力,引起混凝土表面的收縮。溫度裂縫的走向通常無一定規律,大面積結構裂縫常縱橫交錯,梁闆類長度尺寸較大的結構,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,裂縫沿着長邊分段出現,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,而冷縮裂縫的粗細變化不太明顯。此種裂縫的出現會引起鋼筋的鏽蝕,混凝土的碳化,降低混凝土的抗凍融、抗疲勞及抗滲能力等。

二裂縫的防治措施

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

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

3避免結構突變産生應力集中,在易産生應力集中的薄弱環節采取加強措施。

4在易裂的邊緣部位設置暗粱,提高該部位的配筋率。提高混凝土的極限拉伸。

5在結構設計中應充分考慮施工時的氣候特征,合理設置後澆縫,在正常施工條件下.後澆縫間距20-30m。保留時間一般不小于60天。如不能預測施工時的具體條件,也可臨時根據具體情況作設計變更。

6嚴格控制混凝土原材料的的質量和技術标準,選用低水化熱水泥,粗細骨料的含泥量應盡量減少(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。引起溫差裂縫澆築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、石堆場搭設簡易遮陽裝置,或用濕麻袋複蓋,必要時向骨料噴冷水。混凝土泵送時,在水平及垂直泵管上加蓋草袋,并噴冷水。

9根據工程特點,可以利用混凝土後期強度,這樣可以減少用水量,減少水化熱和收縮。

補償收縮混凝土技術。

高強混凝土.應盡量使用中熱微膨脹水泥,摻超細礦粉和膨脹劑,使用高效減水劑。通過試驗滲入粉煤灰,滲涼15%-50%。

加固技術

1、對于寬度小于0.2mm的混凝土表層微細獨立裂縫,采用建固JGN環氧樹脂結構膠直接密閉。

2、對于寬度大于0.2mm的獨立貫通裂縫,采用壓力灌注結構膠的方法進行補強,同時沿受拉方向或垂直于裂縫方向粘貼在要補強的結構上,形成一個新的複合體,使增強粘貼材料與原有鋼筋混凝土共同受力增大結構的抗裂或抗剪能力,提高結構的強度、剛度、抗裂性和延伸性。常用于根底修補的工字梁可以抵擋136~181kN的拉力,避免牆體彎曲,而10cm寬的碳纖維條可接受8至10倍這樣的壓力,其厚度隻要3.2mm。

用碳纖維修補房屋裂縫有以下優點:

a、重量輕,厚度薄,基本不增加結構自重及截面尺寸。

b、适用面廣,靈活性強,可用于各種類型和形狀的結構構件加固。

c、施工方便快捷,不需要大型機具,沒有濕作業,無需動火,無需其他固定措施,不受原結構形狀限制。

d、高耐久性,由于不會生鏽,非常适合在高酸、堿、鹽及大氣腐蝕壞境中使用。

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