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混凝土結構裂縫原因及修複措施大盤點
文章來源:砼商網 更新時間:2017-06-23
混凝土結構裂縫原因及修複措施大盤點

混凝土裂縫問題是長期困擾著建築工程技術人員的一大難題,混凝土結構尤其是大體積建築中出現裂縫是很常見的現象,因此工程人員對裂縫問題非常關注。
本文對鋼筋混凝土結構裂縫進行了分類,並分析了裂縫的產生原因、常用的檢測方法,以及裂縫出現以後的各種修複加固措施,供從事工程施工的工程技術人員參考。
01裂縫可能危及結構安全
裂縫問題是一個人們普遍關心的問題,對混凝土結構而言,裂縫的存在是十分普遍的現象。大量科研和實踐都證明了混凝土結構出現裂縫是不可避免的,裂縫出現時荷載常為極限荷載的15%~25%。
在正常使用荷載作用下,鋼筋混凝上結構一般是帶裂縫工作的,一般肉眼可見的裂縫範圍為0.02~0.05mm,裂縫寬度小於0.05mm 的屬無害裂縫,對防水、防腐蝕與承重的影響均可忽略不計。
我國現行規範對一般正常使用條件下混凝土結構構件最大裂縫寬度的控製標準為0.3mm。因此就經濟及科學觀點,一定程度的裂縫是可以接受的。
但有的裂縫會造成結構承載能力降低,結構可靠度下降;有的雖對承載力無多大影響,但會出現諸如混凝上保護層脫落、鋼筋鏽蝕加速和混凝土碳化,降低結構的耐久性或發生滲漏,影響使用。
當裂縫寬度達到一定的數值時,還可能危及結構的安全。因此,如何對混凝土結構中的裂縫進行評價、鑒定、修複,對結構的使用和維護具有十分重要的現實意義。
02裂縫原因與類型
裂縫形成的原因一般分成兩類:結構性裂縫和非結構性裂縫。
【結構性裂縫】
由於直接施加的各種靜力和動力荷載所引起的裂縫。由於結構承載力不足應力達到限值引起的,是結構開始破壞的特征。這種裂縫是比較危險的,如果不對這類裂縫進行處理將對結構的安全帶來隱患。
【非結構性裂縫】
由於溫度變化、收縮、不均勻沉降等間接作用, 結構的變形受到約束而引起的裂縫。這種裂縫對結構承載力的影響不大,可根據結構耐久性、抗滲、抗震、使用等方麵要求采取修補措施。
在實際工程結構中,由於荷載所引起的裂縫隻占總數的20%左右,而由於間接作用所產生的裂縫,大約占裂縫總數的80%。
裂縫成因複雜,對結構的影響差異也較大。隻有在弄清結構受力狀態和裂縫對結構影響的基礎上,才能確定相應的修複措施。
03裂縫調查與分析
裂縫成因調查包括對材質與施工質量、設計計算與構造、使用環境與荷載等方麵的調查,是為裂縫分析提供依據的。
通過裂縫現狀觀測、成因調查判明是結構性裂縫還是非結構性裂縫。
裂縫的寬度、長度保持恒定不變的屬於穩定裂縫,隻要其寬度不大,符合規範要求,其危險性較小,屬安全構件。
裂縫的寬度和長度隨時間不斷擴展,說明鋼筋應力可能接近或達到流限,對承載力有嚴重的影響,應及時采取措施。
04裂縫的檢測
裂縫檢測就是裂縫現狀檢查,通過現狀檢測並繪製裂縫分布圖,為進行裂縫分析和危害性評定提供依據。
裂縫外觀檢測常用的儀器有刻度放大鏡、裂縫對比卡等,裂縫深度主要采用超聲波法探測或直接鑽芯法檢測。檢測的一般步驟如下:
01 繪製裂縫分布圖
先畫出產生裂縫構件的形狀, 然後將裂縫的位置、長度標於圖上,並對每條裂縫進行編號和注明裂縫出現時間。
為便於研究分析,裂縫圖應根據構件逐一繪製展開圖,並在圖上標明方位。當裂縫數量較多時,可在構件有裂縫的表麵畫上方格,方格尺寸依據構件的大小以200~500mm 為宜,在裂縫的一側用毛筆或粉筆沿裂縫畫線,然後依據同樣的位置翻樣到記錄本上,對於特殊形狀的裂縫還要拍照和攝像。
02 測定裂縫寬度
測定時把裂縫全長分為四等分,中央點和兩端,以及中央點和中間的第三分點。測定裂縫方向上的垂直寬度,使用帶有刻度的專用顯微鏡,將刻度與縫口垂直,量出縫口寬度,記下讀數並標於圖上。
也可以采用裂縫卡通過放大鏡估計裂縫寬度,但這種方法誤差較大。裂縫長度可用鋼尺測量,在裂縫的端部要有標誌,標上年月日,以觀測裂縫的發展。
在測定裂縫長度和寬度的同時,須同時確認保護層厚度,保護層混凝土厚度不宜用鏨鑿開時,可用鋼筋探測器找出其厚度。
03 測定裂縫深度
檢測裂縫的深度通常用超聲波法,通過所測得的聲時與探頭之間的關係推算出裂縫的深度。
用超聲波測試裂縫深度,要在避開鋼筋的位置上進行,且僅對一些受力裂縫比較合適,因為這種裂縫兩邊的混凝土一般是完全分離的。如果兩邊的混凝土並未完全分離,用超聲波檢測是不太準確的。
對於裂縫不深且其走向大致成一直線的構件,可以采用直接取芯的方法進行檢測。
這種方法是在有裂縫的位置,沿深度方向鑽取混凝土芯樣,這樣可以在芯樣側麵直接測量裂縫深度,其缺點是對構件有一定的破損。
04 裂縫發展情況觀測
對於活動裂縫,應進行定期觀測,專用儀器有接觸式引伸儀、振弦式應變儀等,最簡單的辦法是騎縫塗抹石膏餅觀察。
在典型裂縫位置處抹50mm左右見方的石膏餅,觀察石膏餅是否沿原裂縫開裂,就可確定裂縫是否在繼續發展。石膏餅開裂寬度大,說明裂縫增長也大,將裂縫的變化情況亦記於圖上。通過以上觀測繪製形成的裂縫圖,即可作為裂縫分析的依據。
05裂縫修複措施
裂縫處理的原則:
1)首先應能保證裂縫處理後結構原有的承載能力、整體性以及防水、抗滲性能;
2)其次要考慮溫度、收縮應力較長時間的影響,以免處理後再出現新的裂縫;
3)再次應防止進一步的人為損傷結構和構件,盡量避免大動大補,並盡可能保持原結構的外觀。
裂縫的類型不同,修複處理的方法也不相同,裂縫一般的處理方法有如下幾種:
01 表麵修補
通過密封裂縫表麵以提高其防水性及耐久性。適用於對結構承載力無影響的漿材難以灌入的細而淺的裂縫,深度未達到鋼筋表麵的微細裂縫(一般寬度小於0.2mm)。
修補用的材料必須具有密封性、抗滲性和耐老化性,與混凝土的變形要相適應, 大麵積處理時應注意防止空鼓、起皮。
表麵修補法主要有表麵塗抹環氧樹脂、聚氨酯、聚合物砂漿等,表麵粘貼常采用玻璃絲布、碳纖維布、土工膜。
修補處理前應將裂縫附近的灰塵浮渣清除幹淨,采用表層粘貼封閉時應對結構麵進行打磨處理。
02 內部修複
采用壓漿泵將粘合劑及密封劑漿液灌入裂縫深部,由於膠結料在裂縫內部凝結、硬化而起到補縫作用,從而達到恢複結構的整體性、耐久性及防水性的目的。
灌漿材料一般要求具有較好的流動性,且具有一定的粘結強度。常用的灌漿材料有水泥和化學材料,可按裂縫的性質、寬度、施工條件等具體情況選用。
一般對寬度大於0.5mm 的裂縫,可采用水泥灌漿;對寬度小於0.5mm 的裂縫,宜采用化學灌漿。化學灌漿材料主要為環氧樹脂和聚氨酯等。
壓力灌漿分為低壓注入和高壓注入兩種方式,應根據修複的結構類型和裂縫種類選擇適合的注入方式。
低壓注入適合寬度較細,深度較淺的建築物裂縫;高壓注入適合寬度較寬,深度很深的建築物裂縫。
目前國內較為成熟的"YJ - 自動壓力灌漿技術",是一項包括材料、機具、施工的綜合技術,利用低壓原理,依靠內部彈簧壓力和毛細管作用將樹脂注入微細裂縫。
03 加固補強
結構加固補強是為了防止裂縫再出現和擴展,保證結構安全。結構補強的方法很多,主要有加大截麵法、外包角鋼法、粘鋼法、粘貼碳纖維法以及預應力加固法等。
加固方法的選擇,應根據檢測分析結果、結構功能降低及加固原因,結合結構特點、當地具體條件、新的功能要求等因素綜合分析後確定。
與修補處理不同,由於加固處理目的在於恢複因裂縫降低的混凝土構件的承載力,涉及到建築物的結構安全和使用功能的改變,因此必須在確認安全的基礎上計算承載力,提出合理的詳細的方案。
06結語
混凝土結構中裂縫類型很多,成因複雜,在實踐中,應根據裂縫的不同特點分析其產生的具體原因,采取相應的方法進行修複處理,有效地控製裂縫的產生和發展,減少工程事故的發生,延長結構的使用壽命,最終達到保證建築物安全和耐久的目的。