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加固业务丨ENGINEERING CASE

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楼面裂缝

发布时间:2017-05-15 16:48:31

一、裂缝的成因

裂缝产生的形式和种类很多,要根本解决混凝土中裂缝问题,还是需要从混凝土裂缝的形成原因人手。正确判断和分析混凝土裂缝的成因是有效地控制和减少混凝土裂缝产生的最有效的途径。

(一)设计原因

1.设计结构中的断面突变而产生的应力集中所产生的构件裂缝。

2.设计中对构件施加预应力不当,造成构件的裂缝(偏心、应力过大等)。

3.设计中构造钢筋配置过少或过粗等引起构件裂缝(如墙板、楼板)。

4.设计中未充分考虑混凝土构件的收缩变形。

5.设计中采用的混凝土等级过高,造成用灰量过大,对收缩不利。

(二)材料原因

1.粗细集料含泥量过大,造成混凝土收缩增大。集料颗粒级配不良或采取不恰当的间断级配,容易造成混凝土收缩的增大,诱导裂缝的产生。

2.骨料粒径越细、针片含量越大,混凝土单方用灰量、用水量增多,收缩量增大。

3.混凝土外加剂、掺和料选择不当、或掺量不当,严重增加混凝土收缩。

4.水泥品种原因,矿渣硅酸盐水泥收缩比普通硅酸盐水泥收缩大、粉煤灰及矾土水泥收缩值较小、快硬水泥收缩大。

5.水泥等级及混凝土强度等级原因:水泥等级越高、细度越细、早强越高对混凝土开裂影响很大。混凝土设计强度等级越高,混凝土脆性越大、越易开裂。

(三)混凝土配合比设计原因

1.设计中水泥等级或品种选用不当。

2.配合比中水灰比(水胶比)过大。

3.单方水泥用量越大、用水量越高,表现为水泥浆体积越大、坍落度越大,收缩越大。

4.配合比设计中砂率、水灰比选择不当造成混凝土和易性偏差,导致混凝土离淅、泌水、保水性不良,增加收缩值。

5.配合比设计中混凝土膨胀剂掺量选择不当。

(四)施工及现场养护原因

1.现场浇捣混凝土时,振捣或插入不当,漏振、过振或振捣棒抽撤过快,均会影响混凝土的密实性和均匀性,诱导裂缝的产生。

2.高空浇注混凝土,风速过大、烈日暴晒,混凝土收缩值大。

3.对大体积混凝土工程,缺少两次抹面,易产生表面收缩裂缝。

4.大体积混凝土浇注,对水化计算不准、现场混凝土降温及保温工作不到位,引起混凝土内部温度过高或内外温差过大,混凝土产生温度裂缝。

5.现场养护措施不到位,混凝土早期脱水,引起收缩裂缝。

6.现场模板拆除不当,引起拆模裂缝或拆模过早。

7.现场预应力张拉不当(超张、偏心),引起混凝土张拉裂缝。

(五)使用原因(外界因素)

1.构筑物基础不均匀沉降,产生沉降裂缝。

2.使用荷载超负。

3.野蛮装修,随意拆除承重墙或凿洞等,引起裂缝。

4.周围环境影响,酸、碱、盐等对构筑物的侵蚀,引起裂缝。

5.意外事件,火灾、轻度地震等引起构筑物的裂缝。

二、裂缝的控制措施

(一)设计方面

1.设计中的‘抗’与‘放’。

在建筑设计中应处理好构件中‘抗’与‘放’的关系。所谓‘抗’就是处于约束状态下的结构,没有足够的变形余地时,为防止裂缝所采取的有力措施,而所谓‘放’就是结构完全处于自由变形无约束状态下,有足够变形余地时所采取的措施。

设计人员应灵活地运用‘抗一放’结合、或以‘抗’为主、或以‘放’为主的设计原则。来选择结构方案和使用的材料。

2.设计中应尽量避免结构断面突变带来的应力集中。如因结构或造型方面原因等而不得以时,应充分考虑采用加强措施。

3.积极采用补偿收缩混凝土技术:

在常见的混凝土裂缝中,有相当部分都是由于混凝土收缩而造成的。要解决由于收缩而产生的裂缝,可在混凝土中掺用膨胀剂来补偿混凝土的收缩,实践证明,效果是很好的。

4.重视对构造钢筋的认识:

在结构设计中,设计人员应重视对于构造钢筋的配置,特别是于楼面、墙板等薄壁构件更应注意构造钢筋的直径和数量的选择。

5.对于大体积混凝土,建议在设计中考虑采用60天龄期混凝土强度值作为设计值,以减少混凝土单方用灰量,并积极采用各类行之有效的混凝土掺合料。

(二)材料选择和混凝土配合比设计方面

1.根据结构的要求选择合适的混凝土强度等级及水泥品种、等级,尽量避免采用早强高的水泥。

2选用级配优良的砂、石原材料,含泥量应符合规范要求。

3.积极采用掺合料和混凝土外加剂。掺合料和外加剂目标已作为混凝土的第五、六大组份,可以明显地起到降低水泥用量、降低水化热、改善混凝土的工作性能和降低混凝土成本的作用。

4.正确掌握好?昆凝土补偿收缩技术的运用方法。对膨胀剂应充发考虑到不同品种、不同掺量所起到的不同膨胀效果。应通过大量的试验确定膨胀剂的最佳掺量。

5.配合比设计人员应深入施工现场,依据施工现场的浇捣工艺、操作水平、构件截面等情况,合理选择好混凝土的设计坍落度,针对现场的砂、石原材料质量情况及时调整施工配合比,协助现场搞好构件的养护工作。

(三)现场操作方面

1.浇捣工作:浇捣时,振捣捧要快插慢拔,根据不同的混凝土坍落度正确掌握振捣时间,避免过振或漏振,应提倡采用二次振捣、二次抹面技术,以排除泌水、混凝土内部的水分和气泡。

2.混凝土养护:在混凝土裂缝的防治工作中,对新浇混凝土的早期养护工作尤为重要。以保证混凝土在早期尽可能少产生收缩。主要是控制好构件的湿润养护,对于大体积混凝土,有条件时宜采用蓄水或流水养护。养护时间为14—28天。

3.混凝土的降温和保温工作:对于厚大体积混凝土,施工时应充分考虑水泥水化热问题。采取必要的降温措施(埋设散热孔、通水排热等),避免水化热高峰的集中出现、降低峰值。浇捣成型后,应采取必要的蓄水保温措施,表面覆盖薄膜、湿麻袋等进行养护,以防止由于混凝土内外温差过大而引起的温度裂缝。

4.避免在雨中或大风中浇灌混凝土。

5.对于地下结构混凝土,尽早回填土,对减少裂缝有利。

6.夏季应注意混凝土的浇捣温度,采用低温人模、低温养护,必要时经试验可采用冰块,以降低混凝土原材料的温度。

综上所述,对于混凝土裂缝的控制是一个综合性的问题,需要经过设计、监理、施工及使用方等多方面的配合。

三、混凝土裂缝的分类

混凝土结构的裂缝按其形成可分为三类: 

1、静止裂缝:形态、尺寸和数量均已稳定不再发展的裂缝。修补时,仅需依裂缝粗细选择修补材料和方法。 

2、活动裂缝:宽度在现有环境和工作条件下始终不能保持稳定、易随着结构构件的受力、变形或环境温、湿度的变化而时张、时闭的裂缝。修补时,应先消除其成因,并观察一段时间,确定已稳定后,再按静止裂缝的处理方法修补;若不能完全消除其成因,但确定对结构、构件的安全性不构成危害时,可使用具有弹性和柔韧性的材料进行修补。 

3、尚在发展的裂缝:长度、宽度或数量尚在发展,但经历一段时间后将会终止的裂缝。对此类裂缝应待其停止发展后,再进行修补或加固。 

裂缝修补方法 

1、表面封闭法:当裂缝宽度ω≤0.2mm,裂缝浅而细且条数很多时,宜用改性环氧树脂浆液等修补胶液对裂缝进行表面封闭;对于楼板或其它需要防渗的部位,尚应在混凝土表面粘贴纤维复合材料以增强封护作用。 

表面封闭法的施工要点是,先用钢丝刷将混凝土表面刷毛,清除表面附着污物,用水冲洗干净,干燥后先用环氧胶泥、乳胶水泥等嵌补混凝土表面缺损,最后才用所选择的材料涂复。 

2、灌注法:又称注入法,是通过灌浆器以一定的压力将低黏度、高强度的裂缝修补胶液注入到裂缝腔内的修补方法。适用于裂缝宽度ω≥0.3mm,独立裂缝、贯穿性裂缝以及蜂窝状局部缺陷的封闭和补强。 

⑴.裂缝宽度大于或等于0.3mm时,宜用环氧树脂浆液灌注。 

⑵.裂缝宽度大于或等于1.0mm时,可用微膨胀水泥浆液灌注修补。修补前,应在裂缝表面涂刷一层水泥浆界面剂。 

⑶.面积缺损、蜂窝、孔洞等,宜采用1:2水泥砂浆或不低于C20级的细石混凝土进行修补。为保证新混凝土与原结构的可靠结合,可将缺陷周围先凿毛,清理干净,并涂刷一层水泥浆界面剂。 

3、填充密封法:又称凿槽法,是在构件表面沿裂缝走向骑缝凿出槽深和槽宽分别不小于20mm和15mm的U型槽,然后用改性环氧树脂或弹性填缝材料充填,并贴纤维复合材料以封闭其表面;此法适用于处理数量较少的宽大裂缝,裂缝宽度ω≥0.5mm及钢筋锈蚀所产生的裂缝修补。 

常用修补方法:

1、树脂灌注法 环氧树脂是最常见的裂缝灌注材料 

2、聚合物浸入法 

2.1重力渗入法 低粘度的液态树脂可用来密封路面、桥面的不小于0.1㎜的裂缝。将树脂涂刷到表面上,或者在水平表面上沿裂缝构筑临时的围堤,使树脂溢于裂缝表面。

2.2 真空渗入法 更适合封闭多重无规则表面裂缝。先将裂缝表面密封,抽去真空,使裂缝中和孔隙中的空气全部排除。再在大气压力下用纯环氧树脂浆料注入裂缝表面中。 

3. 钉合法 当必须恢复主裂缝断面的抗拉强度时,使用钉合法比较适宜。特别比较适宜在不会损坏周围结构的场合下用来锁闭活动裂缝。用相对薄而长的金属“缝合U型钉”跨过裂缝嵌入事先开好的槽沟中,用无收缩砂浆或者环氧树脂基粘合剂来固定。 

4. 表面封闭法 这是最简单和最普通的裂缝修补方法。用于修补对结构影响不大的静止裂缝,通过密封裂缝来防止水汽、化学物质和二氧化碳的侵入。 

5. 灌浆法 

5.1普通水泥灌浆 大体积水坝、厚混凝土墙、或者水工结构的岩石基础上的裂缝,有时通过注入硅酸盐水泥砂浆来密闭。 

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浆料,和水反应后形成固态沉淀物或泡沫材料,起到封闭裂缝的作用。可在潮湿环境中使用。 

6. 钻孔嵌塞法 这种方法通常用来灌注墙体中的裂缝。如果要求密封防水,孔中应填入柔性沥青来代替砂浆;如果灌注栓塞的作用比较重要,孔中则要灌注环氧树脂。 

7. 柔性密封法 通常将活动裂缝转变为运动节缝是比较适宜的办法。沿裂缝边缘开一凹槽并填入适当的柔性材料。节缝底部使用隔离层。 

8. 粘贴法 当运动不止作用于一个平面时,或者过度的运动已超过一个普通尺寸的凹槽所允许的范围时,或者不可以切割出槽时可使用这个方法。用柔性的密封带盖住裂缝,仅将带的边缘部分粘住。 

9. 附加钢筋法 

9.1普通钢筋 首先将裂缝密闭,然后贯穿裂缝平面大约90°的方向钻孔,将环氧树脂注入孔内,再将钢筋插入孔中使之粘合成整体。 

9.2外部施加预应力 通过后张法施加应力,来加强结构件的主要部分或者封闭裂缝。 

适用范围:可广泛用于混凝土裂缝修补加固,适用的裂缝宽度范围为0.05~3mm。 

四、混凝土裂缝修补方案

(一)低、高压注射混凝土裂缝修补胶

楼板裂缝表面处理:松动部分剔除,并以空压机将表面粉尘除去。 

● 安装灌注头基座:基座用补强补土的封塞用树脂涂抹底部,并以每隔20~30cm的间距粘贴在裂缝上。 

● 封塞灌注头基座及裂缝:用树脂把灌注头基座四周固定,并沿裂缝 涂树脂 以防止树脂灌注时渗漏。 

● 安装灌注头进行灌注: 

a. 将灌注用树脂按配比混合搅拌均匀。 

b. 树脂装入灌注头内。 

c. 将灌注头安装在灌注头基座上。 

● 检视灌注中:灌注头内树脂残余量,若无残余,应即刻补充树脂,直到灌注头留有残余。 

● 敲除灌注头及基座:内部的树脂待硬化后,即可敲除灌注头及灌注头基座。 

● 表面复原处理:表面突出部分清除,磨平至原基面平齐,从而恢复原面。

(二)开槽法修补裂缝

该法适合于修补较宽裂缝大于0.5mm,材料的配合比为:采用环氧树脂:聚硫橡胶:3:1首先按比例配好搅拌均匀后,将环氧树脂配比拌匀。然后将已拌好的改性环氧树脂砂浆用橡胶桶装到已凿好洗净吹干后的混凝土凿槽内进行嵌入。从砂浆开始拌和到嵌入混凝土缝内,一组砂浆的整个施工过程需要10分钟左右完成。

(三)碳纤维加固法在混凝土裂缝修补上的应用

建筑结构裂缝可分为多种,一般大于0.5mm上以及活动裂缝和正在发展的裂缝都必须进行裂缝加固,加固的主要工艺为碳纤维加固,工艺原理是将抗拉强度极高的碳纤维用环氧树脂预浸成为复合增强材料(单向连续纤维);用环氧树脂粘结剂沿受拉方向或垂直于裂缝方向粘贴在要补强的结构上,形成一个新的复合体,使增强粘贴材料与原有钢筋混凝土共同受力增大结构的抗裂或抗剪能力,提高结构的强度、刚度、抗裂性和延伸性。常用于根底修补的工字梁可以抵挡136~181 kN的拉力,避免墙体弯曲,而10 cm宽的碳纤维条可接受8至10倍这样的压力,其厚度只要3.2 mm。用碳纤维修补房屋裂痕施工方便快捷,而且不占用空间,使房屋有更多的运用空间和增大再出售的时机。还有一个益处,修补完成后简直不留痕迹。

材料特点:

(1)抗拉强度高,是同等截面钢材的7-10倍。   

(2)重量轻,密度只有普通钢材的1/4。   

(3)耐久性好,可阻抗化学腐蚀和恶劣环境、气候变化的破坏。   

(4)施工方便快捷、省力节时、施工质量易于保证。   

(5)适用范围广,混凝土构件、钢结构、木结构均可进行加固。可大幅度提高构件的承载能力、抗震性能和耐久性能。

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