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【摘 要】 混凝土在现代工程建设中占有重要地位。而在今天工民建钢筋混凝土结构领域,混凝土的裂缝是较为普遍质量问题。它已影响到正常的生活和生产,并困扰着大批工程技术人员和管理人員,是一个迫切需要解决的技术问题。
【关键词】 混凝土裂缝;产生的原因;防治措施
一、混凝土裂缝的种类
1)按裂缝产生的原因分类:
a、由外荷载(静、动荷载)直接应力引起的裂缝和次应力引起的裂缝。
b、由变形变化引起的裂缝:包括结构因温度湿度变化、收缩、膨胀、不均匀沉陷等原因引起的裂缝。其特征是结构要求变形,当受到约束和限制时产生内应力,应力超过一定数值后产生裂缝,裂缝出现后变形得到满足,内应力松弛。这种裂缝宽度大,内应力小,对荷载的影响小,但对耐久性损害大。据国内外调查资料表明,工程结构产生属于变形变化(温湿度、收缩与膨胀、不均匀沉降)引起的裂缝约占80%;属于荷载引起的裂缝约占20%。
2)按裂缝所处状态分:
裂缝可分为运动、不稳定、稳定、闭合和愈合等状态,对于处于运动和不稳定扩展状态的裂缝,应考虑加固和补救措施。而对于稳定、闭合的裂缝则可持久的应用。例如有些防水结构,在0.1MPa水压下,出现0.1~0.2㎜裂缝时,可能开始时有轻微渗漏,但经过一段时间后,裂缝处水化的水泥析出Ca(OH)2,逐渐弥合了裂缝,并与大气中CO2作用形成CaCO3结晶,封闭和自愈合裂缝,防止了渗漏的产生。这时裂缝是稳定的,不会影响工程结构的使用和耐久性。
3)按裂缝形状分:
按裂缝形状可分为表面的、深入的、贯穿的、断续的、纵向的、横向的、斜向的、对角结的、上宽下窄、上窄下宽、外宽内窄的、囊核形的等等。
产生裂缝的原因较多,其中有混凝土自身特点引起的原因、设计的原因、环境原因、材料的原因以及施工原因等。
二、混凝土裂缝的防治措施
(一)、通过调查分析,确认裂缝在不降低承载力的情况下,采取表面处理法、充填法、注入法等简易的处理方法:
1、修补法:
该法适用于缝较窄,用以恢复构件表面美观和提高耐久性时所采用,常用的是沿混凝土裂缝表面铺设薄膜材料,一班可用环氧类树脂浸渍玻璃布。施工时先将混凝土表面用钢丝刷打毛,清水洗净干燥,将混凝土表面气孔由油灰状树脂填平,然后在其上铺设薄膜,如果单纯以防水为目的,也可采用涂刷沥青的方法。
2、充填法:
当裂缝较宽时,可沿裂缝混凝土表面凿面V形或U形槽,使用树脂砂浆材料进行填充,也可使用水泥砂浆或沥青等材料。施工时,先将槽内碎片清除,必要时涂底层结合料,填充后待填充料充分硬化,再用砂轮或抛光机将表面磨光。
当裂缝宽度较小且较深时,可采用将修补材料注入混凝土内部的修补方法,首先裂缝处安设注入用管,其它部位用表面处理法封注,使用低粘度环氧树脂注入材料,用电动泵或手动泵注入修补,此法在裂缝宽大于0.2㎜时,效果较好。其方法如下:
(1)凿缝:沿裂缝进行剔凿,根据开裂情况凿出宽、深各15~20㎜的V型槽。
(2)埋设灌浆管:沿裂缝方向每隔50㎝钻孔一处,埋设灌浆嘴,用胶固定住。
(3)封闭裂缝:用结构胶骑缝反复刮实,同时封闭周围裂缝及分支裂缝。
(4)吹气试压:补封漏气部位。
(5)灌浆:配制灌浆液汪入灌浆器,由空压机加压0.2 MPa,从一端灌浆嘴起进行灌浆,一般从邻近灌浆嘴溢出灌浆液后停止灌浆,并封闭灌浆嘴,依次进行下次灌浆。
(6)拆嘴,封闭灌浆嘴。
(二)如果梁的裂缝情况影响了梁的承载能力,如因超荷载产生的裂缝、裂缝长时间不处理导致的混凝土耐久性降低、火灾造成的裂缝等影响结构强度可采取结构补强法。包括断面补强法、锚固补强法、预应力法等就应更慎重研讨,分析比较,采用经济高效的方法,达到加固目的,可采用的方法有:
1、钢箍加固法:此法适合于补强梁内特长箍筋及弯起筋不足,抗剪达不到要求的情况。具体方法是:用扁钢或圆钢制成垂直或斜形的钢箍,两端留有螺纹,套入钢板后用螺母拧紧。也或采用由两个U形钢箍套上后焊接,然后打入金属楔楔紧。采用钢箍时需在梁上刻槽以防滑。
2、粘贴加固法:将钢板或型钢用改性环氧树脂粘结剂粘结到构件混凝土裂缝部位表面,使钢板(或型钢)与混凝土连接成整体共同工作。粘结前,钢材表面进行喷砂处理,混凝土表面刷净干燥,粘结层厚度为3㎜左右。
3、梁的三面或四面加做围套法:在梁的刚度、强度或剪力不足且相差较大的情况下,采用梁的三面或四面加大,做钢筋混凝土围套加固较为适宜。采用四面围套时壁厚应据实际情况而定,一般两侧大于50㎜,上下大于100㎜为宜,纵向钢筋及箍筋通过计算确定。当梁受楼板限制时,可采用三面围套,此时两侧混凝土厚度宜大于100㎜,纵向钢筋可用?25与原梁纵筋焊接固定,施工时在梁两侧板上间隔500㎜凿洞以浇筑混凝土,箍筋可用开口箍或穿板封闭箍,并经计算确定配筋数量。
4、梁的单面加大截面法:单面加大截面法分两种,即上面加高或下面加厚。梁的上面加高适用于梁的支座抗弯强度不足的加固,所加混凝土靠焊在原梁上上部箍筋上的附加箍筋与原混凝土结成整体,上部荷载靠附加纵筋承受。梁的上部回厚,选用于梁跨中抗弯不足加固,当梁截面强度与要求相差不大时,可将梁下加厚80~100㎜,配制新的纵筋与原钢筋焊接,做法同三面围套。当梁的截面下部增加100㎜以上时,按计算配置纵筋和箍筋。
采用围套及单面加厚法加固时,纵筋与支座连接有下述方法:梁支承在柱上时,新加纵筋可通过连接钢板或直接与柱内受力筋焊搠在一起;梁支承在主梁上时,应在主梁上回设斜托支座,斜托钢筋与主梁中主筋焊接。对于梁的端支座,可将梁内部分纵向钢筋按45°或30°角折成斜筋焊于主梁内原纵筋上,或另加入浮筋,电焊连接新旧纵筋。
结束语
综合上述原因混凝土的裂缝是不可避免的,其微观裂缝是本身物理力学性质决定的,但它的有害成度是可经控制的,有害成度的标准是根据使用条件决定的。
【关键词】 混凝土裂缝;产生的原因;防治措施
一、混凝土裂缝的种类
1)按裂缝产生的原因分类:
a、由外荷载(静、动荷载)直接应力引起的裂缝和次应力引起的裂缝。
b、由变形变化引起的裂缝:包括结构因温度湿度变化、收缩、膨胀、不均匀沉陷等原因引起的裂缝。其特征是结构要求变形,当受到约束和限制时产生内应力,应力超过一定数值后产生裂缝,裂缝出现后变形得到满足,内应力松弛。这种裂缝宽度大,内应力小,对荷载的影响小,但对耐久性损害大。据国内外调查资料表明,工程结构产生属于变形变化(温湿度、收缩与膨胀、不均匀沉降)引起的裂缝约占80%;属于荷载引起的裂缝约占20%。
2)按裂缝所处状态分:
裂缝可分为运动、不稳定、稳定、闭合和愈合等状态,对于处于运动和不稳定扩展状态的裂缝,应考虑加固和补救措施。而对于稳定、闭合的裂缝则可持久的应用。例如有些防水结构,在0.1MPa水压下,出现0.1~0.2㎜裂缝时,可能开始时有轻微渗漏,但经过一段时间后,裂缝处水化的水泥析出Ca(OH)2,逐渐弥合了裂缝,并与大气中CO2作用形成CaCO3结晶,封闭和自愈合裂缝,防止了渗漏的产生。这时裂缝是稳定的,不会影响工程结构的使用和耐久性。
3)按裂缝形状分:
按裂缝形状可分为表面的、深入的、贯穿的、断续的、纵向的、横向的、斜向的、对角结的、上宽下窄、上窄下宽、外宽内窄的、囊核形的等等。
产生裂缝的原因较多,其中有混凝土自身特点引起的原因、设计的原因、环境原因、材料的原因以及施工原因等。
二、混凝土裂缝的防治措施
(一)、通过调查分析,确认裂缝在不降低承载力的情况下,采取表面处理法、充填法、注入法等简易的处理方法:
1、修补法:
该法适用于缝较窄,用以恢复构件表面美观和提高耐久性时所采用,常用的是沿混凝土裂缝表面铺设薄膜材料,一班可用环氧类树脂浸渍玻璃布。施工时先将混凝土表面用钢丝刷打毛,清水洗净干燥,将混凝土表面气孔由油灰状树脂填平,然后在其上铺设薄膜,如果单纯以防水为目的,也可采用涂刷沥青的方法。
2、充填法:
当裂缝较宽时,可沿裂缝混凝土表面凿面V形或U形槽,使用树脂砂浆材料进行填充,也可使用水泥砂浆或沥青等材料。施工时,先将槽内碎片清除,必要时涂底层结合料,填充后待填充料充分硬化,再用砂轮或抛光机将表面磨光。
当裂缝宽度较小且较深时,可采用将修补材料注入混凝土内部的修补方法,首先裂缝处安设注入用管,其它部位用表面处理法封注,使用低粘度环氧树脂注入材料,用电动泵或手动泵注入修补,此法在裂缝宽大于0.2㎜时,效果较好。其方法如下:
(1)凿缝:沿裂缝进行剔凿,根据开裂情况凿出宽、深各15~20㎜的V型槽。
(2)埋设灌浆管:沿裂缝方向每隔50㎝钻孔一处,埋设灌浆嘴,用胶固定住。
(3)封闭裂缝:用结构胶骑缝反复刮实,同时封闭周围裂缝及分支裂缝。
(4)吹气试压:补封漏气部位。
(5)灌浆:配制灌浆液汪入灌浆器,由空压机加压0.2 MPa,从一端灌浆嘴起进行灌浆,一般从邻近灌浆嘴溢出灌浆液后停止灌浆,并封闭灌浆嘴,依次进行下次灌浆。
(6)拆嘴,封闭灌浆嘴。
(二)如果梁的裂缝情况影响了梁的承载能力,如因超荷载产生的裂缝、裂缝长时间不处理导致的混凝土耐久性降低、火灾造成的裂缝等影响结构强度可采取结构补强法。包括断面补强法、锚固补强法、预应力法等就应更慎重研讨,分析比较,采用经济高效的方法,达到加固目的,可采用的方法有:
1、钢箍加固法:此法适合于补强梁内特长箍筋及弯起筋不足,抗剪达不到要求的情况。具体方法是:用扁钢或圆钢制成垂直或斜形的钢箍,两端留有螺纹,套入钢板后用螺母拧紧。也或采用由两个U形钢箍套上后焊接,然后打入金属楔楔紧。采用钢箍时需在梁上刻槽以防滑。
2、粘贴加固法:将钢板或型钢用改性环氧树脂粘结剂粘结到构件混凝土裂缝部位表面,使钢板(或型钢)与混凝土连接成整体共同工作。粘结前,钢材表面进行喷砂处理,混凝土表面刷净干燥,粘结层厚度为3㎜左右。
3、梁的三面或四面加做围套法:在梁的刚度、强度或剪力不足且相差较大的情况下,采用梁的三面或四面加大,做钢筋混凝土围套加固较为适宜。采用四面围套时壁厚应据实际情况而定,一般两侧大于50㎜,上下大于100㎜为宜,纵向钢筋及箍筋通过计算确定。当梁受楼板限制时,可采用三面围套,此时两侧混凝土厚度宜大于100㎜,纵向钢筋可用?25与原梁纵筋焊接固定,施工时在梁两侧板上间隔500㎜凿洞以浇筑混凝土,箍筋可用开口箍或穿板封闭箍,并经计算确定配筋数量。
4、梁的单面加大截面法:单面加大截面法分两种,即上面加高或下面加厚。梁的上面加高适用于梁的支座抗弯强度不足的加固,所加混凝土靠焊在原梁上上部箍筋上的附加箍筋与原混凝土结成整体,上部荷载靠附加纵筋承受。梁的上部回厚,选用于梁跨中抗弯不足加固,当梁截面强度与要求相差不大时,可将梁下加厚80~100㎜,配制新的纵筋与原钢筋焊接,做法同三面围套。当梁的截面下部增加100㎜以上时,按计算配置纵筋和箍筋。
采用围套及单面加厚法加固时,纵筋与支座连接有下述方法:梁支承在柱上时,新加纵筋可通过连接钢板或直接与柱内受力筋焊搠在一起;梁支承在主梁上时,应在主梁上回设斜托支座,斜托钢筋与主梁中主筋焊接。对于梁的端支座,可将梁内部分纵向钢筋按45°或30°角折成斜筋焊于主梁内原纵筋上,或另加入浮筋,电焊连接新旧纵筋。
结束语
综合上述原因混凝土的裂缝是不可避免的,其微观裂缝是本身物理力学性质决定的,但它的有害成度是可经控制的,有害成度的标准是根据使用条件决定的。