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混凝土因其抗压强度高,可浇注成各种形状,并且耐火性好,不易风化,养护费用低,成为当今建筑结构中使用最广泛的建筑材料之一。而随着商品混凝土的诞生,由于其施工方便快捷,性能稳定,质量可靠,劳动强度低,生产效率高,同时又可减少污染,保护环境等综合优点,更加得到广泛应用。
从事建筑的技术人员都知道,普通钢筋混凝土构件基本上都是带裂缝工作的,有些裂缝很细,甚至肉眼看不见,一般对结构的使用和安全无大害,但有些裂缝在使用荷载或外界环境的物理及化学因素作用下,会引起混凝土碳化、保护层剥落及钢筋锈蚀,使钢筋混凝土强度和刚度受到削弱,耐久性降低,甚至危害结构的正常使用,必须加以控制, 因此研究商品混凝土裂缝产生的原因及预防措施是非常重要而迫切的。
1.混凝土裂缝类型及成因
实际上,钢筋混凝土结构裂缝的成因复杂而繁多,甚至多种因素互相影响,但每一条裂缝均有其产生的一种或几种原因,其中最常见的是混凝土早期裂缝,混凝土早期裂缝有以下几种:
1)沉塑裂缝
此类裂缝产生的主要原因是由于混凝土骨料沉降时受到阻碍(如钢筋)而产生的。这种裂缝大多出现在混凝土浇注后0.5小时至3小时之间,混凝土尚处在塑性状态,混凝土抹面后就会产生,沿着梁及板上面钢筋的走向出现,主要是混凝土塌落度大、沉陷过多所致。另外在施工过程中如果模板支架强度、刚度不足,造成模板沉陷、位移也会出现此类裂缝。
2)收缩裂缝
这类裂缝多在表面出现,形状不规则、长短宽窄不一、呈龟裂状,深度一般不超过50mm。此类裂缝产生的主要原因是混凝土浇筑后,在塑性状态时表面水分蒸发过快造成的,主要是混凝土浇注后表面没有及时覆盖、养护,特别是平板结构在炎热或大风天气中,混凝土表面水分蒸发过快,或者是基础、模板吸水过快,以及混凝土本身的水化热高等原因造成混凝土产生收缩,此时混凝土强度很低,不能抵抗这种变形应力而导致开裂。混凝土中蒸发水分的速度越快,塑性收缩裂缝越容易产生,而商品混凝土由于为了满足可泵性、流动性、出机时混凝土的塌落度比普通混凝土大很多,所以其水分特别容易散失,表面容易形成裂缝。
3)温度应力裂缝
此类裂缝产生的主要原因是由于混凝土浇筑后,聚积在内部的水泥水化热不易散发,造成混凝土的内部温度升高,而混凝土表面散热较快,这样形成较大的内外温差,使混凝土内部产生压应力,表面产生拉应力。如果在混凝土表面附近存在较大的温度梯度,就会引起较大的表面拉应力,此时混凝土的龄期很短,抗拉强度很低,如果温差产生的表面拉应力,超过此时的混凝土极限抗拉强度,就会在混凝土表面产生表面裂缝。这种裂缝一般产生很早,多呈不规则状态,深度较浅,属表面性质。表面裂缝易产生应力集中,能促使裂缝进一步开展。
4)施工工艺质量引起的裂缝
在钢筋混凝土结构浇注过程中,若施工工艺不合理,也可能产生各种形式的裂缝,比较典型且常见的如下:
①混凝土保护层厚度不符合要求 ,混凝土的保护层厚度是根据混凝土所处的环境而定,对于室内正常环境下板和墙的保护层厚度为15MM,梁和柱的保护层厚度为25MM;对于露天或室内高湿度环境的板、墙和梁、柱的保护层厚度分别为25MM、35MM。如果钢筋混凝土保护层过厚超过设计要求,或乱踩绑扎的上层钢筋,使承受负弯矩的钢筋保护层加厚,导致构件的有效高度减小,容易造成与受力钢筋垂直方向的裂缝。
②混凝土浇注过快,混凝土震捣不密实、不均匀,出现蜂窝、麻面、空洞,导致荷载作用下裂缝的起源点。混凝土流动性较低在硬化前因混凝土振捣不足,硬化后沉实过大,混凝土在完成终凝时,由于水泥的水化作用体积将收缩,容易在浇注数小时后发生裂缝,属于塑性收缩裂缝。
③混凝土表面抹面过早,目前普遍使用预拌混凝土,要完成混凝土的输送,一般混凝土的塌落度较大,为了改善混凝土的工艺性能预拌混凝土中掺有复合材料,由于某些操作人员不掌握预拌混凝土的终凝时间,不按要求施工,混凝土表面容易产生不规则的干缩裂缝。
④混凝土搅拌、运输时间过长,水分蒸发过多,引起混凝土塌落度过低,使得在混凝土表面出现不规则的收缩裂缝。
⑤用泵送混凝土施工时,为保证混凝土的流动性,增加水和水泥用量,或因其它原因加大了水灰比,导致混凝土凝结硬化时收缩量增加,混凝土表面出现不规则裂缝。
⑥混凝土分层或分段浇注时,接头部位处理不好,易在新、旧混凝土和施工缝之间出现裂缝。
⑦混凝土养护不符合规范要求,混凝土的早期养护不但能使强度增长,而且能防止表面失水而发生裂缝。施工单位往往是为了抢赶进度,忽视了混凝土的早期养护,正是由于对混凝土养护不好,表面水分蒸发过快,致使成型后的混凝土产生永久性的表面裂缝。另外,混凝土早期受冻,也会使构件表面出现裂纹、局部剥落,或脱模后出现空鼓现象。
⑧施工时模板刚度不足,在浇注混凝土时,支模架、模板变形,产生与模板变形一致的裂缝。另外拆模过早,混凝土强度不足,使得构件在自重或施工荷载作用下产生裂缝。
5)原材料质量引起的裂缝
混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌和水及外加剂组成。混凝土所采用材料的质量不合格,可能导致结构出现裂缝。
①砂石含泥量超过规定,不仅降低混凝土的强度和抗渗性,还会使混凝土产生不规则的网状裂缝。砂石的级配差,或砂颗粒过细,用这种材料拌制的混凝土常造成侧面裂缝。碱骨料反应,骨料中硅化物质与碱性物质相遇,水、硅反应会生成膨胀的胶质,吸水后造成局部膨胀和拉应力,则构件产生爆裂状裂缝,在潮湿的地方较为多见。
②拌和用水及外加剂或外加剂中氯化物等杂质含量较高时对钢筋锈蚀有较大影响。采用海水或含碱水拌制混凝土,或采用含碱的外加剂,可能对碱骨料反应有影响,产生次生裂缝。
2. 裂缝的防治措施
2.1处理好各工种的合理穿插
施工工艺上,做到在钢筋绑扎完后,按规范和设计要求设置垫块,上部面筋设置支撑脚筋减少人为踩踏。在浇捣混凝土时有专人负责混凝土的保护层厚度,使混凝土保护层厚度处在有效范围之中。
2.2沉降裂缝预防措施
①在满足泵送和施工的前提下尽可能减小混凝土塌落度;
②防止混凝土离析,搅拌运输卸料前先高速运转20―30秒,然后反转卸料;
③确保支模架有足够的刚度的强度,防止模板变形,混凝土浇捣时不能漏振、过振,使混凝土离析分层,保证混凝土的密实性;
④施工过程中严禁随意加水。
2.3收缩裂缝预防措施
①施工单位在浇注混凝土后要及时覆盖养护,增加环境湿度;
②混凝土在满足可泵性、和易性的前提下尽量减小塌落度、降低砂率、严格控制骨料的含泥量。
③做好二次抹面及养护,在混凝土浇筑成形后,混凝土表面的抹面工作应进行二次抹面,即混凝土在终凝前再进行一次抹面,这对消除混凝土表面裂缝至关重要,应及时覆盖避免早期失水。良好的早期(7天)养护,不仅对混凝土强度,而且对防止混凝土表面裂缝的产生也至关重要。由于养护水的渗入使混凝土中未水化的水泥颗粒继续水化,使其具有良好的裂缝自愈能力。
2.4温度应力裂缝预防措施
①降低混凝土发热量。选用水化热低、凝结时间长的水泥,以降低混凝土的温度;掺加缓凝剂或高效减水剂,以提高混凝土强度并减少用水量及水泥用量,延长混凝土达到最高温度时间,减少干缩;尽可能选用最大粒径较大,颗粒形状好且级配良好的粗骨料,避免砂量过多,参入适量的粉煤灰以减少水泥用量,在满足泵送和施工的前提下用低流动性混凝土,严格控制水灰比,减少单位体积混凝土用水量。
②降低混凝土浇筑温度。在高温季节要降低原材料温度,在环境温度较低的早晚浇筑;避免吸收外部环境热量,运输工具、泵送管路尽量遮荫,防止混凝土升温;埋设冷却水管,通入冷水降温。
③分层分块浇筑,大体积混凝土施工应按规范要求进行计算,采用相应措施。
④表面保温与保湿。要尽量长时间地保温和保持混凝土表面湿润,使混凝土能够增长强度以抵抗开裂拉应力。采用有蓄水养护和覆盖洒水养护等有效方式,养护时间一般不少于14天。
3. 裂缝的修补处理
尽管我们在施工中采取了一些预防措施,但混凝土终究避免不了裂缝这种缺陷存在,根据以往的施工经验,处理裂缝的做法是根据构件的使用部位和裂缝宽度及深度来处理。
首先要明确处理的目的,编制专项方案,一般现浇混凝土表面裂缝的处理方法分为表面封闭处理和结构补强处理。修补前,应卸掉一切可卸荷载,然后进行修补。裂缝宽度在5毫米以上,采用高强水泥砂浆灌注;裂缝宽度在0.1-5毫米,采用专用化学裂缝灌注胶以低压慢注射为主,固化打磨修饰平整;裂缝宽度小于等于0.1毫米,采用封缝胶表面封闭。对承受荷重较大部位,裂缝缝内处理后,混凝土表面可采用碳纤维布CFRP粘贴。由于碳纤维布具有高强度,高弹性模量,重量轻,耐高温,耐酸碱腐蚀,无毒,无味,不易燃易爆等性能,适用于混凝土表面加固。
关键词:民用建筑;混凝土结构;裂缝;修补
Abstract: in this paper the author of actual work experience, on the analysis of the concrete crack formation, and on the basis of the design of the crack repair and repair work method for the study, in order to achieve the purpose durability.
Keywords: civil building construction; Concrete structure; Crack; repair
中图分类号:TV543文献标识码: A 文章编号:
前言
随着我国国民经的快速发展,人民生活水平不断的提高,基础设施的发展更是迈向,特别是土木工程也受到了很大影响。在民用建筑工程中,混凝土结构仍然占据着主导地位,而不管什么混凝土建筑都会因为这样那样的原因而出现不同程度的裂缝。裂缝的产生必将会对建筑结构产生一定的破坏,因此,民用建筑混凝土结构的裂缝问题越来越受到人们的关注。
1混凝土裂缝形成的原因
(1)选用不适当的材料
水泥中有害物质过量、骨料、添加剂使用不恰当;水泥水化热过高;使用不恰当的外加剂;混凝土比例失调;不良性能的钢筋技术;过期的水泥或选用不当的品种等。民用建筑混凝土结构出现裂缝主要成因是由于材料选择不当,一般以选配不合适形成了化学性缺陷而导致裂缝产生。
(2)设计构造不合理
结构构件断面突变或因开洞、留槽引起应力集中;构造处理不当现浇主梁在搁次梁处如没有设附加箍筋或附加吊筋以及各种结构缝设置不当等因素均容易导致混凝土开裂。
(3)结构受荷严重
结构受荷后产生裂缝的因素很多,施工中和使用都可能出现裂缝。而最常见的是钢筋混凝土梁、板等受弯构件,在使用荷载作用下往往出现不同程度的裂缝。
(4)地基的变形
在钢筋混凝土结构中,造成开裂主要原因是不均匀沉降。裂缝的大小、形状、方向决定与地基变形的情况,由于地基变形的应力相对较大,使得裂缝一般是贯穿性的。
(5)环境造成的影响
环境是民用建筑混凝土结构产生裂缝的其中一个因素。如:地震火灾的侵害;构件表面遇到高温;混凝土受化学物品的腐蚀;天气气温、湿度差异和变化等都是常见的环境因素。这些造成裂缝产生的环境因素中有化学性缺陷也有物理性缺陷,这些缺陷影响混凝土结构进而产生裂缝。
(6)施工方面存在的问题
由于施工原因造成裂缝出现的因素很多。比如:初期得不到良好护理;不良的振捣;模板支架固定不好或下沉;不合理的钢筋骨架结构;由于天气原因受冻;混凝土下沉;浇筑速度过快;使用不恰当的操作规程;长时间的运输搅拌;浇筑速度太快;拆模过早;没有处理好施工缝接茬;配筋乱踩而减小保护层;模板刚度不够;施工不规范导致物理缺陷等等这些因素都会使混泥土结构出现裂缝。
2修补设计
进行修补设计的原则是根据现实情况来决定是否需要进行修补处理和加牢加固。对恢复耐久性的设计的裂痕或开裂结构构件的机能时,更重要的是要选择正确的修补方法,合理的修补材料、和最佳的修补时机。这些条件对修补设计显得更重要。修补时,要从以下几点来考虑进行:
(1)根据是否需要修补做出准确判断,如果真的需要,要设定修补的范围和规模,同时在现场按要求进行二次调查。
(2)掌握开裂程度,如裂缝的大小、深浅和形状等,研究建筑物的重要环境条件,如一般环境和特殊环境,只要指普通自然环境、靠近温泉地带、工厂地区、酸碱盐类环境、寒冷地带和热带地区等。
(3)考虑造成开裂的环境条件,对修补目的以及恢复的目标进行明确的规定,使用最合适的修补材料、修补方法、修补时间进行修补。根据裂缝开裂的成因及开裂现场的具体情况决定选择哪种修补方法。此外,如果构筑物正好处在环境比较苛刻的地方比如盐类环境,选择的修补材料及方法要比修补普通环境条件用的材料和方法高一个等级。最好在裂缝稳定后再进行修补工作,如果裂缝是随着温度等环境条件逐渐变化的,那么修补最好在裂缝最宽的时候进行。由于竣工时的初期性能、劣化程度、劣化范围、建筑物的耐用时间、开裂原因等不同导致混凝土建筑物及其构件的修补恢复目标出现差异,还有就是保修的年限也不全一样。
(4)必须充分研究机械材料、修补作业时需要的脚手架、施工现场对周围环境的安全是否有保障。
3修补方法及特点
3.1表面修补法
常用的方法为涂覆法,增加整体面层,压抹环氧胶泥,环氧浆液粘玻璃丝布,表面缝合等。
(1)涂覆法:混凝土表面出现数量较多的表面裂缝时,采用手工或机械喷涂方法,将修补材料涂覆于混凝土表面,起到表面封闭作用。涂膜厚度在0.3mm~2.5mm之间,厚度大者适应裂缝变化能力强。选用修补材料时应考虑使用条件(室内、室外、环境温湿度变化,介质腐蚀情况)以及裂缝活动情况等,例如,要求耐磨的地坪可选用环氧沥青涂料,聚氨酷涂料,聚氨酷沥青涂料等刚性涂料,不稳定的裂缝修补可选用聚氨酷弹性体,橡胶型丙烯酸酷涂料等弹性涂料。
(2)增加整体面层:混凝土表面裂缝数量较多,分布面较广时,常采用增加一层水泥砂浆或细石混凝土整体面层的方法处理。多数情况下,整体面层内应配置双向钢丝网。有条件时,宜采用喷射法施工水泥砂浆或混凝土整体面层。
(3)压抹环氧胶泥:对于数量不多,又不集中,缝宽>0.1mm的裂缝可采用此法处理。
(4)环氧浆液粘贴玻璃丝布:一般采用环氧树脂胶料或环氧焦油胶料,粘贴1层~2层玻璃丝布。
(5)表面缝合:在裂缝两边钻孔或凿槽,将U形钢筋或金属板放入孔或槽中,用环氧树脂砂浆等无收缩型砂浆灌入孔或槽中锚固,以达到缝合裂缝的目的。
3.2局部修复法
常用的方法有充填法,部分凿除重新浇筑混凝土、预应力法等。
(1)充填法:用钢钎、风镐或高速转动的切割圆盘将裂缝扩大,最终凿成V形或梯形槽,分层压抹环氧砂浆、或水泥砂浆、或聚氯乙烯胶泥、或沥青油膏等材料封闭,其中V形槽适用于一般裂缝修补;梯形槽用于渗水裂缝修补;环氧砂浆适用于有结构强度要求的修补;聚氯乙烯胶泥和沥青油膏仅适用于防渗漏的修补。
(2)预应力法:用钻机在构件上钻孔,注意避开钢筋,然后穿入螺栓(预应力钢筋),施加预应力拧紧螺帽,使裂缝减小或闭合。如条件许可时,成孔的方向应与裂缝方向垂直,钻孔方向不与裂缝垂直时,宜采用双向施加预应力,
(3)部分凿除重新浇筑混凝土:对于钢筋混凝土预制粱等构件,由于运输、堆放、吊装不当而造成裂缝的事故时有发生。这类裂缝有时可采用凿除裂缝附近的混凝土,清洗、充分湿润后,浇筑强度高一等级的混凝土,养护到规定强度的修补方法。修补后的构件仍可使用在工程上。用这种方法修补己断裂的构件应特别慎重。此外,修补前应检查钢筋的实际应力和变形状况。修补混凝土宜用微膨胀型。修复工作必须十分仔细认真,否则新老混凝土结合不良将导致失败。
3.3灌浆法
将水泥或化学浆液灌入混凝土缝内,使其扩散,固化。固化后的浆液具有较高的黏结强度,与混凝土能较好地黏结,从而增强了构件的整体性,使构件恢复使用功能,提高耐久性,达到堵漏防锈补强的目的。用于结构修补的化学浆液主要有两类:一类是环氧树脂浆;另一类是甲基丙烯酸甲酷液(简称甲凝液)。用于防渗堵漏的化学浆液主要有:水玻璃、丙烯酞胺、聚氨酷、丙烯酸盐等。这些不溶物可充填缝隙,使之不透水并增加建筑物强度。
结束语
综上所述,民用建筑中经常会出现混凝土结构裂缝的现象,给广大的居民带来了极大的不便。要保证民用建筑混凝土结构的质量,就要落实民用建筑混凝土结构为什么开裂,才会决定用什么样的修补方法,最终根据不同的实际情况用不同的方法来实施修补,这样才能达到良好的效果。
参考文献
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[2] GB50300-2001 建筑工程施工质量验收统一标准[S].2001
关键词:水泥砼路面裂缝;产生原因 ; 修补方法; 修补材料
中图分类号:TU37 文献标识码:A 文章编号:
前言:水泥混凝土路面有强度高、稳定性好、耐久性好、有利于当地建材业的发展、缓 和沥青供应不足、经济效益高等优点。近年来,我国许多省、市修建了大量的水泥砼路面,但随着里程的增长,加上早期修建的水泥砼路面已接近使用年限。特别是近几年,汽车业迅速发展交通量逐年增大,交通荷载重型化,行车速度的提高,加速了结构层和路面层的损坏。其中裂缝的产生是最常见的病害,会直接损坏面层和结构层,因而影响行车速度,舒适性和安全性,因此对裂缝的修补尤其重要。由于水泥砼路面裂缝修补是一项技术强,难度大的工作。同时为了使交通更快得到开放,也就必须选择合理的材料配合,使修复工程更迅速达到一定的强度和耐久性,使交通得以正常运行。
一、裂缝产生原因分析
裂缝产生原因主要在基层质量、材料、环境、施工工艺等方面: 1. 基层施工质量。(1)基层平整度差,将导致混凝土面层厚度不匀,离散性大,在行车荷载及温度翘曲应力作用下,使得路面应力集中。当应力超过极限强度时,就会在厚度薄弱处产生裂缝。(2)地基强度不均匀,路基填料混杂或压实不好,产生不均匀沉降,导致混凝土板产生裂缝。(3)路基软弱,未压实或路面基层强度不足、沉降量过大,混凝土板受弯产生裂缝。(4)半填半挖路段,填挖交接处未按要求进行处理或处理不当,或填方部分未压实,导致填方部分沉降或滑移而造成裂缝。
2. 原材料的质量。水泥规格的选择直接影响工程质量。水泥的化学成分及细度对混凝土质量有很大影响,如果水泥硅酸二钙等含量过高或含有较高的有害杂质,会使混凝土的稳定性降低,产生过大的收缩,从而导致水泥混凝土路面产生裂缝;再如水泥中铝酸三钙含量较大,水化时混凝土放热快,产生的热量多,常使内部温度上升到50℃造成内外温差较大从而产生较大的应力,使混凝土产生裂缝。
3.混凝土养生不当。养护不及时,就会造成顶面失水快,收缩迅速;板底失水慢,收缩缓慢,翘曲后则产生裂缝。
4.振捣的影响。在混凝土浇筑过程中振捣不足,易使混凝土中出现气孔、蜂窝,在行车荷载及自然因素作用下产生应力集中而导致裂缝;振捣过量,则粗骨料下沉,混凝土离析,影响其强度。
5.施工温度的影响。混凝土具有热胀冷缩的性质,当外部或内部温度发生变化时,混凝土会产生变形。混凝土硬化期间水泥放出大量水化热,内部温度不断上升,在表面引起拉应力。后期在降温过程中,由于受到基础或老混凝土的约束,又会在混凝土内部出现拉应力。气温的降低也会在混凝土表面引起很大的拉应力。当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时,即会出现裂缝。许多混凝土的内部湿度变化很小或变化较慢,但表面湿度可能变化较大或发生剧烈变化,如养护不周、时干时湿,表面干缩形变受到内部混凝土的约束,也往往导致裂缝。6. 施工组织不正常。在混凝土浇筑过程中,因停电、机械故障、就餐停拌等因素,使已浇筑的混凝土的接荐面出现初凝,再浇筑时,先浇筑的混凝土与后浇筑的混凝土间就会出现人为的薄弱面,形成不规则的接缝。另外,不及时拆除边模,使两侧模板约束板体的自由收缩,也可能产生早期裂缝。
二、水泥混凝土路面裂缝修补技术
1. 裂缝修补材料的选择原则
裂缝修补材料必须满足以下性能要求:
①与基质混凝土具有较好的相容性。②快速凝结性。③防水抗渗性;④有足够的弯拉强度。⑤优良的抗嵌入性;⑥使用方便、施工快捷;⑦对环境无污染;
2. 水泥砼裂缝修补材料
裂缝修补材料根据其功能可分为高模量补强材料和低模量密封材料。前者固化后具有较高的强度和刚度,后者则具有较大的柔性。当水泥砼路面由于裂缝造成强度不足时,宜选用高模量补强材料。因为修补材料太低,将降低应力传递效果,起不到补强材料。当水泥砼路面仅出现贯穿裂缝,而板面强度仍能满足通车时,为防止雨水和空气的侵蚀,裂缝扩大而削弱路基,可选用低模量密封修补材料,将裂缝封闭。
典型的高模量补强材料有环氧树脂类,酚醛和改性酚醛树脂类胶粘剂,低模量密封材料有聚氨脂类、烯类、橡胶类、沥青类胶粘剂。
3.水泥砼裂缝修补方法
砼路面裂缝产生的原因比较复杂。修补时要根据实际情况采用合理的修补方法。具体的修补方法有表面封闭法、灌缝胶注射法、压力注浆法、填充密封法四种。
(1)、表面封闭法
本方法适用于裂缝宽度w<0.15mm的裂缝。 利用混凝土表层微细独立裂缝或网状裂纹的毛细作用吸收低粘度且具有良好渗透性的裂缝封闭修补胶液封闭裂缝通道,提高结构的耐久性。对有防渗要求的结构部位,还应在裂缝表面粘贴玻璃纤维布(GF布)或碳纤维布(CF布)以增强封护作用。
(2)、灌缝胶注射法
本方法适用于裂缝宽度0.1mm≤ w ≤1.5mm的静止型独立裂缝、贯穿性裂缝以及蜂窝状混凝土局部缺陷的补强和封闭。以一定的压力将低粘度、高强度的高分子聚合物裂缝灌缝胶注射入裂缝内,胶液固化后将开裂两侧的混凝土连接成结构整体;胶液还能进一步渗透到裂缝周围的混凝土毛细缝隙中,形成较宽的加固带,并能沿着钢筋走向渗透,保护钢筋和增加钢筋与混凝土的粘合力,起到对裂缝修复并对结构局部增强并提高耐久性的作用
(3)、压力注浆法
本方法适用于裂缝宽度w ≥0.15mm的静止型裂缝、大型结构的贯穿性裂缝、大体积混凝土的蜂窝状严重缺陷以及深而蜿蜒的裂缝。在一定的时间内,以较高的压力将修补裂缝的超细无收缩水泥注浆料、改性聚合物水泥注浆料及不回缩微膨胀水泥注浆料压入裂缝腔内,填实混凝土结构裂缝空间形成结构整体
(4)、填充密封法
本方法适用于裂缝宽度w ≥0.5mm的活动裂缝和静止裂缝。在构件表面沿裂缝走向骑缝凿出或切出槽深和槽宽分别≮20mm和15mm的U型构槽,然后用改性环氧树脂或弹性填缝材料充填,并粘贴GF布或CF布封闭其表面;
实际修补过程中根据工程需要,四种裂缝修补方法可组合使用,以求达到最好的修补效果。
三、结束语
总之,水泥混凝土路面产生裂缝的原因很多,既有单一因素,也有综合因素。因此我们对某一种裂缝的产生,不应孤立看待,应综合进行分析研究,以确保水泥混凝土路面的施工质量,争取避免或减少混凝土路面裂缝的出现。在裂缝修补中,选择合理的修补方法尤为重要,但修补材料的配制和选择也不能轻视,从目前各类裂缝修补材料来看,环氧树脂类材料是具有广泛价值的修补材料。
参 考 文 献
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【关键词】混凝土裂缝修补
1、前言
混凝土是一种由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而成的非均质脆性材料。由于由于混凝土施工、本身变形和约束等一系列问题,使混凝土裂缝成了土木、水利、桥梁、隧道等工程中最常见的工程病害。轻者使内部的钢筋等材料产生腐蚀,降低钢筋混凝土材料的承载能力、耐久性等,严重的将威胁到人民的生命、财产。
2、出现混凝土裂缝的原因
从微观上看,混凝土是由水泥、砂、石、空气、水组成的多相结合体,由于混凝土的组成材料、微观构造以及所收外界影响的不同,混凝土裂缝产生的原因也有很多种:
1、大体积混凝土水化时产生的大量水化热得不到散发,导致混凝土内外温差较大使混凝土的形变超过极限而引起的裂缝:
2、混凝土在硬化的过程中由于干缩引起的体积变形受到约束时产生的裂缝,这种裂缝的宽度有时会很大,甚至会贯穿整个构件。
3、在大厚度的构件中,由于混凝土的塑性塌落受到模板或顶部钢筋的抑制,在浇捣后数小时会发生这种由于混凝土塑性塌落引起的裂缝。
4、当有约束时,混凝土热胀冷缩所产生的体积胀缩因为受到约束力的限制,在内部产生了温度应力,由于混凝土抗拉强度较低,容易被温度引起的拉应力拉裂从而产生温度裂缝。(由于太阳曝晒产生裂缝是工程中最常见的现象)
5、混凝土加水拌和后,水泥中的碱与活性骨料中的活性氧化硅起反应,析出的胶状碱―硅胶从周围介质中吸水膨胀,体积增大到三倍从而使混凝土胀裂产生裂缝。
6、在炎热或大风天气,混凝土表面水分蒸发过快以及混凝土水化热高等,在混凝土浇筑后数小时仍处于塑性状态时易产生塑性收缩裂缝。
7、构件承受荷载所产生的裂缝:如、构件在均布荷载或集中荷载作用下产生内力弯矩,出现垂直于构件纵轴的裂缝;构件在较大剪力作用下,产生斜裂缝,并向上、下延伸。
我实习所在工地的地下室外墙板浇捣的混凝土就出现了裂缝。经分析裂缝产生的原因是:
本工程采用C50这样高强度的混凝土,水灰比较大,虽然加入了减水剂,但还是未能有效抵消混凝土的收缩变形;另外该地下室墙板的厚度较厚,达40mm,因而容易产生较大的内外温差。产生温度和收缩变形,长墙结构所产生的温度和收缩变形在高度方向是自由的,但在纵向却受到另一结构地下室底板的约束,在长墙承受降温和收缩作用时,必将产生缩短变形,受到底板的约束,引起拉应力,当拉应力超过抗拉强度时便引起开裂,这时裂缝方向永远垂直于拉应力方向,故为竖向。
此外本工程外墙混凝土浇筑后并没有严格按要求进行养护。一般来说膨胀混凝土淋水养护须7~14D,最少为7D,在混凝土终凝后2D即可开始浇水养护,而混凝土的膨胀值一般要14D才基本稳定。同时,掺膨胀剂的混凝土,水化时需水量大,比普通砼更要加强养护,覆盖淋水,使其表面始终处于潮湿条件。
由于施工队是第一次施工如此高强度的混凝土,施工经验不足,在混凝土养护上并没有采取十分有效的措施养护外墙。同时由于天气炎热,混凝土水灰比控制不稳定;混凝土振捣不到位,振捣不够密实,这些也是促使混凝土收缩变形较大,产生裂缝的原因之一。此外,现场施工人员还告诉我:本工程采用的是商品混凝土,商品混凝土塌落度大,稍加振捣即出现石子下沉,浆体上浮,时常有较多泌水,随着水分的蒸发,表面会出现塑性收缩裂缝。在混凝土拌和物中有多余水量,混凝土硬结后,比较容易出现干燥收缩裂缝。
3、混凝土裂缝的修补方法
问题出现了,解决它的方法自然而然也随之产生。随着施工经验的发展,现在混凝土裂缝修补的方法有很多:如表面修补法、灌浆嵌缝封堵法、结构加固法、混凝土置换法、电化学防护法、仿生自愈合法等等,其中灌浆嵌缝封堵法又可分为压力注浆法、开槽填补法和涂膜封闭法三种。
低压注浆法适用于宽度为0.2~0.3mm的混凝土裂缝修补。修补工序如下:裂缝清理―粘贴注浆咀和封闭裂缝―试漏―配制注浆液―压力注浆―二次注浆―清理表面。
涂膜封闭法适用于宽度小于0.2mm的微细裂缝的修补,也可用于混凝土外表面的装饰和防水处理,以及防止混凝土保护层的炭化和有害离子对混凝土的腐蚀。工序为:清扫―刮腻子―涂刷底层涂料―涂刷主层涂料―涂罩面层。
混凝土表面裂缝、气孔和缺陷先用腻子(混凝土修补胶:粉料=1:1.8~2.0)填充补平,待干后用砂布磨平,再进行底层涂刷(混凝土修补胶:粉料=1:0.7~0.8),涂料在使用前要通过铁窗纱过滤,除去杂质和团块。主层涂料要涂刷三遍,每遍涂刷都要等上遍涂料干后再涂,且两次涂刷方向最好是相互垂直。
开槽填补法适用于结构允许开槽而宽度较大但数量不多的裂缝,如墩台或路面混凝土的裂缝。工序为:开槽―涂刷界面处理浆―压抹聚合物砂浆―养护。
先用凿子和扁铲沿裂缝开槽,槽深和宽约3~5cm,呈U型,用刷子在槽底和两壁均匀涂刷一层界面处理浆,在界面处理浆尚未硬化之前,将拌制好的聚合物水泥砂浆用抹刀压入槽中,压实抹平。在养护时不需要浇水,在湿空气中即可,养护期间不得淋雨、日晒或风吹,最好覆盖一层塑料薄膜。
这三种方法可以单独使用,也可以同时使用。例如桥梁裂缝的修补可先注浆,在涂膜封闭;而对于路面、墩台的粗大裂缝则采用开槽填补发为宜;为了防止钢筋锈蚀,混凝土受到有害离子的腐蚀,则可以采用涂膜防水处理。
本工程地下室出现的裂缝经研究决定使用SJ-75混凝土裂缝修补剂进行修补,采用的方法是开槽填补法:首先用切割机在裂缝两边出宽×深=1.2cm×1.0cm的小槽,凿除混凝土,清理干净。再直接用水泥与修补剂配成水泥砂浆修补膏进行修补。具体操作如下:用毛笔或小刷子在混凝土裂缝处涂刷SJ-75裂缝修补剂两遍,待以上涂膜干燥后,选用普通硅酸盐水泥,用SJ-75修补剂调成水泥净浆修补膏即可使用。(配比为:修补剂:水泥=1:3.5)裂缝填补分为两次,第一次填补0.5cm深,第二次填补浆体高出混凝土表面2~3mm。
4、小结
【关键词】建筑工程 现浇钢筋混凝土 裂缝 原因 修补方法
钢筋混凝土现浇板具有整体性好和抗渗、抗漏性能强等优点,在近几年的房屋建设中得到广泛应用。由于混凝土是一种非匀质材料,在硬化过程中,各种材料变形不一致,造成骨料与水泥石粘接面之间或水泥石本身出现肉眼看不见的微裂缝 本文结合房屋建筑施工阶段的管理经验,对钢筋混凝土现浇板裂缝产生的原因及种类进行了分析,并提出了钢筋混凝土现浇板裂缝的修补措施。
一、钢筋混凝土常见裂缝原因分析
1、材料原因: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;骨料粒径越细、针片含量越大,混凝土单方,灰量、用水量增多,收缩量增大;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,脆性越大,越易开裂。
2、混凝土配合比设计原因: 建筑结构混凝土强度等级日趋提高,但有许多结构不适当的选择了过高的强度等级。习惯上认为:“强度等级越高安全度越大,就高不就低,提高强度等级没坏处”。有时迁就施工方便,采用高强混凝土,这是一种误导,导致水泥标号增加,水泥用量增加,水用量增加,细骨料及粗骨料径偏小,砂率偏大等都使水化热及收缩增加当前广泛采用泵送混凝土。对混凝土坍落度、和易性要求高,水灰比和水泥用量增大,水化热相应增大,混凝土收缩加剧;设计中水泥等级或品种选用不当:配合比中水灰比(水胶比)过大;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;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:配合比设计中混凝土膨胀剂掺量选择不当。
3、施工及现场养护原因:模板构造不当,漏水、漏浆、支撑刚度不足、支撑的地基下沉、过早拆模、过早上人或附加施工荷载等造成混凝土开裂:施工过程中,钢筋表面污染、混凝土保护层太小或太大,浇筑中碰撞钢筋使其移位引起裂缝,施工控制不严,超载堆荷,导致出现裂缝;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。影响混凝土的密实性和均匀性,诱导裂缝的产生;高空浇注混凝土,风速过大、烈日暴晒,混凝土收缩值大;缺少二次抹面,易产生表面收缩裂缝。
4、外加剂的负效应。外加剂及掺合料种类繁多,只有强度指标缺乏对水化热及收缩变形影响的长期实验资料(至少一年)。有些试验资料并不严格,有许多外加剂严重的增加收缩变形,有的甚至降低耐久性
5、地基不均匀沉降。由于结构地基土质不匀、松软,或回填土不实或浸水而造成的结构基础不均匀沉降会引起沉陷裂缝:或者因为模板刚度不足,模板支撑间距过大或支撑底部松动等导致。特别是在冬季,模板支撑在冻土上,冻土化冻后产生不均匀沉降,致使混凝土结构产生裂缝。随着沉降的进一步发展,裂缝会进一步扩大。
6、温度变形。混凝土具有热胀冷缩的性质,其线膨胀系数一般为lX10-5/℃。当环境温度发生变化时,就会产生温度变形,由此产生附加应力,当这种应力超过混凝土的抗拉强度时,就会产生裂缝。温度裂缝多发生在大体积混凝土表面或温差变化较大地区的混凝土结构中。
7、结构改变使用功能。结构设计师做结构设计时,建筑物的使用功能是确定设计荷载的依据之一 普通钢筋混凝土构件在承受了30~40% 的设计荷载时,就可能出现裂缝,肉眼一般不易察觉,而构件的极限破坏荷载往往是在设计荷载的1.5倍以上,所以在一般情况下钢筋混凝土构件是允许带裂缝工作的。
二 钢筋混凝土裂缝的修补方法
裂缝的出现不但会影响结构的整体性和刚度,还会引起钢筋的锈蚀、加速混凝土的碳化、降低混凝土的耐久性和抗疲劳、抗渗能力。因此根据裂缝的性质和具体情况我们要区别对待、及时处理,以保证建筑物的正常使用
1、钢丝网水泥修补法
用喷砂法把混凝土表面打毛,然后压缩空气除去松散的材料和尘土。在混凝土表面抹一层水泥素浆后,再抹一层1:2水泥砂浆(厚约5 mm),2 h后用水泥钢钉把一层钢丝网固定在混凝土表面。抹第二层水泥砂浆,压实盖住钢丝网即可。
2、环氧树脂注射法
对宽度大于0.3mm 的较大裂缝用环氧树脂修补。先用压缩空气喷射法将裂缝处的污垢和松散材料清除掉,每条裂缝周边用快凝环氧树脂凝结剂封住,并在裂缝端头装上喷嘴,等粘结剂养护好后,即向缝中注入结构环氧树脂。注射过程中上部喷嘴作为排出空气的通道。
3、钢板粘结法
用手锤或用喷砂法把混凝土表面打毛,再用压缩空气将松散材料和灰尘清除掉。将准备好的钢板用盐酸除去其表面的污垢和锈迹,然后用环氧树脂粘结剂把钢板粘结在混凝土的受拉表面上。养护期间,在钢板上施加均匀的压力,以保证钢板和混凝土的粘结。
4、环氧树脂注射和钢丝网水泥组合法
混凝土中较大的裂缝先用环氧树脂注射,然后用钢丝网水泥修补法将混凝土构件包住。
三、几种修补方法的比较
1、裂缝荷载
用钢丝网水泥修补的混凝土结构,裂缝荷载提高很少。用环氧树脂注射法修补的结构裂缝荷载没有提高。用钢板粘结法修补的结构没有裂缝荷载。先用环氧树脂注射,然后用钢丝网水泥修补的结构,可使裂缝荷载提高1倍以上.这是由于注射环氧树脂恢复了结构的刚度,钢丝网水泥层提高了结构的惯性矩。
2、延性
用钢丝网水泥修补的结构,其延性随损坏程度的增大而降低。用环氧树脂修补的结构,其延性减小最少。用钢板粘结法修补的结构,其延性减小最多,修补区段已转变成脆性。而用组合法修补的结构,其延性实际是提高了,但在持续破坏程度严重的结构,其延性略有减小。
3、裂缝性能
用组合法修补的结构具有优良的抗裂性,与用其他方法修补的结构相比较,前者裂缝较细,数量也较多。同样,用钢丝网水泥修补的结构,在极限时裂缝数量较多,比修补前的裂缝更细用环氧树脂注射修补的结构,在破坏时裂缝的最大宽度和裂缝发生的数量与原梁性能相似。
如果做到事先对商品混凝土现浇楼板裂缝原因有分析,有针对性控制措施,加强施工技术交底管理和落实施工过程监控,一环扣一环。层层有人管,事事有落实,裂缝确实可控制,乃至杜绝。从项目部施工承建的国资委职工高层综合住宅楼5万平方米工程和新疆农业大学教学综合楼1.3平方米工程等商品混凝土现浇楼板工程实际效果看,绝大部分混凝土现浇板,均未发现裂缝;即使个别存在极少表面裂缝,但经修补后表面已见不到裂缝的痕迹,得到了业主的认可。
参考文献:
[1] 张才丽. 浅谈房屋建筑墙体裂缝产生的原因及防治措施[J]. 黑龙江科技信息. 2012(24)