台州混凝土裂缝处理

混凝土裂缝修补技术

混凝土是水利工程建设中的重要材料,在施工全过程中对混凝土加强质量控制,对保证工程质量、防患于未然、避免不必要的时间和资金浪费等有着重要的意义。混凝土是由水泥、细骨料、粗骨料、水和外加剂按照一定比例拌和而成的非匀质脆性材料,为工程中必不可少的建筑材料。混凝土硬化过程中产生的裂缝不仅影响了美观,还给工程质量留下隐患,施工中必须采取合理的工程技术措施,控制和减少混凝土中裂缝的数量和宽度。

1裂缝的种类

混凝土裂缝按深度不同分为表层裂缝、深层裂缝和贯穿裂缝;按裂缝开度变化可分为死缝、活缝和增长缝;按产生原因分为温度裂缝、干缩裂缝、钢筋锈蚀裂缝、载裂缝、碱骨料反应裂缝、地基不均匀沉陷裂缝等[1]。

1.1温度裂缝

大体积混凝土浇筑后,由于水泥水化热使内部混凝土温度升高。当水化热温升**峰后,由于环境温度较低,因此混凝土温度开始下降。降温过程中混凝土发生收缩,在约束条件下,当温降收缩变形大于混凝土拉伸变形时,混凝土容易发生裂缝,这种裂缝通常称为温度裂缝。还有一种温度裂缝是由于混凝土内外温差引起的,例如混凝土遭受寒潮侵袭或夏天混凝土经阳光曝晒后突然下雨,都会使混凝土内部与表层产生很大温差,混凝土表层温度下降,而内部温度基本不降,这样内部混凝土对表层混凝土起约束作用,同样会导致温度裂缝。

1.2干缩裂缝

置于未饱和空气中的混凝土因水分散失而引起的体积缩小变形,称为干缩。干缩仅是混凝土收缩的一种,干缩扩散的速度比温度的扩散速度要慢1 000倍。正因为干缩扩散速度小,混凝土表面已干缩,而其内部不缩,这样内部混凝土对表面混凝土干缩起约束作用,使混凝土表面产生干缩应力,当混凝土干缩应力大于混凝土抗拉强度时,混凝土就会产生裂缝,称为干缩裂缝。

1.3钢筋锈蚀裂缝

混凝土中钢筋发生锈蚀后,其锈蚀产生的体积比原来增长2~4倍,从而对周围混凝土产生膨胀应力,当膨胀应力大于混凝土抗拉强度时,混凝土就会产生裂缝,称为钢筋锈蚀裂缝。钢筋锈蚀裂缝一般都为沿钢筋长度方向发展的顺筋裂缝。

1.4碱骨料反应裂缝

碱骨料反应主要有碱―硅酸反应和碱―碳酸盐反应,它们都是水泥中的碱和骨料中的某些活性物质如活性SiO2以及变形石英等发生反应而生成吸水性较强的凝胶物质,当反应物增加到一定数量,且有充足水时,就会在混凝土中产生较大的膨胀作用,导致混凝土产生裂缝,称为碱骨料反应裂缝。此裂缝不同于较常见的混凝土干缩裂缝和荷载引起的载裂缝,这种裂缝形状及分布与钢筋限制有关,当限制力很小时,常出现地图状裂缝,并在缝中伴有白色浸出物;当限制力强时则出现顺筋裂缝。

1.5载裂缝

当建筑物遭受载作用时,其结构构件产生的裂缝称为载裂缝。

此外,常见的混凝土裂缝还有地基不均匀沉陷裂缝、地基冻胀裂缝等。

2裂缝形成的原因分析

混凝土裂缝形成的原因非常复杂,往往是多种不利因素综合作用的结果。据有关统计,施工不规范造成的混凝土裂缝占80%左右,材料质量差或配合比不合理产生的裂缝占15%左右,设计不当引起的裂缝可能占5%。

2.1设计粗糙,建设、监理单位工作随意性大

由于多方面的原因,勘察设计单位无法深入地开展地质勘探工作,隧道围岩类别评价及支护结构设计缺乏科学依据,带有一定的盲目性。个别建设单位限于自身管理和技术水平的欠缺,任意变更原设计。少数工程由业主的内部人员组成监理机构,监理工作失去独立性。

2.2施工工艺或现场操作不规范

(1)混凝土生产时原材料计量误差大,尤其外加剂的掺加随意性大,没有根据砂、石料的实际含水率及时调整施工用水量,造成混凝土水灰比增大。此外,在混凝土运输及泵送过程中加水的现象也比较普遍。 h

(2)采用整体式钢模板台车施工,混凝土浇筑时不振捣或漏振,混凝土均质性差。

(3)夏季施工时砂、石料露天堆放,无切实有效的降温措施,混凝土入模温度高。冬季施工时采取的防寒保温措施不力。

2.3原材料质量差,配合比设计不合理

水泥品种选择不当,安定性不良,不同批次的水泥混用。碎石、砂级配差,含泥量标,碎石中石粉含量大,针、片状物过多,影响了水泥与骨料的胶结。

进行配合比设计时,忽视水泥用量增多对混凝土品质的影响,错误认为水泥用量越多,混凝土强度越高。对掺合料和外加剂的选用缺乏技术人员的指导,往往达不到预期效果。

3裂缝常见修补方法

裂缝修补除了以恢复防水性和耐久性为主要目的外,也可从结构安全及美观角度出发而进行修补。在满足修补目的的前提下,还必须考虑经济性、明确修补范围及修补规模等。混凝土裂缝的修补方法很多,归纳起来主要有三大类。

3.1充填法

此法适合于修补较宽的裂缝(裂缝宽度大于0.5 mm)。具体做法是沿裂缝处凿U形或V形槽,槽**宽约10 cm,在槽中充填密封材料。充填材料可用水泥砂浆、环氧砂浆、弹性环氧砂浆、聚合物水泥砂浆等[2]。如果钢筋混凝土结构中钢筋已经锈蚀,则将混凝土凿除到能够充分处理已经生锈的钢筋部分,将钢筋除锈。然后进行防锈处理,再在槽中充填聚合物水泥砂浆或环氧树脂砂浆等材料。对于活缝,沿裂缝走向开一个U形槽,槽底垫一层与混凝土不粘的材料,再填充弹性嵌缝材料,使其与槽两侧粘结。这样嵌缝材料沿槽的整个宽度可自由变形,裂缝发生张拉变形时,不会把嵌缝材料拉开。

3.2注入法

注入法分为压力注入法与真空吸入法2种[3]。压力灌浆法适用于较深较细的裂缝,而真空注入法是利用真空泵使缝内形成真空,将浆材吸入缝内,该法适用于各种表面裂缝的修补。灌浆材料有水泥浆材、普通环氧浆材、弹性环氧浆材等。

3.3表面覆盖法

这是一种在微细裂缝(一般宽度小于0.2 mm)的表面上涂膜,以提高其防水性及耐久性为目的的修补方法,分为涂覆裂缝部分及全部涂覆2种方法。这种方法的缺点是修补工作无法深入到裂缝内部,对延伸裂缝难以控制其变化。表面覆盖法所用材料视修补目的及其建筑物所处环境不同而异,通常采用弹性涂膜防水材料、聚合物水泥膏、聚合物薄膜等。施工时,首先用钢丝刷子将混凝土表面打毛、清除表面附着物,用水冲洗干净后充分干燥,然后用树脂充填混凝土表面的气孔,再用修补材料涂覆表面。