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裂縫問題是一個人們普遍關(guān)心的問題,對混凝土結(jié)構(gòu)而言,裂縫的存在是十分普遍的現(xiàn)象。
大量科研和實踐都證明了混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫是不可避免的,裂縫出現(xiàn)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(jié)構(gòu)一般是帶裂縫工作的,一般肉眼可見的裂縫范圍為0.02- 0.05mm,裂縫寬度小于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[1]。
裂縫原因與類型
裂縫形成的原因一般分成兩類:結(jié)構(gòu)性裂縫和非結(jié)構(gòu)性裂縫。
結(jié)構(gòu)性裂縫由于直接施加的各種靜力和動力荷載所引起的裂縫。由于結(jié)構(gòu)承載力不足應(yīng)力達到限值引起的,是結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的安全帶來隱患。
非結(jié)構(gòu)性裂縫由于溫度變化、收縮、不均勻沉降等間接作用, 結(jié)構(gòu)的變形受到約束而引起的裂縫。這種裂縫對結(jié)構(gòu)承載力的影響不大,可根據(jù)結(jié)構(gòu)耐久性、抗?jié)B、抗震、使用等方面要求采取修補措施。
在實際工程結(jié)構(gòu)中,由于荷載所引起的裂縫只占總數(shù)的20%左右,而由于間接作用所產(chǎn)生的裂縫,大約占裂縫總數(shù)的80%[3]
裂縫成因復(fù)雜,對結(jié)構(gòu)的影響差異也較大。只有在弄清結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)和裂縫對結(jié)構(gòu)影響的基礎(chǔ)上,才能確定相應(yīng)的修復(fù)措施。
裂縫調(diào)查與分析
裂縫成因調(diào)查包括對【材質(zhì)與施工質(zhì)量】、【設(shè)計計算與構(gòu)造、【環(huán)境與荷載】等方面的調(diào)查,是為裂縫分析提供依據(jù)的。
通過裂縫現(xiàn)狀觀測、成因調(diào)查判明是結(jié)構(gòu)性裂縫還是非結(jié)構(gòu)性裂縫。
裂縫的寬度、長度保持恒定不變的屬于穩(wěn)定裂縫,只要其寬度不大,符合規(guī)范要求,其危險性較小,屬安全構(gòu)件;
裂縫的寬度和長隨時間不斷擴展,說明鋼筋應(yīng)力可能接近或達到流限,對承載力有嚴(yán)重的影響,應(yīng)及時采取措施。
裂縫的檢測
裂縫檢測就是裂縫現(xiàn)狀檢查,通過現(xiàn)狀檢測并繪制裂縫分布圖,為進行裂縫分析和危害性評定提供依據(jù)。
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鉆芯法檢測。檢測的一般步驟如下:
01 繪制裂縫分布圖
先畫出產(chǎn)生裂縫構(gòu)件的形狀, 然后將裂縫的位置、長度標(biāo)于圖上,并對每條裂縫進行編號和注明裂縫出現(xiàn)時間。
為便于研究分析,裂縫圖應(yīng)根據(jù)構(gòu)件逐一繪制展開圖,并在圖上標(biāo)明方位。當(dāng)裂縫數(shù)量較多時,可在構(gòu)件有裂縫的表面畫上方格,方格尺寸依據(jù)構(gòu)件的大小以200- 500mm 為宜,在裂縫的一側(cè)用毛筆或粉筆沿裂縫畫線,然后依據(jù)同樣的位置翻樣到記錄本上,對于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(shù)并標(biāo)于圖上。
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(biāo)志,標(biāo)上年月日,以觀測裂縫的發(fā)展。
在測定裂縫長度和寬度的同時,須同時確認(rèn)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(guān)系推算出裂縫的深度。
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。如果兩邊的混凝土并未完全分離,用超聲波檢測是不太準(zhǔn)確的。
對于裂縫不深且其走向大致成一直線的構(gòu)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,沿深度方向鉆取混凝土芯樣,這樣可以在芯樣側(cè)面直接測量裂縫深度,其缺點是對構(gòu)件有一定的破損。
04 裂縫發(fā)展情況觀測
于活動裂縫,應(yīng)進行定期觀測,專用儀器有接觸式引伸儀、振弦式應(yīng)變等,最簡單的辦法是騎縫涂抹石膏餅觀察。
在典型裂縫位置處抹50mm左右見方的石膏餅,察石膏餅是否沿原裂縫開裂,就可確定裂縫是否在繼續(xù)發(fā)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于圖上。通過以上觀測繪制形成的裂縫圖,即可作為裂縫分析的依據(jù)。
裂縫修復(fù)措施
裂縫處理的原則:
1)首先應(yīng)能保證裂縫處理后結(jié)構(gòu)原有的承載能力、整體性以及防水、抗?jié)B性能;
2)其次要考慮溫度、收縮應(yīng)力較長時間的影響,以免處理后再出現(xiàn)新的裂縫;
3)再次應(yīng)防止進一步的人為損傷結(jié)構(gòu)和構(gòu)件,盡量避免大動大補,并盡可能保持原結(jié)構(gòu)的外觀。
裂縫的類型不同,修復(fù)處理的方法也不相同[3,4]裂縫一般的處理方法有如下幾種:
01 表面修補
通過密封裂縫表面以提高其防水性及耐久性。適用于對結(jié)構(gòu)承載力無影響的漿材難以灌入的細(xì)而淺的裂縫,深度未達到鋼筋表面的微細(xì)裂縫(一般寬度小于0.2mm)。
修補用的材料必須具有密封性、抗?jié)B性和耐老化性,與混凝土的變形要相適應(yīng), 大面積處理時應(yīng)注意防止空鼓、起皮。
表面修補法主要有表面涂抹環(huán)氧樹脂、聚氨酯、聚合物砂漿等,表面粘貼常采用玻璃絲布、碳纖維布、土工膜。
修補處理前應(yīng)將裂縫附近的灰塵浮渣清除干凈,采用表層粘貼封閉時應(yīng)對結(jié)構(gòu)面進行打磨處理。
02 內(nèi)部修復(fù)
采用壓漿泵將粘合劑及密封劑漿液灌入裂縫深部,由于膠結(jié)料在裂縫內(nèi)部凝結(jié)、硬化而起到補縫作用,從而達到恢復(fù)結(jié)構(gòu)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(jié)強度。常用的灌漿材料有水泥和化學(xué)材料,可按裂縫的性質(zhì)、寬度、施工條件等具體情況選用。
般對寬度大于0.5mm 的裂縫,可采用水泥灌漿;對寬度小于0.5mm 的裂縫,宜采用化學(xué)灌漿。化學(xué)灌漿材料主要為環(huán)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(yīng)根據(jù)修復(fù)的結(jié)構(gòu)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(xì),深度較淺的建筑物裂縫;高壓注入適合寬度較寬,深度很深的建筑物裂縫。
目前國內(nèi)較為成熟的“YJ - 自動壓力灌漿技術(shù)”,是一項包括材料、機具、施工的綜合技術(shù),利用低壓原理,依靠內(nèi)部彈簧壓力和毛細(xì)管作用將樹脂注入微細(xì)裂縫。
03 加固補強
結(jié)構(gòu)加固補強是為了防止裂縫再出現(xiàn)和擴展,保證結(jié)構(gòu)安全。結(jié)構(gòu)補強的方法很多,主要有加大截面法、外包角鋼法、粘鋼法、粘貼碳纖維法以及預(yù)應(yīng)力加固法[4,5]
加固方法的選擇,應(yīng)根據(jù)檢測分析結(jié)果、結(jié)構(gòu)功能降低及加固原因,結(jié)合結(jié)構(gòu)特點、當(dāng)?shù)鼐唧w條件、新的功能要求等因素綜合分析后確定。
與修補處理不同,由于加固處理目的在于恢復(fù)因裂縫降低的混凝土構(gòu)件的承載力,涉及到建筑物的結(jié)構(gòu)安全和使用功能的改變,因此必須在確認(rèn)安全的基礎(chǔ)上計算承載力,提出合理的詳細(xì)的方案。
結(jié)語
混凝土結(jié)構(gòu)中裂縫類型很多,成因復(fù)雜,在實踐中,應(yīng)根據(jù)裂縫的不同特點分析其產(chǎn)生的具體原因,采取相應(yīng)的方法進行修復(fù)處理,有效地控制裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展,減少工程事故的發(fā)生,延長結(jié)構(gòu)的使用壽命,最終達到保證建筑物安全和耐久的目的。
【標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范】
《建筑固廢再生砂粉應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》行標(biāo)
《建筑物綠色拆除與建筑垃圾綜合利用技術(shù)規(guī)程》CECS
《預(yù)拌混凝土使用說明書》團標(biāo)
《砂漿和混凝土用石屑》團標(biāo)
《預(yù)拌混凝土產(chǎn)品質(zhì)量追溯規(guī)范》團標(biāo)
【會議培訓(xùn)】
2025全國混凝土行業(yè)創(chuàng)新發(fā)展與廢棄物資源再生技術(shù)交流大會
第十屆全國建筑固廢和尾礦泥漿處理及資源化利用大會暨中國砂石協(xié)會建筑固廢利用分會年會
2025第二十一屆全國商品混凝土可持續(xù)發(fā)展論壇暨2025中國商品混凝土年會
預(yù)拌(商品)混凝土應(yīng)用技術(shù)和工藝技能線上培訓(xùn)
混凝土(砂漿)試驗檢測方法實操教學(xué)線上培訓(xùn)
【咨詢服務(wù)】
預(yù)拌混凝土質(zhì)量追溯研究
高速公路及橋涵高性能混凝土技術(shù)咨詢
課題研究
研發(fā)中心建設(shè)
[綠滿庭院]《HJ建筑圍護結(jié)構(gòu)自保溫技術(shù)體系》推廣等
【建材“雙碳”業(yè)務(wù)】
低碳膠凝材料研發(fā)與制備
復(fù)合摻合料和再生復(fù)合摻合料研發(fā)與制備
建筑垃圾處置與資源化利用
建筑垃圾再生砂粉應(yīng)用技術(shù)
建筑垃圾再生輕粗骨料技術(shù)
碳化再生骨料制備技術(shù)
【期刊著作】
《常見預(yù)拌混凝土質(zhì)量事故分析百例》圖書
《預(yù)拌混凝土企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化試驗室建設(shè)指南》圖書
混凝土技術(shù)發(fā)展中心(以下簡稱“中心”)隸屬建筑材料工業(yè)技術(shù)情報研究所,主要職能是跟蹤分析和研究國內(nèi)外混凝土行業(yè)科技前沿動態(tài),為全國混凝土行業(yè)開展技術(shù)服務(wù)工作,包括出版技術(shù)期刊、研究制定標(biāo)準(zhǔn)、開展技術(shù)咨詢、舉辦技術(shù)會議、承擔(dān)行業(yè)培訓(xùn)、從事認(rèn)證評價和開發(fā)研究等,中心是建材情報所主要業(yè)務(wù)部門之一。中心擁有員工10人,其中博士3人,正高職稱3人,副高職稱4人。中心掛靠的行業(yè)協(xié)會分支機構(gòu)包括中國散裝水泥推廣發(fā)展協(xié)會混凝土專業(yè)委員會、中國散裝水泥推廣發(fā)展協(xié)會預(yù)制建筑產(chǎn)業(yè)專業(yè)委員會、中國砂石協(xié)會建筑固廢利用分會、建筑材料工業(yè)技術(shù)情報研究所雙碳研究中心。依托中心成立的平臺有預(yù)拌混凝土質(zhì)量追溯公共服務(wù)平臺、混凝土行業(yè)數(shù)字化服務(wù)平臺、中國商品混凝土行業(yè)企業(yè)專家委員會(擁有200余名行業(yè)一線專家)、北京砼享未來工程技術(shù)研究院(會員制技術(shù)和管理服務(wù))。
中心每年參與多個混凝土技術(shù)咨詢和技術(shù)服務(wù)項目,包括雄安新區(qū)混凝土項目咨詢、河北省多個高速公路高性能混凝土技術(shù)咨詢、固廢基膠凝材料和再生復(fù)合摻合料研發(fā)和制備技術(shù),以及數(shù)十個混凝土企業(yè)的技術(shù)服務(wù)工作。開展預(yù)拌混凝土綠色產(chǎn)品認(rèn)證和科技成果評價工作。
咨詢電話:孫繼成 焦素芳 李海亮 13520073698 13521286915
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