對混凝土裂縫修補及加固的探討
2015-07-06
1、裂縫產(chǎn)生的主要原因
建筑物在使用過程中承受兩大類荷載。一類是靜載荷、動載荷及其它外荷載；另一類是變形荷載，包括溫度、收縮。
1.1裂縫由結(jié)構(gòu)的次應(yīng)力引起
許多建筑物結(jié)構(gòu)的實際工作狀態(tài)同常規(guī)計算模式有出入。如鋼筋混凝土屋架，結(jié)點是通過鉸接來計算的，而實際的屋架結(jié)點卻承受著較顯著的彎矩和剪力，構(gòu)件內(nèi)這樣的應(yīng)力稱為次應(yīng)力，它們常在結(jié)點處引起裂縫的出現(xiàn)。還有些常規(guī)不計算的外荷載應(yīng)力，但實際卻引起結(jié)構(gòu)裂縫。
1.2裂縫由結(jié)構(gòu)變形變化引起
由溫度、收縮、不均勻沉降等因素而引起結(jié)構(gòu)的變形，而變形受到約束產(chǎn)生內(nèi)部應(yīng)力，當(dāng)應(yīng)力超過一定數(shù)值則引起裂縫。裂縫出現(xiàn)后變形可以得到滿足或部分滿足，內(nèi)部應(yīng)力松弛。結(jié)構(gòu)材料韌性良好才可以適應(yīng)變形要求。
1.3裂縫由自然災(zāi)害引起
地震引起的裂縫，可以看成地基的“動態(tài)變形變化”?；乱鸬慕ㄖ锪芽p也可以說是由于地基變形所引起，該變形可能是蠕變變形，也可能是突然的失穩(wěn)變形。
1.4裂縫由材料引起
堿骨料反應(yīng)是在混凝土配制時形成的，即配制的混凝土中只有足夠的堿和反應(yīng)性骨料，在混凝土澆筑后就會逐漸反應(yīng)，在反應(yīng)產(chǎn)物的數(shù)量吸水膨脹和內(nèi)應(yīng)力足以使混凝土開裂的時候，工程便開始出現(xiàn)裂縫。這種裂縫一般出現(xiàn)在混凝土結(jié)構(gòu)使用期間，一旦出現(xiàn)很難補救。另外，由材料質(zhì)量原因引起的裂縫較常見的是水泥，粗細(xì)骨料質(zhì)量不好，這種情況造成的后果是結(jié)構(gòu)承載能力降低，剛度很差，空氣穩(wěn)定性很弱，隱患容易惡化等。
2、裂縫修補與結(jié)構(gòu)加固
2.1裂縫修補方法選擇
選擇裂縫修補方法時應(yīng)考慮的因素有：裂縫性質(zhì)、大小、位置、環(huán)境、處理目的以及結(jié)構(gòu)受力情況和使用情況等。
?。?）加大截面修補法，即采取增大混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)筑物的截面面積，以提高其承載力和滿足正常便用的一種修補方法，可廣泛用于混凝土結(jié)構(gòu)的梁、 板、柱等構(gòu)件和一般構(gòu)筑物的修補。
（2）預(yù)應(yīng)力修補法，既采用外加預(yù)應(yīng)力的鋼拉桿（分平拉桿、下?lián)问嚼瓧U和組合式三種）或撐桿，對結(jié)構(gòu)進(jìn)行修補的方法。 適用于要求提高承載力、剛度和抗裂性及修補后占用空間小的混凝土承重結(jié)構(gòu)。此法不宜用于處在溫度高于60℃環(huán)境下的棍凝土結(jié)構(gòu)，否則應(yīng)進(jìn)行防護(hù)處理，也不適用于混凝土收縮徐變大的混凝土。
?。?）外包鋼修補法，即在混凝土構(gòu)件包以型鋼的修補方法（分干式、濕式兩種形式）。適用于使用上不允許增大混凝土截面尺寸，而又需要大幅度地提高承載力的混凝土結(jié)構(gòu)的修補。當(dāng)采用化學(xué)灌漿外包鋼修補時，型鋼表面溫度不應(yīng)高于60℃；當(dāng)環(huán)境具有腐蝕性介質(zhì)時，應(yīng)有可靠性的防護(hù)措施。
（4）外部粘鋼修補法，即在混凝土構(gòu)件外部粘貼鋼板，以提高其承載力和滿足正常使用的一種修補法。適用于承受靜力作用的一般受彎、受拉構(gòu)件；且環(huán)境溫度小于60℃，相對濕度小于70%，以及無化學(xué)腐蝕影響，否則應(yīng)采取措施。
2.2修補效果的確認(rèn)
混凝土裂縫修補后是否能達(dá)到預(yù)期效果，主要應(yīng)加強施工中的質(zhì)量檢查和驗收。修補結(jié)束后，為了確認(rèn)其效果，可以采用以下一種或幾種檢驗方法來確認(rèn)。
?。?）外觀檢查：通過混凝土表面或裝飾層的情況檢查，比較容易確認(rèn)修補效果，如未再次開裂、無滲漏，則說明修補效果良好。
?。?）復(fù)查施工記錄和質(zhì)量保證資料：這是確保修補質(zhì)量的重要措施，所有工程都應(yīng)做這項檢查工作。
?。?）取芯試驗：用灌漿等方法修補裂縫時，在漿液固化后，鉆取混凝土芯，觀看漿液滲入與分布情況，然后用壓力機檢驗其強度，并檢查裂縫處有無重新開裂破壞的情況。
?。?）壓水試驗：對裂縫較多的構(gòu)件，灌漿固化后布設(shè)檢查孔，作壓水試驗，水壓常用灌漿壓力的70%～80%，如混凝土不進(jìn)水，而且也不滲漏，則可認(rèn)為是合格的。
2.3補強加固方法
（1）加大截面加固法
加大截面加固法是采用與原有構(gòu)件同類的材料，通過增大截面的面積，提高構(gòu)件的承載力度和剛度，達(dá)到對原構(gòu)件進(jìn)行加固的目的。如在原有鋼筋混凝土柱的周邊，澆筑一層鋼筋混凝土圍套，通過采取一些有效技術(shù)措施保證新舊鋼筋混凝土形成整體，這樣就可以提高柱的承載力和剛度。
?。?）外包鋼加固法
外包鋼加固可以大幅度提高構(gòu)件的抗壓和抗彎性能，由于采用型鋼材料，施工周期相對較短，占用空間也不大，比較廣泛地應(yīng)用于不允許增大截面尺寸，而又需要較大幅度提高承載力的軸心受壓和小偏心受壓構(gòu)件。外包鋼加固也可以用于受彎構(gòu)件或大偏心受壓構(gòu)件的加固，但主要宜采用濕式外包鋼加固。
?。?）預(yù)應(yīng)力加固法
預(yù)應(yīng)力加固法是采用高強度鋼筋或型鋼等，對被加固構(gòu)件增設(shè)預(yù)應(yīng)力拉桿或撐桿。根據(jù)預(yù)應(yīng)力筋的工作情況，一種是在原構(gòu)件的體外，通過錨固端與支撐點傳遞力，另一種是張拉后再澆混凝土，通過新舊混凝土之間的粘結(jié)傳遞力。加固時，通過施加預(yù)應(yīng)力，使體外的拉桿或壓桿與被加固構(gòu)件共同受力，克服被加固構(gòu)件的應(yīng)力超前現(xiàn)象，改變原有截面的受力特征，提高加固后體系的承載能力和剛度。
?。?）外部粘貼加固是用粘結(jié)劑將鋼板或纖維增強復(fù)合材料等粘貼到構(gòu)件需要加固的部位上，以提高構(gòu)件承載力和剛度的一種加固方法，如在鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的受拉區(qū)所粘貼的鋼板或纖維布起到了受拉鋼筋的作用。因此，可以提高構(gòu)件的抗彎能力和剛度。又如在混凝土柱截面周邊粘貼封閉鋼板或纖維箍，在提高柱抗剪承載能力的同時，還可以約束核心混凝土，提高混凝土的強度和構(gòu)件的延性。目前外部粘貼加固法主要有粘鋼加固法和纖維加固法兩種。
2.4補強加固的檢查
為了有效地實施補強加固，一定要認(rèn)真地檢查經(jīng)過補強加固的工程。為此，要在補強加固工程的每個階段都要進(jìn)行檢查，更重要的是應(yīng)確認(rèn)是否按設(shè)計文件規(guī)定進(jìn)行工作。特別要注意確保新老混疑土的整體性問題。
2.5補強加固效果的確認(rèn)
補強加固工程結(jié)束后，應(yīng)確認(rèn)因開裂而損傷的混凝土結(jié)構(gòu)物的承載能力是否恢復(fù)以及補強加固的時效。
確認(rèn)承載力是否恢復(fù)的方法有如下幾種：
?。?）裂縫追蹤調(diào)查，確認(rèn)裂縫不擴展己達(dá)穩(wěn)定。當(dāng)采用預(yù)應(yīng)力方式進(jìn)行補強加固時，應(yīng)確認(rèn)裂縫是否閉合。
?。?）利用應(yīng)變計測定鋼筋或混凝土的應(yīng)變。
?。?）利用動載試驗測定振動特性。
?。?）利用靜載試驗測定撓度。
對于不能直接測定補強加固效果的情況，如果撓度、應(yīng)變、裂縫等實測結(jié)果比較理想，可以認(rèn)為己經(jīng)達(dá)到所規(guī)定的補強加固要求。
3、結(jié)語
裂縫是混凝土結(jié)構(gòu)中普遍存在的一種現(xiàn)象，任何一座建筑物都可能會存在不同程度的裂縫。特別要注意的是裂縫有時是破壞的前兆，裂縫寬度、長度和數(shù)量發(fā)展到一定程度時，將會使建筑結(jié)構(gòu)受到破壞。因此，混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫問題，已經(jīng)成為威脅人們的生命安全，困擾人們?nèi)粘Ｉ畹膰?yán)重問題。本文根據(jù)實踐粗談了裂縫的其中一些原因及修補方法，僅供參考。
