混凝土裂缝修复与处理技术的探讨

【摘要】混凝土裂缝几乎是不可避免的，但大部分裂缝都可以通过修补使混凝土结构物恢复原有功能。本文详细阐述了结构加固法和修补技术的几种常用方法，同时简要介绍几种重要的混凝土构件的裂缝处理技术，对混凝土裂缝的修复有一定的实践意义。
　　关键词：混凝土裂缝；修复；处理
　　1引言
　　裂缝是固体材料中的某种不连续现象，属于材料强度理论范畴。工程裂缝现象是各类建(构)筑物中普遍存在的一种质量缺陷。裂缝及其扩展是结构破坏和倒塌的先兆，裂缝降低了结构的承载力，裂缝引起钢筋锈蚀、混凝土碳化、保护层脱落、渗漏及构件持久强度的降低等。裂缝按成因分为主应力裂缝、次应力裂缝和变形(温度、湿度、地基变形)裂缝。裂缝的因素是多方面的，包括结构设计、地基沉降差异、施工质量、材料质量、环境影响等，实践表明有些裂缝是无害的，或者其害处是可为人类所控制的。裂缝必须及早采取加固补强，以满足结构安全需要，所以混凝土裂缝修复与处理技术的探讨是有现实意义的，混凝土裂缝修补常用的方法有裂缝表面修补和结构加固两大类。
　　2混凝土裂缝的结构加固法
　　结构加固法是在结构构件外部或结构裂缝四周浇筑钢筋混凝土围套或包钢筋、型钢龙骨，将结构构件箍紧，以增加结构构件受力面积，提高结构的刚度和承载力的一种结构补强加固方法。这种方法适用于对结构整体性、承载能力有较大影响的深进及贯穿性裂缝的加固处理，常用的方法有以下几种。
　　（1）加大截面加固法
　　周围空间尺寸允许的情况下，在结构外侧包钢筋混凝土围套，以增加钢筋和截面，提高承载力，适用于混凝土梁、板、柱等一般结构构件裂缝修补。加固时，原混凝土截面应凿毛洗净，或将主筋凿出，若钢筋锈蚀严重，应打去保护层，清除钢筋的铁锈，增配的钢筋应根据裂缝程度由计算确定，浇筑围套混凝土前，模板与原结构均应充分浇水湿润，然后用细石混凝土浇捣密实并养护。
　　①梁的三面或四面加做围套:
　　此方法适用于梁的刚度、抗弯或抗剪承载力不足且相差较大的情况。其特点是利用加固混凝土的收缩而对原梁产生箍紧作用，使新旧混凝土有较好的整体结合。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，一般以两侧大于50mm，上下大于100mm为宜，纵向钢筋及箍筋通过计算确定。当梁受到楼面限制时，可采用三面围套，此时两侧混凝土厚度宜大于100mm，纵向钢筋可用Φ25与原梁纵向钢筋焊接固定，施工时在梁两侧板上间隔500mm凿洞以浇筋混凝土，箍筋可用开口箍或穿板封闭箍，并经计算确定配筋数量。
　　②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。梁的上部加厚，适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80～100mm，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100mm以上，按计算配置纵筋和箍筋。
　　（2）外包钢加固法
　　采用型钢(一般为角钢)外包于结构构件四角(或两角)将构件箍紧，以防止裂缝的扩大和提高结构的刚度和承载力，适用于在使用上不允许增大原构件截面尺寸，却又要较大幅度地提高截面承载能力的框架梁、柱、牛腿等大型结构及大跨结构的裂缝治理。
　　外包钢加固法施工简便，现场工作量较小，构件截面尺寸变化不大，重量增加较少，而承载能力提高显著，构件截面的刚度和延性得以改善，还能限制原构件挠度的过快增长。
　　（3）粘钢加固法
　　在混凝土构件表面用特制的粘结剂(建筑结构胶)粘贴钢板，以防止裂缝继续扩大，提高结构承载力，适用于治理正常情况下的一般受弯、受拉及中轻级工作制的吊车梁等产生的裂缝。加固时，必须使用强度高、粘结力强、耐老化等性能良好的结构胶，而且要重视粘结施工质量。
　　（4）预应力加固法
　　采用外加预应力钢拉杆或型钢撑杆，对结构构件或整体进行加固，改变原结构内力分布并降低原结构应力水平，致使一般加固结构中所特有的应力应变现象得以完全消除，减小构件挠度，缩小混凝土构件的裂缝宽度，提高构件承载力，适用于大跨结构，以及采用一般方法无法加固或加固效果很不理想的较高应力应变状态下的大型结构加固。施工时，预应力拉杆或撑杆的锚固件应用乳胶水泥或铁屑砂浆并通过膨胀螺栓锚固在坚实的混凝土基层上，结合面应进行粗糙和清洁处理，预应力施加方法应根据施工条件及预应力值大小确定。
　　（5）碳纤维片材加固法
　　碳纤维片材加固的加固机理与粘钢板类似。它是利用树脂胶结材料将碳纤维片材贴于梁的表面，从而提高梁的抗弯和抗剪承载能力，以达到对梁补强加固及改善结构受力性能的目的。若梁上有裂缝应进行灌缝或封闭处理后，才进行粘贴碳纤维片材加固。在梁进行受弯加固时，碳纤维片材应粘贴在受拉区一侧，即梁跨中的下部和连续梁、悬臂梁的上部，纤维方向应与加固的受力方向一致，沿受力筋的方向粘贴。
　　3混凝土裂缝的裂缝修补技术
　　3.1表面处理法
　　采用弹性涂膜防水材料、聚合物水泥膏及渗透性防水剂等，涂刷于裂缝表面，恢复其防水性和耐久性，适用于对结构的强度影响不大，但会使钢筋锈蚀且有损美观的表面及深进微细裂缝的治理(裂缝宽度小于0.2mm)。对于稀而少的裂缝，可骑缝涂覆修补；对于细而密的裂缝，应采用全部涂覆修补。由于涂层较薄，涂覆材料应选用粘着力强且不宜老化的材料。对于活动性裂缝应采用延伸率较大的弹性材料。
　　表面处理法施工简单，但是涂料无法深入到裂缝内部，而且我国还缺少耐久性和防水性可靠而价格适中的涂抹材料。
　　3.2灌浆法
　　将树脂浆液、水泥浆液或聚合物浆液等灌入裂缝内部，达到恢复结构整体性、耐久性和防水性的目的，适用于宽度较大(>3mm)、深度较深的裂缝，尤其是受力裂缝。灌浆法按灌浆材料可以分为水泥灌浆法和化学灌浆法，当裂缝宽度大于2mm时常采用水泥灌浆法，小于2mm采用化学灌浆法，其中化学灌浆法具有粘度低、可灌性好、收缩小、粘结强度高以及恢复效果好等优点。
　　灌浆法不损伤原有结构，补后防水性和耐久性可靠，修补质量良好，但是国内目前尚无定型的化学灌浆设备，在一定程度上影响该技术的推广与普及。
　　3.3填充法
　　沿裂缝将混凝土开凿成U型或V型槽，然后嵌填各种修补材料，达到恢复防水性、耐久性和部分恢复结构整体性的目的，适用于补救数量少的宽大裂缝(>0.5mm)和钢筋锈蚀所产生的裂缝。填充法所使用的嵌填材料视修补目的而定，有环氧树脂、环氧砂浆、聚合物水泥砂浆等。对于活动性裂缝，应采用极限变形较大的延伸性材料；对于锈蚀裂缝，应先加宽、加深凿槽，直至完全露出钢筋生锈的部位，彻底除锈，然后涂防锈涂料，再填充聚合物水泥砂浆、环氧砂浆等。
　　填充法对结构有损伤，像混凝土梁、电杆、轨枕这些物件不宜采用，另外，目前许多单位采用环氧树脂砂浆填补，由于收缩和老化的关系，长期效果都不甚理想。
　　4重要钢筋混凝土构件裂缝处理技术
　　混凝土结构构件的安全稳定性直接决定了建筑物或者构筑物的耐久性，因此当结构构件出现裂缝时必须对其产生的裂缝及时进行修复，以免裂缝扩展或贯通影响结构的安全性和耐久性。下面简要介绍几种重要的混凝土构件的裂缝处理技术。
　　4.1梁的裂缝处理技术
　　（1）屋面连续梁的温差裂缝处理技术
　　框架结构的屋面连续梁上，裂缝时有发生。梁的裂缝位置一般离支座中轴线1.5m～1.9m。
　　（2）梁的斜裂缝处理技术
　　①查清楚梁产生剪切裂缝的原因，若损坏较轻微，裂缝稳定且梁的混凝土强度可以满足使用的荷载要求时，则可采用化学灌浆加固法进行灌补封闭修复。
　　②如果梁的强度较低，而又长期处于承受超过设计规定的荷载环境下，则必须采取补强加固的处理措施。
　　（3）梁的受压区裂缝处理技术
　　①查清楚梁产生剪切裂缝的原因，若损坏较轻微，裂缝稳定且梁的混凝土强度可以满足使用的荷载要求时，则可采用化学灌浆加固法进行灌补封闭修复。
　　②如果梁的强度较低，而又长期处于承受超过设计规定的荷载环境下，则必须采取补强加固的处理措施。
　　（4）次梁的垂直裂缝处理技术
　　①当次梁裂缝宽度小于0.3mm，即符合《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）中规定的允许值时，可以采用化学灌浆法或表面刮浆封闭法修复。
　　②当次梁的裂缝宽度大于0.3mm时，则必须采用加固补强措施。
　　（5）主钢筋安装错误产生的梁裂缝的处理技术
　　①经检验，钢筋符合设计要求，混凝土强度等级合格，裂缝确系拆模过早，施工荷载超过设计规定而产生的裂缝。当裂缝宽度小于0.3mm时，采用封闭法处理即可；当裂缝宽度大于0.3mm时，采用化学灌浆法处理，将裂缝粘合成整体，防止钢筋锈蚀。
　　②经检验，裂缝确系钢筋直径小于设计要求，或钢筋根数少于设计规定，或使用了劣质钢筋等原因造成的，则必须采取补强加固措施。常用的方法有增加钢筋、加厚板、外包钢筋混凝土、外包钢板、粘结钢板、预应力补强等。
　　（6）梁支座处裂缝得处理技术
　　①先采用化学灌浆法灌注、封闭裂缝，恢复构件的整体性。
　　②再用外包钢或粘结钢板，或粘结碳纤维的方法进行补强加固修复。
　　4.2柱、墙裂缝的处理技术
　　（1）柱顶水平裂缝的处理技术
　　①待柱顶的沉缩、干缩、收缩稳定后，可进行灌注修复。
　　②柱顶水平裂缝宽度较大时，采用水泥砂浆压力灌浆法修复。
　　③柱顶水平裂缝宽度较小时，采用化学压力灌浆法修复。
　　（2）框架柱水平裂缝的处理技术
　　①柱与梁的裂缝，采用化学压力灌浆法修复。
　　②柱与墙的裂缝，按照活动板缝，使用功能性聚合物砂浆材料处理即可。
　　（3）支座强度不足产生裂缝的处理技术
　　查明裂缝原因，重新进行结构核算，制定具体的加固补强方案。
　　①采用化学灌浆法灌注、封闭裂缝，恢复构件的整体性。
　　②采用外包钢或粘结钢板，或粘结碳纤维的方法进行补强加固修复。
　　（4）地下建筑墙板裂缝的处理技术
　　宜采用化学灌浆法或表面刮浆封闭法进行修复。
　　（5）剪力墙裂缝的处理技术
　　①一般性的裂缝坏损可以采用化学压力灌浆法进行灌补修复。
　　②如果剪力墙裂缝面积很大，坏损严重，则应采取粘结碳纤维加固补强措施。
　　5结束语
　　我国既有建筑量多面广，需要修复与加固的建筑数量日益增多，我国的修复与加固技术也随之不断发展，但是主要是针对事后修复和加固。本文重点介绍了混凝土裂缝的修复技术及方法，包括事后的维修与加固以及自修复两种；并结合工程实际中可能出现的裂缝情况列举了现有得裂缝修补与加固方法。
　　参考文献
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