混凝土是一种多孔胶凝人造石材,属刚性体,主要特点抗压强度高、抗拉强度低、延伸率微小、易产生收缩裂缝。混凝土工程裂缝最常见出现问题是由于收缩变形受到约束引发的收缩裂缝和由外部荷载作用引发荷载(受力)裂缝。混凝土的裂缝出现是很难避免的,但是能预防和治理的。出现裂缝后根治理裂缝是本次需要解决的问题。一、混凝土裂缝分类及裂缝出现收集的资料
根据地下工程和防水混凝土的防水要求,对混凝土裂缝而言,可分为有害裂缝和无害裂缝。混凝土的裂缝产生主要是限制条件变形作用引起的,变形作用包括温度变形(水化热、气温、生产热、太阳热)、温度变形(自生收缩、失水干缩、碳化收缩、塑性收缩等)。
1、有害裂缝的基本概念
(1)混凝土结构产生的裂缝对耐久性受到影响;
(2)裂缝有渗漏水;
(3)裂缝贯穿结构层;
(4)混凝土结构的冷缝明显且有渗漏水;
(5)裂缝的深度与构造钢筋相连,形成钢筋串水;
(6)裂缝的宽度大于0.2mm,且不能自愈;
(7)裂缝密度呈网状;
(8)裂缝对结构安全性、稳定性有危害程度。
混凝土制作应有预防措施,防止产生有害裂缝的出现。出现有害裂缝后,应认真进行治理,清除有害裂缝,保证混凝土结构的安全性、稳定性、耐久性和无渗漏水。
2、无害裂缝的基本概念
(1)裂缝的出现对结构耐久性、安全性、稳定性无影响;
(2)裂缝无渗漏水,且不贯通;
(3)裂缝宽度小于0.2mm,且不渗漏水;
(4)裂缝可自愈。
3、混凝土裂缝治理应收集的资料
(1)混凝土材料资料:水泥用量,水灰比、砂石比、砂率、外掺料(粉煤灰和外加剂);
(2)混凝土施工资料:施工时环境条件、气象条件、气温条件、浇注混凝土顺序,商品混凝土质量,坍落度损失,降低水化热措施、拆模时间,拆模时间,拆模顺序,混凝土的养护措施;
(3)温度控制资料:入模温度(入模温度=原材料温度+混凝土搅拌时的温升+混凝土运输中的温度)、混凝土水化热最高内温、混凝土内温与表温差,混凝土温降梯度;
(4)结构设计资料:控制混凝土开裂的具体措施,附加防水层设置,施工缝、变形缝、后浇带等的设置、配筋方式等。
4、混凝土裂缝调查资料
(1)裂缝出现的部位(拱、墙、底)裂缝的方向(垂直、斜交、水平),裂缝的宽度、深度、长度和延伸方向;
(2)裂缝开裂时间,有无发展;
(3)裂缝渗漏水现状(雨季和旱季)。
5、裂缝评价
(1)裂缝的定性,应从裂缝对结构的危害程度,安全度、渗漏水情况确定;
(2)裂缝有无扩展的可能性,自愈的可能性;
(3)裂缝的分类及标准。
6、混凝土裂缝产生的原因(在此不论述)
混凝土裂缝产生主要是温度变形和湿度变形的影响产生的裂缝。混凝土制作过程中,只有从原材料,配制、搅拌、运输、浇灌、养生、综合考滤,才能控制混凝土不出现或少出现裂缝,做到不裂不渗。
二、混凝土裂缝治理
混凝土裂缝治理方法按无害裂缝和有害裂缝进行治理,本文重点简介有害裂缝的治理。
1、无害裂缝治理
无害裂缝治理原则上只进行表面修补,常用的方法在混凝土出现裂缝的表面涂刷一层无机防水涂料。无机涂料涂刷后不得开裂,但粘结力强,耐水性好。
2、有害裂缝治理
(1)有害裂缝治理原则
①混凝土结构的强度达到设计要求,结构变形处于稳定状态,裂缝无发展,才能治理有害裂缝;
②裂缝处理与防水处理相结合,裂缝处理与结构的稳定性和耐久性处理相结合;
③在治理裂缝过程中,不得破坏原结构;
④裂缝治理应采用注浆和封缝相结合,注浆材料和封缝材料应满足防水耐久性的要求,应采用经过检测。并经实践检验,质量可靠的材料;
⑤方案合理选材得当、施工可靠、管理到位。
(2)有害裂缝治理基本要求
①提供治理裂缝的基本资料;②有害裂缝渗漏水情况和产生裂缝的原因;③提供封缝材料,注浆材料的技术标准、技术要求,注浆设备情况;④编写施工组及质量检查标准等。
3、有害裂缝治理方法
先开槽封缝,后钻孔注浆、采用封缝和注浆相结合的治理裂缝的方法。
①沿裂缝开槽:采用破缝机开槽,然后用人工沿槽缝凿除缝间混凝土,机械破缝宽度2cm、深度2~3cm,开槽长度沿裂缝两端各延长40~60cm;
②清洗槽体,做到槽体规范(深度与宽度)干净;
③充分湿润槽体;
④槽体涂刮嵌缝料:要求嵌缝材料能在潮湿基面施工,嵌缝料与槽缝间混凝土有牢固的粘结力,耐久性好,不开裂、材料中不得含有溶出物,无污染环境,无腐蚀功能(嵌缝料内容后述);
⑤应加强湿养护(一般72h保持嵌缝料湿润);
⑥钻孔:孔要求深而细,钻斜孔:孔径?~?8孔深为混凝土厚度1/2~2/3,斜孔α=350~450;
注:d—混凝土厚度:单位mm
⑦注浆设备选型:应选用高压电动注浆机,要求注浆压力不小于40mpa,机具体积小,便于操作及携带,产品采用模组化设计,便于组装拆卸及保养(注浆设备选型内容后述);</P⑧应配备有注浆零配件:止水针头、钻头(各类长度200~450mm)、注浆管、牛油头、开关阀门、连接杆、高压管;⑨注浆材料选择:注浆材料的选择,要求可灌性好,在有水或潮湿基面上有牢固的粘结力,强度高耐久性好,不收缩、无溶解物质,对环境无污染、防腐蚀性好等优点;
一般选用改性环氧树脂灌浆料:国产质量较优的有广州金科有限公司生产的sjk高渗透性改性环氧灌浆料,广州市泰利斯固结构补强工程有限公司生产的eaa环氧注浆料;
⑩安装注浆嘴;
○11采用r1型堵漏材料封堵注浆嘴,防止注浆料从注浆嘴周围渗出;
○12做压水试验,检查注浆嘴孔口有无渗漏水和提供裂缝注浆进浆压力,试压不得小于4~8mpa;
○13注浆时,采用正压与负压并举的方式进行;
○14注浆时进浆压力从低到高、直到压力稳定、进浆压力发生突变时,停止注浆,相隔8h后进行三次注浆、注浆方法与第一次注浆方法相同;
○15最后一次注浆约48h后(一般3d),再进行注浆检查,注浆检查的压力达10mpa不进浆,注浆成功;
○16拆管封管、注浆结束。
3、裂缝治理采用的防水材料、注浆及注浆设备介绍
(1)嵌缝料
①原材料组成:普通42.5级的硅酸盐水泥、1万目纤维素、粘稠剂、石英粉、调色剂等材料组成;
②产品特点
a、能带水作业,凝固时间可调;
b、耐久性好与混凝土缝间粘结力强,抗渗抗裂性好;
c、嵌缝材料中不含溶出物质,耐腐蚀性防腐蚀性好,无毒无味,属环保材料;
d、施工高效快捷。
③施工方法
a、缝槽冲洗干净,并充分湿润;
b、配合比:粉料:水=1:0.3搅拌均匀成腻子(不得含生料或团粒);
c、将腻子用刮刀嵌入槽缝,上料时稍用力压实平顺;
d、涂层硬化后进行湿养护3d。
④注意事项
a、拌制材料随用随配,搅拌好的料必须在凝结前用完;
b、尽量避开烈日大风下施工,若在烈日高温下施工,应有防晒措施和湿养,0℃以下施工应有防冻措施,一般不得在0℃以下施工;
c、原材料应存放在干燥环境中,不得与雨水接触。
(2)堵漏封口防水材料—(r-1型料)
①产品简介:
r系列堵漏防水材料r-1型为堵漏和防水材料,产品以特种水泥、改性纤维、石英粉、增稠剂、分散剂、稳定剂、密实剂、抗收缩剂等组成。是速凝、抗渗、抗裂和耐久性好的防水材料;
②产品特点:
a、能带水堵漏和防水,凝固时间可调(3~15min均可);
b、耐久性好、无溶出物、耐腐蚀性好、无腐蚀性、无毒无味、属环保材料;
c、抗渗抗裂性好、粘结力强,是粘帖帖瓷砖、马赛克和大理石优质材料;
d、施工方便、工期短、高效快捷;
e、使用范围广,适用于新旧混凝土和砖石结构的渗漏水修缮和防水,广泛应用于各种地下室、隧道、地铁、蓄水池、水塔、卫生间、输水管道等的堵漏和防水。
③技术指标:
序号检验项目技术指标
凝结时间(20±2)℃
初凝,min≥2~<10
终凝,min≤152
抗压强度,mpa,≥1h4.53d15.03
抗折强度,mpa,≥1h1.53d4.04
抗渗压力,mpa,7d,≥,
试块1.55粘结强度,mpa,7d,≥1.26
耐热性,100℃,5h无开裂、起皮、脱落7
冻融循环,(-15℃~20℃)20次无开裂、起皮、脱落
④方法
a、面处理
堵漏:用凿子或冲击钻将漏水部位打孔并将孔眼用水冲洗干净;
抹面:基面必须充分湿润,并要求基面坚固、洁净、平顺、不平之处先用双快补强r-6型材料找平。渗漏水严重处,应打孔引水。
b、材料配合比
方式配合比=粉:水厚度,(mm)用料,(kg/m2)要求堵漏1:0.3捏面料团抹面1:0.42~33.2~4.8拌制均匀、细腻
c、施工方法
堵漏:用凿子或冲击钻将渗水部位打成4~5cm深,直径2~3cm的孔洞,用于冲洗干净后,r-1型材料加水(灰:水=1:0.3)搅拌均匀,捏成料团(料团大小与孔洞相近),手掌感觉发热,迅速将料团塞于孔中,并用手掌压住几分钟,手掌感到发硬后,松开手掌,再用木板压平。15min后进行湿养护;
抹面:基面清理干净,充分湿润后,r-1型材料加水(灰:水=1:0.4)搅拌均匀(不得含生料或团粒)成腻子状,用抹子或刮板迅速上第一层料(厚度1mm),涂层硬化后喷水湿养护,再上第二层料(厚度1mm),上料时稍用力使涂层密实。若还有局部渗水或有湿渍,只需在渗水或湿渍部位再加涂一层,直到不渗不湿。并注意搭接,每次配料不要太多(每次搅拌应在凝结前用完),以免造成浪费。涂层硬化后要进行湿养护3d。
d、注意事项:拌制材料随用随配,搅拌好料必须在凝结前用完;尽量避开烈日下施工,若在烈日下施工涂层凝固后,应及时加遮晒措施和湿养护,0℃以下施工要添加防冻剂;材料贮存时,应置于室内干燥处。材料袋装拆线后,余料应扎紧口,勿受潮。
(3)超早强自流平水泥基灌浆料超早强自流平水泥基灌浆料新产品,是一种水泥基,凝结时间可调的水硬化灌浆材料,其特点是具有超早强、高强、微膨胀和自密实、自流平、可灌性好、施工简单。
该产品为粉状材料,使用方便,按0.35~0.45的水泥比直接加水,搅拌均匀后即可使用。灌注后,不需振捣
该产品特别适用于紧急抢修工程,如铁路基床病整治工程(不影响列车运营的情况下)、海拔3800m的青海大坂山公路隧道注浆堵漏工程(高寒区)、云南白虎山隧道、上海局外复线苔井隧道等十余座隧道的注浆堵漏工程进行了成功应用,在武汉钢铁厂4#高炉的快速抢修中,采用研制的超早强灌浆料配制的超早强自流平混凝土,6h混凝土强度达到c30以上,应用效果非常好,节约了维修时间,减少了停产维修所带来的巨大损失。
该技术产品已通过部级技术鉴定,部分性能指标达到国际领先水平。
①产品的主要特点
a、水灰比为0.35~0.45时,净浆的流动度大于240mm,料浆初凝10~20min,料浆终凝12~25min。(流动性保持时间和凝结时间可调,根据用户需要,可缩短或延长料浆的流动性保持时间和凝结时间)。料浆的初凝与终凝时间间隔短(2~4min)。
b、从加水搅拌起,常温下,净浆试体30min的抗压强度可达8~15mpa,1h抗压强度可达12~25mpa,1d抗压强度可达25~45mpa,28d抗压强度可达50mpa以上,具有显著的超早强、高强的特点。后期强度持续增长,一年达60mpa以上;
c、产品具有良好的微膨胀性,水灰比为0.4时,净浆试体的水中自由膨胀率为1d6.6/万,3d17/万,7d17.9/万,14d17.9/万。可以看出,试体的微膨胀在7d已趋于稳定;
d、产品的抗渗性、抗冻性和耐硫酸盐侵蚀性良好;
e、产品碱含量低、无氯;
f、产品可配制超早强混凝土、喷射混凝土。
②主要技术指标(检验依据q/ltf06-2004)
检验项目标准值
该产品特别适用于紧急抢修工程,如铁路基床病整治工程(不影响列车运营的情况下)、海拔3800m的青海大坂山公路隧道注浆堵漏工程(高寒区)、云南白虎山隧道、上海局外复线苔井隧道等十余座隧道的注浆堵漏工程进行了成功应用,在武汉钢铁厂4#高炉的快速抢修中,采用研制的超早强灌浆料配制的超早强自流平混凝土,6h混凝土强度达到c30以上,应用效果非常好,节约了维修时间,减少了停产维修所带来的巨大损失。
该技术产品已通过部级技术鉴定,部分性能指标达到国际领先水平。
①产品的主要特点
a、水灰比为0.35~0.45时,净浆的流动度大于240mm,料浆初凝10~20min,料浆终凝12~25min。(流动性保持时间和凝结时间可调,根据用户需要,可缩短或延长料浆的流动性保持时间和凝结时间)。料浆的初凝与终凝时间间隔短(2~4min)。
b、从加水搅拌起,常温下,净浆试体30min的抗压强度可达8~15mpa,1h抗压强度可达12~25mpa,1d抗压强度可达25~45mpa,28d抗压强度可达50mpa以上,具有显著的超早强、高强的特点。后期强度持续增长,一年达60mpa以上;
c、产品具有良好的微膨胀性,水灰比为0.4时,净浆试体的水中自由膨胀率为1d6.6/万,3d17/万,7d17.9/万,14d17.9/万。可以看出,试体的微膨胀在7d已趋于稳定;
d、产品的抗渗性、抗冻性和耐硫酸盐侵蚀性良好;
e、产品碱含量低、无氯;
f、产品可配制超早强混凝土、喷射混凝土。
②主要技术指标(检验依据q/ltf06-2004)
检验项目标准值
浆流动度,(mm),≥2202
流动度保持时间,(min),≥83
凝结时间,(min),(10℃~7℃)
初凝,≥10
终凝,≤20
初、终凝结间隔,≤54
抗压强度,(mpa)
块养护,(40min),≥6
试块养护,(1d),≥23
试块养护,(3d),≥30
试块养护,(7d),≥36
试块养护,(28d),≥425
试件膨胀率,%
水中,(7d),≥0.05
水中,(28d),≥0.2
干空,(28d),≥-0.02
③施工方法
a、钻孔:布孔的原则是先疏后密,中插孔,并用压风机冲孔,将孔内沉碴、淤泥彻底清理干净,通过冲孔可了解孔位之间的连通关系,从而确定压浆孔和通气孔;
b、灌浆:灌浆以前,应先进行注水试验,以检查孔洞是否畅通,然后将超早强自流平水泥基灌浆料按灰水比1:0.4的比例,用搅拌机制浆,将制好的浆放入贮浆桶后,通过压力泵由管线送浆液至工作面而进行压浆,压浆工序可视浆液的凝结时间而定,以保证其结石强度。
④注意事项
a、产品宜在16℃~28℃的环境稳定下使用,在其它温度下使用产品的凝结时间会有较大的变化,故用户采用时,应加以说明,我们会提供低温或高温下的产品;
b、产品应在干燥环境下存放,保质期6个月时,应经试验合格后使用。
(4)改性环氧树脂灌浆材料
改性环氧树脂灌浆材料是利用环氧树脂的高强度,粘结力强的特点,改性它在潮湿接触面有较好的耐久粘结力,遇水分散,可灌性好的性能,是改善混凝土密实性、补缝、补强防水的优质灌浆材料。
①改性环氧树脂灌浆材料应符合如下条件才能选用
a、可灌好、凝固后不收缩、无溶出物质,可灌k=10-6~10-8cm/s,地层中可灌入0.01mm裂缝中;
b、粘结力强,可以粘结缝、湿缝、水下缝,可以粘结被油,有机物灰尘等污染的裂缝;
c、综合力学性能和物理性能好、强度、粘结力、抗拉强度、剪切应力等指标高,能适应动荷载下施工(如高压水头堵水加固、地铁和公路道床加固,房屋地基加固,桥梁补强,混凝土结构和堵水补缝补强等);
d、材料中不含溶出物质,无收缩,对环境无污染,耐腐蚀无腐蚀固结体无毒,耐久性好(粘结力),
②主要技术指标
外观:无结块,颜色一致,无分层;固化时间:15~48h;
抗压强度:≥50mpa;
抗拉强度:≥8mpa;
粘结强度:干燥基面≥1.5mpa;潮湿基面≥(1.5×0.8)mpa;
弯曲强度:≥25mpa
收缩率:≤0.3%;
③改性环氧灌堵漏补强工程施工工艺
a、用切缝机开缝,人工治缝开槽,槽宽20mm,槽深20~30mm,槽长向缝两端头各延长100mm;
b、用清水将打凿好的渗漏水缝、渗漏水点清洗干净;
c、埋设注浆咀,注浆咀一般埋设在渗漏水较大或裂缝较宽的部位,注浆咀间距一般为30~50cm,渗漏水点注浆咀埋设在渗漏水部位;
d、用封堵材料把注浆咀固定并把“u”型缝封平;
e、在注浆咀处套1根约12cm长、?0mm的高压胶管,用铁丝把高压胶管扎紧;
f、待封缝材料固结后,采取从裂缝左边至右边(或右至左)或由下至上的方式,用灌浆泵把化学浆从灌浆咀处灌入,灌浆压力需缓慢增加,当灌浆压力上升到1~8mpa后,在没有加压的前提下,若灌浆泵的压力表指示针在2~3min内基本不下滑,即可停止该咀灌浆,移至下一咀续灌。在灌缝过程中,若出现灌浆咀通浆情况,即将通浆咀封闭(用铁线扎紧高压胶管口),若出现封缝部位漏浆,即应停止灌浆,用封漏材料将部位堵位;
g、封管,灌浆完毕后,用铁丝扎紧套在灌浆咀上的高压胶管口;
h、将浆液固化后(一般3d),切除注浆咀;
i、检查注浆效果,若个别部位仍有渗漏现象,必须重灌,直至不渗不漏为止。
④汗渗部位的化灌堵漏处理
a、在汗渗部位布置注浆孔,孔距一般为30~50cm,孔径约12mm,孔深约40cm(或根据工程具体情况而定);
b、用高压水枪(水压1mpa左右)将注浆孔清洗干净;
c、埋设注浆管,管深约10cm;
d、封管,用微膨胀速凝材料将注浆管与混凝土孔隙封实,管壁周边再用改性环氧浆泥密封,范围约?0mm;
e、待封管材料固结后,作灌浆防渗处理。灌浆压力根据进浆情况确定;
f、灌浆时,采用正压与负压并举的方式进行。
(5)高压灌注机设备简介
①机具介绍
a、机具:高压灌浆机,灌注压力可达8000~10000磅,可进入0.02mm以上的发丝裂缝。
机具体积小,便于操作及携带(重量7kg)。产品采用模组化设计,便于组装、拆卸及保养。
可切换进料方式:除一般传统置料方式外,本机另可切换至吸料管进料,可节省倒料时间及节省材料。并可以避免材料二次污染;
高压注浆堵漏—工法特性:高压灌注机所产生的巨大压力,将堵漏剂送至壁体裂缝的中间部位,使堵漏剂以裂缝中间部位为中心向四周扩散。堵漏剂与水快速反应硬化后,将裂缝永久性堵住,尤其是对厚度大于20cm以上的混凝土壁体,使用本工法堵漏更是快速且有效。
本工法所使用之高压注浆机,灌注压力高、流量大,可快速止水,确为有效的堵水工法。尤其是对量涌水的漏水点,本工法更有神奇之处。
适用范围:地铁、隧道、涵洞、地盘改善、水库、港湾工程、顶板、裂缝、施工缝、伸缩缝、地下室发丝状裂缝等止漏工程。
b、零配件
配件名称规格或说明
止水针头长针头15cm用于松散结构:短针头8.5cm,10cm用于密实结构。并可定制其他规格。
钻头各种长度。(15×210mm,14×310mm,14×450mm)。
牛头油进口
开关阀门国产
连接杆进口
高压管进口
②高压灌注堵漏裂缝施工工艺
a、前期施工步骤
寻找裂缝:对于潮湿基层,先清扫结水,待基层全部清理干净、表面稍干时,仔细寻找裂缝,用色笔或粉笔沿裂缝作好记号:对于干燥基层清,清理后可用气泵或吹风机吹除表面灰尘;
钻孔:按混凝土结厚度,距离裂缝约150~250mm,沿裂缝方向两例交叉钻孔。孔距应按现场实际情况而定,以两孔注浆后浆液在裂缝处能交汇机为原则,一般刚开始时孔距宜为300mm;孔径的大小,应按配套的止水针头大上而定,采用的为非标的13mm钻头。孔与裂缝断面应成450~600交叉,并交叉在底板中部1/3范围。
埋止水针头:止水针头为配套部件,是浆液注入裂缝内的连接件,埋设时应用工具紧固,并保证针头的橡胶部分及孔壁在未使用前干燥,否则在紧固时容易引起打滑。
b、前期施工应注意的问题
在寻找裂缝前,首先应对裂缝进行分析,并按裂缝宽度、长度的不同分别取芯,以确定裂缝深度发展规律。如非贯穿裂缝且深度较浅,可以作表面处理。
c、裂缝修补
灌注浆液应从第一枚针头开始(结构立面由下往上灌注),当浆液从裂缝处冒出,应立即停止,移入第二枚继续灌注,依次向前进行。在灌注过程中,如果浆液已灌满相邻针头位置,可以跳开不注:如注浆后发现裂缝两端仍有裂缝延伸,或有裂缝与其交叉,应在该位置补孔,重新注浆。这样,整条裂缝的第一次注浆才算结束。
为使裂缝完全灌满浆液,应进行二次注浆。第二次灌注应与第一次间隔一段时间,但必须在浆液凝固前完成。如二次灌注后,浆液仍不能愈合,应在该位置重新钻孔注浆。
d、注浆时应注意的问题
当一枚针头在灌注较长时间后(约5min后),浆液仍未从裂缝内冒出,应停止灌注,间隔一段时间后再进行,如仍未灌满,应检查钻孔是否与埋管线交叉,底板是否有孔洞等情况,待查明原因后再进行。
灌注时应严密注视灌注机的工作压力表,如超过额定压力(35mpa以上),应停机再进行,如压力仍居高不下,应检查钻孔是否与裂缝完全交叉。
聚氨酯是遇水膨胀材料,工作时应穿戴好防护器具如手套、护目镜,如不慎溅入眼睛,应立即送医院。
e、表面清理及设备维护
待浆液凝固后,表面应及时清理。
灌注机连续使用最多不超过10h,如中途停止工作超过30min,应及时清洗机械,清洗可用专用清洗剂或丙酮等。
灌注机使用前应经常检查,发现异常,立即予以维修,以防发生事故。
③裂缝修补检测
对已修补完成的裂缝,用钻孔机进行取芯检测。检测结果应该是混凝土表面光滑、密实,浆液全部灌满裂缝,并对芯样进行混凝土强度抗压试验,达到原设计值
混凝土裂缝常见的修补方法
l混凝土裂缝修补的常见方法:
1.树脂灌注法;
2.表面封闭法;
3.钻孔嵌塞法;
4.柔性封闭法;
5.表面附加钢筋法;
6.灌浆法;
7.干嵌填法;
8.钉合法;
9.聚合物浸入法(重力渗入和真空渗入);
10.迭合面层和表面处理法等等。
l修补方法的选择一般要考虑的因素:
1.判断裂缝是活动的还是静止的?
2.修补的主要目的是什么?是减少过多的渗漏、使裂缝处完全水?
是否需要加固处理?
3.裂缝产生的主要原因是什么?
4.裂缝未来的变化(数值和方向)如何?
l常见的混凝土裂缝修补原理的基本要点:
1.树脂灌注法环氧树脂是最常见的裂缝灌注材料。它具有较高的机械强度,并能抵抗混凝土所遇到的大多数化学侵蚀,树脂可以灌入到0.05㎜的裂缝。除某些特殊的环氧树脂之外,当裂缝是活动的、有渗漏的、不能干透的或者裂缝数量极多时,通常不易采用树脂灌注法。北京冶建工程裂缝处理中心开发的具有国际领先水平的YJ—自动压力灌浆技术是树脂灌注法的最佳工法之一。
2.聚合物浸入法
2.1重力渗入法低粘度的液态树脂可用来密封路面、桥面的不小于0.1㎜的裂缝。将树脂涂刷到表面上,或者在水平表面上沿裂缝构筑临时的围堤,使树脂溢于裂缝表面。
2.2真空渗入法更适合封闭多重无规则表面裂缝。先将裂缝表面密封,抽去真空,使裂缝中和孔隙中的空气全部排除。再在大气压力下用纯环氧树脂浆料注入裂缝表面中。
3.钉合法当必须恢复主裂缝断面的抗拉强度时,使用钉合法比较适宜。特别比较适宜在不会损坏周围结构的场合下用来锁闭活动裂缝。用相对薄而长的金属“缝合U型钉”跨过裂缝嵌入事先开好的槽沟中,用无收缩砂浆或者环氧树脂基粘合剂来固定。
4.表面封闭法这是最简单和最普通的裂缝修补方法。用于修补对结构影响不大的静止裂缝,通过密封裂缝来防止水汽、化学物质和二氧化碳的侵入。
5.灌浆法
5.1普通水泥灌浆大体积水坝、厚混凝土墙、或者水工结构的岩石基础上的裂缝,有时通过注入硅酸盐水泥砂浆来密闭。
5.2聚合物灌注基于氨基甲酸乙酯或者丙烯酰胺聚合物的灌浆料,和水反应后形成固态沉淀物或泡沫材料,起到封闭裂缝的作用。可在潮湿环境中使用。
6.钻孔嵌塞法这种方法通常用来灌注墙体中的裂缝。如果要求密封防水,孔中应填入柔性沥青来代替砂浆;如果灌注栓塞的作用比较重要,孔中则要灌注环氧树脂。
7.柔性密封法通常将活动裂缝转变为运动节缝是比较适宜的办法。沿裂缝边缘开一凹槽并填入适当的柔性材料。节缝底部使用隔离层。
8.粘贴法当运动不止作用于一个平面时,或者过度的运动已超过一个普通尺寸的凹槽所允许的范围时,或者不可以切割出槽时可使用这个方法。用柔性的密封带盖住裂缝,仅将带的边缘部分粘住。
9.附加钢筋法
9.1普通钢筋首先将裂缝密闭,然后贯穿裂缝平面大约90°的方向钻孔,将环氧树脂注入孔内,再将钢筋插入孔中使之粘合成整体。
9.2外部施加预应力通过后张法施加应力,来加强结构件的主要部分或者封闭裂缝。
10.干嵌填法用手工将低水灰比的砂浆连续嵌入裂缝,形成与原有混凝土结构紧密连接的密实砂浆。先在裂缝表面开槽,大约25㎜宽、25㎜深,清理后涂刷界面剂、连续嵌入低水灰比的砂浆。
11.迭合面层法当结构表面存在大量的裂缝,而且采用其它办法单独处理各个裂缝过于昂贵时,用这个方法来密闭、覆盖(不是修复)裂缝非常有效。对于偶然出现大面积网状裂缝使用该法很有效。
12.自闭合法混凝土依靠自身合拢裂缝称为“自闭合”,这是在存在湿气并且没有拉应力作用时发生的一种现象。机理:由于周围空气和水中存在二氧化碳,使水泥浆中的氢氧化钙发生碳化作用,结果碳酸钙和氢氧化钙晶体在裂缝内析出并生长。晶体组合交织产生一种机械粘接作用,又被邻近晶体之间以及晶体和水泥浆及骨料表面间的化学粘接作用所增强,最后混凝土裂缝部位的抗拉强度得到一定的恢复,裂缝也被密闭了。主要用于修补潮湿环境的结构,。整个自闭合时期的水饱和必须连续保持。
13.涂层及其它表面处理法修复开裂的混凝土结构可以使用范围很广的表面浸渍密封剂和涂料。如果混凝土开裂已经稳定,则可通过涂料获得成功地修补。但不适合低温区域操作。
一、北京燕化公司化工一厂高压聚合厂房防爆墙裂缝修补工程
承包类型:
项目负责人、总承包,承担裂缝修复全部工程的组织,设计,施工。
项目情况:
1993年10月22日,北京燕山石化公司化工一厂高压聚合厂房发生乙烯气体强烈爆炸,造成厂房结构严重破坏,墙体和柱子出现不同程度的开裂。为中国石化总公司观点抢修工程,经“国家工业建筑诊断与改造工程技术研究中心”对防爆墙结构进行检测评估,提出恢复防爆能力的加固设计及处理措施,其中裂缝修复工作由我院承担。
燕化是我国最大的乙烯生产基地,高压聚乙烯年产量18万吨,因高压车间爆炸停产带来的经济损失每天约1000万元。本次裂缝修补工程是在抢修任务紧,各工种交叉作业,施工现场复杂危险的情况下进行的,由于采用了YJ—自动压力灌浆技术及工程师TM配套产品,仅7天时间(1993年11月6日至11月12)就完成了分布于近千平方米墙、柱混凝土上的近400米的裂缝修补工作,工程师TM自动压力灌浆器的轻巧方便,无需用电,施工快捷等独特优点保证了修补工程保质保量安全迅速完成,为整个抢修工作节约了大量时间,为高压乙烯早日恢复正常生产作出了贡献,为甲方挽回了巨大的经济损失,若采用以往的裂缝修补方法是无法做到的,因此这种先进的裂缝修补工艺受到甲方和设计单位的一致好评。
裂缝处理意见:
由于本厂房防爆墙大部分处于露天环境中,空气中含有有害物质较多,对混凝土及埋设件耐久性不利,经“国家工业建筑诊断与改造技术研究中心”鉴定,对由于爆炸或其它原因造成的墙体开裂者,室外墙体(包括室内可遭受雨淋的部位)裂缝宽度大于0.1mm且长度大于600mm的通缝,要求灌缝,室内墙体裂缝宽度大于0.2mm且长度大于600mm的通缝或接近通缝,要求灌浆,灌浆采用我中心的工程师TM自动压力灌浆器和AB系列灌浆树脂进行。
裂缝处理方法:
1.用10倍的裂缝放大镜对裂缝宽度进行测量、标注;
2.根据裂缝实际情况,依据数据选择AB—1,AB—2和AB—3型灌浆树脂作为修补用胶;
3.基层处理由于该厂房使用时间长,加上爆炸和火灾,混凝土表面灰尘较多,首先用硬棕刷扫掉表面灰尘,然后用棉丝沾乙醇沿裂缝方向擦净基层。对于有损伤的混凝土如蜂窝麻面、露筋等部位可用YJ快干型封缝胶作表面缝复;
4.灌浆;
5.裂缝修补结果:裂缝修补数量总计:387米,灌浆树脂用量共约160kg。
二、沈阳新北站候车厅大楼裂缝修复工程
承包类型:
项目负责人、总承包,承担裂缝修复全部工程的组织,设计,施工。
项目情况:
沈阳新北站为铁道部和辽宁省重点工程,由铁道部第三设计院设计,沈阳市第三建筑公司承建,1988年夏季开始施工,1991年竣工,同年11月验收时发现候车室大梁出现裂缝。根据裂缝现状及施工情况,有关部门会同我国在裂缝控制研究方面的专家王铁梦分析后认为,裂缝产生的原因主要是收缩应力造成的,另外温度应力以及荷载作用也是导致大梁开裂的原因。
在我中心的技术指导下,沈阳市第三建筑公司承担灌浆施工,采用AB—1型灌浆树脂及工程师TM自动压力灌浆器进行修复。
处理结果:
沈阳新北站候车室大厅梁开裂情况比较严重,裂缝总长度约有3500米,采用工程师TM自动压力灌浆器进行修复工作,共用树脂880kg,灌浆器360套,配件约5000件。
当时沈阳新北站已经启用,客流量大,候车大厅每天有成千上万人出入。发现裂缝后,沈阳铁路局等有关部门十分重视,希望尽快修复,确保大梁的正常使用,保证旅客安全。由于作业面高,操作范围狭窄,裂缝又很细,传统的灌浆设备很难处理这种情况,因此决定采用工程师TM自动压力灌浆器及其配套树脂进行灌浆修复。
经过前后一个多月工作,裂缝灌浆取得了预期效果,灌浆树脂基本注满裂缝,由于自动压力灌浆器小巧轻便,并且不使用空气压缩机,施工时无噪声也不兴师动众,没有给旅客造成紧张情绪,整个施工阶段候车大厅照常使用,由此带来的社会效益和经济效益是难以计量的。
该工程是自动压力灌浆器及配套树脂在研制前期首次进行的大规模工程实践,裂缝调查、确定处理方案和灌浆施工都在我中心的指导下进行,用户、施工单位和设计部门对该项技术给予一致好评,1992年9月沈铁局召开专家评审会,会上对这种裂缝灌浆技术作出肯定的结论。
本次工程,裂缝数量庞大,总数在3500m左右,仅用少量资金、人力和时间就解决了全部大梁修复工作,如果采用其它办法,不仅造价提高,施工难以进行,而且影响候车室的正常使用。
通过该项裂缝灌浆工程,不仅解决了沈阳新北站的沉重负担和燃眉之急,同时也为我国混凝土结构在采用自动压力灌浆技术进行裂缝修复方面填补了一项空白,对今后的工程实践有重要的指导意义。
三、中国白城兵器试验中心4132工程175#建筑物大综合室井字梁裂抢修工程
承包类型:
项目负责人、总承包,承担裂缝修复全部工程的组织,设计,施工。
概况:
白城兵器试验中心是国家重点工程,其4132工程175#建筑物由国防科工委工程设计院设计,始建于1989年,是亚洲第一大兵器试验场。1993年6月在工程即将结束时发生火灾,造成严重损坏。大厅内可燃物几乎烧尽,混凝土墙局部爆裂露筋,部分顶板中部烧白或爆裂、露筋,大梁底部几乎被烧白或变红,烧伤严重的梁出现了沿主筋的纵裂,裂缝宽度达5~7mm,而且梁上的垂直裂缝明显增加。
该抢修工程为原兵器工业部重点项目。
裂缝情况及修补方案:
“国家工业建筑诊断与改造工程技术研究中心”对火灾的损伤程度及结构可靠性的影响进行了技术鉴定并提出了修复方案,根据《4132工程175#建筑物大综合室及温闸间火灾后结构可靠鉴定报告及修复设计》,我中心采用AB—1型化学灌浆树脂和工程师TM自动压力灌浆器进行井字梁的化学灌浆修复工作,为了延缓固化,AB—1型树脂甲乙组分比例采用5:1,实验结果表明在当时气温10℃下固化时间可延迟到20天以上。
灌浆效果及总结:
白城兵器试验中心4132工程175#建筑物火灾损害极为严重,现场修复工作非常繁忙,该工程所需修补的裂缝长度虽然仅100米左右,但裂缝分散不连贯,每条裂缝一般不起过500mm长,而且基本上都贯穿,须在梁的两侧同时进行注浆,作业面距地面16米,属高空作业,当时工期紧,现场其它施工交叉作业,而灌浆后还需进行吊顶、保温等工作,我们采用工程师TM自动压力灌浆器和AB-1型树脂,仅用了不到三天时间就完成了裂缝灌浆工作,同时为整个修复工作赢得了时间。若采用手压泵、空压机等进行加压的传统灌浆设备,不仅工期难以保证,而且在16米高的作业面上对如此多的微细裂缝进行修复将是很难想象的。
四、济南新客站地下人防工程顶板裂缝修补工程
承包类型:
项目负责人、总承包,承担裂缝修复全部工程的组织,设计,施工。
概况:
济南新客站系济南市重点建设项目,站前广场下面建有地下人防工程,是整个新客站建筑的重要配套工程之一,由山东省人民防空建筑设计院设计,铁道部建厂局承建。
人防工程顶板为现浇混凝土(C30),总长260米,下层为广场处,宽25.8米。混凝土板厚450mm,1994年发现顶板有横向贯穿裂缝,宽0.2~0.5mm,总长约100米,经有关部门研究分析,认为该裂缝系温度,应力等原因所致,决定委托我院对裂缝进行化学灌浆修复,采用工程师TM自动压力灌浆器和AB—1型化学灌浆树脂施工。
总结:
本次工程修复的人防工程顶板厚450mm,这是我们从事化学灌浆工作以来所遇到的深度最大的裂缝。当时,许多人怀凝工程师TM自动压力灌浆器是否有足够的压力将树脂注满裂缝,为此,开始时我们曾在顶板上部预留几个底座,准备观察出料效果,可结果却未能如愿,虽然从下面可清楚地观察到树脂注入情况,而且注浆口邻近底座也均已出料,但在楼板上面却未能有所反映。我们分析可能是由于顶部盖土随着雨水渗透已将裂缝的上部堵死,这一点亦可从上部灌浆时树脂一点也不进入裂缝来得到证实。为此,我们在顶板上部某处凿掉部分混凝土,然后在下面进行灌浆。对厚度约为350mm的混凝土板,大约半小时左右即可观察到树脂从裂缝中渗出来,证明了我们对裂缝情况的分析,也充分显示了小小的自动压力灌浆器,在处理微细裂缝和厚、深、大的混凝土结构方面具有优良的操作性能。
五、总后礼堂井字梁裂缝修复工程
承包类型:
项目负责人、总承包,承担裂缝修复全部工程的组织,设计,施工。
情况简介:
总后礼堂建于1954年,与怀仁堂、政协礼堂齐名,是国家重点项目,礼堂顶板为井字梁结构,梁高2.0米,1996年4月在改造过程中发现大部分梁上存在大量垂直裂缝及斜裂缝,裂缝宽度多在0.3~0.6mm之间,个别达1.0mm以上。此外,门厅立柱上有两条横向裂缝。
处理方案:
根据“国家工业建筑诊断与改造工程技术研究中心”意见,我中心采用工程师TM自动压力灌浆器及AB—1、AB-2、AB-3型灌浆树脂对全部斜裂缝及大于0.4mm的垂直裂缝进行化学灌浆处理,施工时间为1996年4月15~25日。
修复结果:
裂缝修复总长度为510米,其中观众席上部为436米,前厅42米,舞台32米。
六、总参通信部离退休干部综合楼地下室裂缝修复
承包类型:
项目负责人、总承包,承担裂缝修复全部工程的组织,设计,施工。
工程简介:
总参通信部综合楼工程为框架和砖混混合结构:地下室为钢筋混凝土箱体结构,总长达78.5m,宽约36.5m,施工时在轴线⑤~⑥间三分之一跨处设2.0m宽膨胀带,添加UEA防水膨胀剂。地下室底板、侧墙和顶板于6~7月浇筑混凝土,在浇筑后的第三天墙体开始出现裂缝,随后顶板发现裂缝,至9月份进行化学灌浆处理时,顶板、侧墙裂缝已发展到数百米,裂缝宽度0.2~3mm不等。
鉴定意见:
与王铁梦教授合作分析原因,出具“总参通信部综合楼工程地下室墙板裂缝分析报告”。
处理方案:
根据我中心和甲方意见,处理方案如下:
1.由于地下室墙板、顶板裂缝对持久承载力和防水质量带来不利的作用,须进行化学灌浆处理。(为了控制裂缝不再大量发展,在灌浆前甲方应尽快回填土及顶板覆盖养护以减少收缩和控制温差)。
2.全部裂缝采用工程师TM技术处理,两年后回访,未见开裂。
处理结果:
处理裂缝共计870m。裂缝宽度在0.3~3.0mm,其中以0.3~0.8mm宽度为主,少部分在1.5mm以上。侧墙混凝土厚度20cm,顶板厚度为40cm。
七、民族文化宫抗震加固大修改造工程裂缝修复部分
承包类型:
项目负责人、总承包,承担裂缝修复全部工程的组织,设计,施工。
基本情况:
民族文化宫为首都十大建筑之一,建于一九五九年,为庆祝建国五十周年,九八年国家对十大建筑进行重点改造,根据抗震加固设计要求,民族文化宫的可靠性检测由“国家工业建筑诊断与改造工程技术研究中心”承担,我中心承担梁、板、墙、屋架裂缝修复全部工程。
处理方案:
对宽度大于0.2mm的裂缝进行化学灌浆处理,其余裂缝进行表面封闭处理。本工程采用工程师TM自动压力灌浆技术对裂缝进行注浆修复处理。
处理结果:
处理裂缝共计2500m。
八、大连周水子国际机场候机楼混凝土梁裂缝修复工程
承包类型:
项目负责人、总承包,承担裂缝修复全部工程的组织,设计,施工。
基本情况:
大连周水子国际机场候机楼于1993年交付使用,经检查发现一至三层混凝土梁有较多裂缝,为迎接六月在大连召开的全国建筑工程质量会议,大连市长亲自挂帅成立机场改造工程指挥部,裂缝抢修工程时间紧,任务重,据初步统计,仅三层梁裂缝约400米以上,裂缝宽度在0.2~1.0mm之间,多数在0.5~1.0mm左右。
处理方案:
对宽度大于0.2mm的裂缝进行化学灌浆处理,其余裂缝进行表面封闭处理。本工程采用工程师TM自动压力灌浆技术对裂缝进行注浆修复处理。
处理结果:
处理裂缝共计1100m。
上述列举的仅仅是北京冶建工程裂缝处理中心大量承包施工的部分工程实例。许多裂缝修复工作是有关单位使用工程师TM系列产品自己进行施工的。
据不完全统计,自1989年以来,除去在北京进行了大量工程实践外,还有吉林、黑龙江、辽宁、上海、天津、山西、河南、广东、安徽、云南、新疆、西藏等二十多个省市数千个单位应用YJ-自动压力灌浆技术及工程师TM系列产品进行了裂缝修复工作;快速高效地解决了许多工程质量难题,受到建设单位、施工单位、设计单位、监理部门的高度评价。
目前该工法已成为混凝土加固修复领域最引人注目的技术之一,取得了良好的经济和社会效益。国家科委和建设部将其列为重点推广项目。