鋼筋混凝土裂縫控制措施

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鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)破壞倒塌的工程質(zhì)量事故，絕大多數(shù)是從裂縫的擴(kuò)展開(kāi)始的；其實(shí)，只要仔細(xì)觀察不難發(fā)現(xiàn)，普通的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)又一般都是帶裂縫受力工作的，假如借助儀器，甚至還可以發(fā)現(xiàn)裂縫是時(shí)刻發(fā)生變化的，隨著裂縫的發(fā)展變化，結(jié)構(gòu)構(gòu)件的耐久性和適用性會(huì)不同程度的降低，嚴(yán)重的甚至?xí)?dǎo)致結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞；所以研究裂縫的形態(tài)、分析裂縫產(chǎn)生的原因和裂縫對(duì)結(jié)構(gòu)功能的影響并加以控制是一個(gè)十分重要的。

 裂縫的形式多種多樣；從裂縫的寬度來(lái)分，可分為微裂縫和宏觀裂縫；一般將混凝土材料在化合過(guò)程中產(chǎn)生的寬度小于0.05mm的裂縫稱(chēng)之為微裂縫；它是混凝土材料固有的一種物理性質(zhì)，微裂縫的產(chǎn)生幾乎是不可避免的，它的分布不規(guī)則且不貫通；這種細(xì)微裂縫假如不擴(kuò)展或是擴(kuò)展在一定范圍的話，它對(duì)一般的工業(yè)和民用建筑的正常使用是不會(huì)造成危害的；故這類(lèi)裂縫又稱(chēng)為無(wú)害裂縫。但是，在實(shí)際使用過(guò)程中，因?yàn)榛炷两Y(jié)構(gòu)的抗拉強(qiáng)度要比抗壓強(qiáng)度低得多，所以在荷載作用下或是進(jìn)一步產(chǎn)生溫差和干縮的情況下，微裂縫會(huì)開(kāi)始擴(kuò)展并逐漸相互貫通，從而出現(xiàn)較大的、肉眼可見(jiàn)的裂縫，這種裂縫稱(chēng)之為宏觀裂縫，這種裂縫的寬度一般大于0.05mm。同時(shí)，按裂縫對(duì)結(jié)構(gòu)影響的不同，裂縫又可以分為結(jié)構(gòu)性裂縫和非結(jié)構(gòu)性裂縫，非結(jié)構(gòu)性裂縫主要是由于水泥硬化干縮、外界溫度和濕度變化、施工縫處理不當(dāng)、鋼筋腐蝕等原因造成的；而結(jié)構(gòu)性裂縫主要是由受力引起的，所以結(jié)構(gòu)性裂縫又叫荷載裂縫，它是工程中最常見(jiàn)的裂縫。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生的裂縫,常見(jiàn)于非預(yù)應(yīng)力受彎、受拉等構(gòu)件中,以及預(yù)應(yīng)力構(gòu)件的某些部位。對(duì)于各類(lèi)裂縫,必須先查明其性質(zhì)和產(chǎn)生的原因,進(jìn)而確定具體的修繕?lè)椒āｄ摻罨炷两Y(jié)構(gòu)裂縫根據(jù)其產(chǎn)生的原因不同可分為荷載裂縫、溫度裂縫、干縮裂縫、腐蝕裂縫、沉降裂縫等。 一、各種裂縫產(chǎn)生原因 荷載裂縫：結(jié)構(gòu)在荷載作用下變形過(guò)大而產(chǎn)生的裂縫。一般多出現(xiàn)在結(jié)構(gòu)受 拉區(qū)域、受剪區(qū)域或振動(dòng)嚴(yán)重等部位。產(chǎn)生的主要原因是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工錯(cuò)誤、承載能力不足、地基不均勻沉降等等。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是由混凝土和鋼筋共同承擔(dān)極限狀態(tài)的承載力,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師需根據(jù)地基情況,靜、動(dòng)荷載,環(huán)境因素、結(jié)構(gòu)耐久性等控制荷載裂縫。從國(guó)內(nèi)外有關(guān)規(guī)范可知,對(duì)結(jié)構(gòu)變形作用引起的裂縫問(wèn)題,存在著兩類(lèi)學(xué)派:一是設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定很靈活,沒(méi)有驗(yàn)算裂縫的明確規(guī)定,而由設(shè)計(jì)人員自由處理。另一類(lèi)則是設(shè)計(jì)規(guī)范有明確規(guī)定,對(duì)于荷載裂縫有計(jì)算公式并有嚴(yán)格的允許寬度限制,如我國(guó)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50010 - 2002) ,工程師對(duì)結(jié)構(gòu)變形裂縫控制考慮不周,是結(jié)構(gòu)荷載裂縫發(fā)生過(guò)多的主要原因。      溫度裂縫：由大氣溫度變化、周?chē)h(huán)境高溫的影響和大體積混凝土施工時(shí)產(chǎn)生的水化熱等因素造成,水泥的水 化熱為165～250J / g ,隨混凝土水泥用量提高,起絕熱溫升可達(dá)50 ℃～80 ℃。研究表明,當(dāng)混凝土內(nèi)外溫 差10 ℃時(shí),冷縮值εc = ΔTα = 0101 % ,如溫差為20 ℃～30 ℃時(shí),其冷縮值為0102 %～0103 % ,當(dāng)大于混凝 土極限拉伸值時(shí)混凝土就開(kāi)裂。      干縮裂縫：這類(lèi)裂縫一是由于材料缺陷引起的,研究表明,水泥加水后變成水泥硬化體,起絕對(duì)體積減小,毛細(xì)孔縫中水逸出產(chǎn)生毛細(xì)壓力,使混凝土產(chǎn)生毛細(xì)收縮,由此引起水泥砂漿的干縮值為011 %～012 % ,混凝 土的干縮值為0104 %～0106 % ,而混凝土的極限拉伸值只有0101 %～0102 % ,所以引起干縮裂縫。 沉降裂縫：現(xiàn)澆構(gòu)件因地基或砌體過(guò)大不均勻沉降;模板剛度不足、支撐間距大、支撐松動(dòng)、過(guò)早拆模等,均可導(dǎo)致產(chǎn)生沉降裂縫。 腐蝕裂縫：由于有害離子Cl -  ,Mg2 + 等侵入混凝土內(nèi)部,導(dǎo)致鋼筋銹蝕而使混凝土產(chǎn)生的后期膨脹裂縫。      溫度裂縫：防止因混凝土本身與外界氣溫相差懸殊,處于高溫環(huán)境的構(gòu)件,應(yīng)采取隔熱措施,加強(qiáng)養(yǎng)護(hù),尤其在 氣溫高、風(fēng)大且干燥的氣候條件下更應(yīng)及早噴水。對(duì)大體積混凝土應(yīng)控制裂縫,大體積混凝土工程因散 熱降溫引起的冷縮比干縮更容易引起開(kāi)裂,常規(guī)的溫控措施既復(fù)雜又費(fèi)錢(qián)。   二、裂縫治理方法      鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件出現(xiàn)裂縫，有的會(huì)破壞結(jié)構(gòu)整體性，降低構(gòu)件剛度，影響結(jié)構(gòu)承載力，有的雖對(duì)承載能力無(wú)多大影響，但會(huì)引起鋼筋銹蝕，降低耐久性，或發(fā)生滲漏，影響使用，尤其是在住宅建筑中，現(xiàn)澆梁、板或剪力墻出現(xiàn)的裂縫會(huì)給居民造成不安全感，而且裂縫不僅會(huì)影響抗?jié)B效果，也易造成水分侵蝕鋼筋，影響使用耐久性。因此，應(yīng)根據(jù)裂縫性質(zhì)、大小、結(jié)構(gòu)受力情況和使用情況，區(qū)別對(duì)待及時(shí)治理。工程中常采用的裂縫治理方法有以下幾種：  一、表面修補(bǔ)法 適用于對(duì)承載能力沒(méi)有影響的表面裂縫的處理，也適用于大面積細(xì)裂縫防滲、防漏的處理。 　　1)表面涂抹水泥砂漿：將裂縫附近的混凝土表面鑿毛，或沿裂縫鑿成深15～20mm，寬150～200mm的凹槽，掃凈并灑水濕潤(rùn)，先刷水泥凈漿一層，然后用1:2的水泥砂漿分2～3層涂抹，總厚度控制在10～20mm左右，并用鐵抹抹平壓光。有防水要求時(shí)應(yīng)用2mm厚水泥凈漿及5mm厚1:2的水泥砂漿交替抹壓4～5層，剛性防水層涂抹3～4小時(shí)后進(jìn)行覆蓋，灑水養(yǎng)護(hù)。在水泥砂漿中摻入占水泥重量1～3%的氯化鐵防水劑，可起到促凝和提高防水性能的效果。為了使砂漿與混凝土表面結(jié)合良好，抹光后的砂漿面應(yīng)覆蓋塑料薄膜，并用支撐模板頂緊加壓。 　　2)表面涂抹環(huán)氧膠泥：涂抹環(huán)氧膠泥前，先將裂縫附近80～100mm寬度范圍內(nèi)的灰塵、浮渣用壓縮空氣吹凈，或用鋼絲刷、砂紙、毛刷清除干凈并洗凈，油污可用二甲苯或丙酮擦洗一遍，如表面潮濕，應(yīng)用噴燈烘烤干燥、預(yù)熱，以保證環(huán)氧膠泥與混凝土粘結(jié)良好。若基層難以干燥，則用環(huán)氧煤焦油膠泥涂抹。涂抹時(shí)，用毛刷或刮板均勻蘸取膠泥，并涂刮在裂縫表面。 　　3)采用環(huán)氧粘貼玻璃布：玻璃布使用前應(yīng)在堿水中煮沸30～60分鐘，然后用清水漂凈并晾干，以除去油脂，保證粘結(jié)。一般貼1～2層玻璃布。第二層玻璃布的周邊應(yīng)比下面一層寬10～12mm，以便壓邊。 　　4)表面涂刷油漆、瀝青：涂刷前混凝土表面應(yīng)干燥。 　　5)表面鑿槽嵌補(bǔ)：沿混凝土裂縫鑿一條深槽，槽內(nèi)嵌水泥砂漿或環(huán)氧膠泥、聚氯乙烯膠泥、瀝青油膏等，表面作砂漿保護(hù)層。槽內(nèi)混凝土面應(yīng)修理平整并清洗干凈，不平處用水泥砂漿填補(bǔ)，保持槽內(nèi)干燥，否則應(yīng)先導(dǎo)滲、烘干，待槽內(nèi)干燥后再行嵌補(bǔ)。環(huán)氧煤焦油膠泥可在潮濕情況下填補(bǔ)，但不能有淌水現(xiàn)象。嵌補(bǔ)前先用素水泥漿或稀膠泥在基層刷一層，然后用抹子或刮刀將砂漿或環(huán)氧膠泥、聚氯乙烯膠泥嵌入槽內(nèi)壓實(shí)，最后用1:2水泥砂漿抹平壓光。在側(cè)面或頂面嵌填時(shí)，應(yīng)使用封槽托板逐段嵌托并壓緊，待凝固后再將托板去掉。  二、內(nèi)部修補(bǔ)法     內(nèi)部修補(bǔ)法是用壓漿泵將膠結(jié)料壓入裂縫中，由于其凝結(jié)、硬化而起到補(bǔ)縫作用，以恢復(fù)結(jié)構(gòu)的整體性。這種方法適用于對(duì)結(jié)構(gòu)整體性有影響，或有防水、防滲要求的裂縫修補(bǔ)。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。一般對(duì)寬度大于0.5mm的裂縫，可采用水泥灌漿，對(duì)寬度小于0.5mm的裂縫，或較大的溫度收縮裂縫，宜采用化學(xué)灌漿。 　　1)水泥灌漿：一般用于大體積混凝土結(jié)構(gòu)的修補(bǔ)，主要施工程序是鉆孔、沖洗、止?jié){、堵漏、埋管、試水、灌漿。鉆孔采用風(fēng)鉆或打眼機(jī)進(jìn)行，孔距l(xiāng)～1.5m，除淺孔采用騎縫孔外，—般鉆孔軸線與裂縫呈30～45度斜角，孔深應(yīng)穿過(guò)裂縫面0.5m以上，當(dāng)有兩排或兩排以上的孔時(shí)，宜交錯(cuò)或呈梅花形布置，但應(yīng)注意防止沿裂縫鉆孔。沖洗在每條裂縫鉆孔完畢后進(jìn)行，其順序按豎向排列自上而下逐孔沖洗。止?jié){及堵漏待縫面沖洗干凈后，在裂縫表面用1:2的水泥砂漿或用環(huán)氧膠泥涂抹。埋管（一般用直徑19～38mm的鋼管作灌漿管，鋼管上部加工絲扣）安裝前應(yīng)在外壁裹上舊棉絮并用麻絲纏緊，然后旋入孔中，孔口管壁周?chē)目紫队门f棉絮或其它材料塞緊，并用水泥砂漿或硫磺砂漿封堵，防止冒漿或灌漿管從孔口脫出。試水是用0.098～0.196MPa壓力水作滲水試驗(yàn)，采取灌漿孔壓水、排氣孔排水的方法，檢查裂縫和管路暢通情況，然后關(guān)閉排氣孔，檢查止?jié){堵漏效果，并濕潤(rùn)縫面以利于粘結(jié)。灌漿應(yīng)采用425號(hào)以上的普通水泥，細(xì)度要求經(jīng)6400孔／cm2的標(biāo)準(zhǔn)篩過(guò)篩，篩余量在2%以下，可使用2:1、1:1、0.5:1等幾種水灰比的水泥凈漿或1:0.54:0.3（即水泥：粉煤灰：水）的水泥粉煤灰漿，灌漿壓力一般為0.294～0.491MPa，壓漿完畢時(shí)漿孔內(nèi)應(yīng)充滿(mǎn)灰漿，并填入濕凈砂，用棒搗實(shí)，每條裂縫應(yīng)按壓漿順序依次進(jìn)行，當(dāng)出現(xiàn)大量滲漏情況時(shí)，應(yīng)立即停泵堵漏，然后繼續(xù)壓漿。     2)化學(xué)灌漿：化學(xué)灌漿能控制凝結(jié)時(shí)間，有較高粘結(jié)強(qiáng)度和一定的彈性，恢復(fù)結(jié)構(gòu)整體性效果較好，適用于各種情況下的裂縫修補(bǔ)及堵漏、防滲處理。灌漿材料應(yīng)根據(jù)裂縫性質(zhì)、裂縫寬度和干燥情況選用。常用的灌漿材料有環(huán)氧樹(shù)脂漿液（能修補(bǔ)縫寬0.2mm以下的干燥裂縫）、甲凝（能灌0.03～0.1mm的干燥細(xì)微裂縫）、丙凝（用于堵水、止漏及滲水裂縫的修補(bǔ)，能灌0.1mm以下的細(xì)裂縫）等。環(huán)氧樹(shù)脂漿液具有粘結(jié)強(qiáng)度高、施工操作方便、成本低等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用最廣。灌漿操作主要工序是表面處理（布置灌漿嘴和試氣）、灌漿、封孔，一般采取騎縫直接用灌漿嘴施灌，不用另外鉆孔。配制環(huán)氧漿液時(shí)，應(yīng)根據(jù)氣溫控制材料溫度和漿液的初凝時(shí)間（1小時(shí)左右）。灌漿時(shí)，操作人員要戴上防毒口罩，以防中毒。 三、結(jié)構(gòu)加固法     鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的加固，應(yīng)在結(jié)構(gòu)評(píng)定的基礎(chǔ)上進(jìn)行，加固的目的有結(jié)構(gòu)強(qiáng)度加固、穩(wěn)定性加固、剛度加固、抗裂性能加固四種。這四種加固之間既有聯(lián)系又有區(qū)別，最常遇到的是結(jié)構(gòu)強(qiáng)度加固（即結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)）。結(jié)構(gòu)加固可分為不改變結(jié)構(gòu)受力圖形和改變結(jié)構(gòu)受力圖形的兩種方法，亦可分為非預(yù)應(yīng)力加固和預(yù)應(yīng)力加固兩類(lèi)。對(duì)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件存在的強(qiáng)度（拉、壓、彎、剪、扭、疲勞）、剛度（撓曲）、裂縫（由受力、溫度、沉降、安裝引起的）、穩(wěn)定（由傾斜、偏歪、長(zhǎng)細(xì)比過(guò)小、支撐不妥引起的）、沉降（由不均勻荷重或不均勻地基、淤泥層、大孔土地基、回填土等引起的）、使用（凈空尺寸不夠、吊車(chē)卡軌、振動(dòng)、鋼筋銹蝕，結(jié)構(gòu)腐蝕）等方面的問(wèn)題，要區(qū)分局部性還是全局性的，關(guān)鍵部位還是次要部位的，在分析了問(wèn)題產(chǎn)生的主要原因后，分別根據(jù)處理的原則和界限，視工程具體情況和條件，有針對(duì)性地采取適當(dāng)加固方法。 三、裂縫控制設(shè)計(jì)原則與措施 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫是不可避免的，但其有害程度是可以控制的，有害與無(wú)害的界限由結(jié)構(gòu)使用功能決定的。裂縫控制的主要方法是通過(guò)設(shè)計(jì)、施工、材料等方面綜合技術(shù)措施將裂縫控制在無(wú)害范圍內(nèi)。綜合技術(shù)措施包括：合理選擇結(jié)構(gòu)形式，降低結(jié)構(gòu)約束程度，對(duì)與水平構(gòu)件梁、板、墻等采用中低強(qiáng)度級(jí)混凝土，加強(qiáng)構(gòu)造配筋，如板頂部的受壓區(qū)連續(xù)配筋，板的陽(yáng)角及陰角配置放射筋，增加梁的腰筋間距200mm。優(yōu)選有利于抗拉性能的混凝土級(jí)配，盡力減小水灰比、減少坍落度、降低砂率增加骨料粒徑，降低含泥量及雜質(zhì)含量。選用影響收縮和水化熱較小的外加劑和摻合料。采取保溫保濕的養(yǎng)護(hù)技術(shù)，盡量利用混凝土后期強(qiáng)度(60天)。對(duì)于超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)可采取跳倉(cāng)澆灌或后澆帶方法施工。對(duì)于復(fù)雜的結(jié)構(gòu)難免出現(xiàn)少量裂縫影響正常使用和耐久性．裂縫分為表面裂縫，淺層裂縫，縱深裂縫(深層裂縫)，貫穿裂縫等。少量有害裂縫采用近代化學(xué)灌漿技術(shù)處理，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)使用和耐久性要求，不應(yīng)因此降低工程質(zhì)量評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)。