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裂縫由結構的次應力引起
許多建筑物結構的實際工作狀態(tài)同常規(guī)計算模式有出入。如鋼筋混凝土屋架，結點是通過鉸接來計算的，而實際的屋架結點卻承受著較顯著的彎矩和剪力，構件內(nèi)這樣的應力稱為次應力，它們常在結點處引起裂縫的出現(xiàn)。還有些常規(guī)不計算的外荷載應力，但實際卻引起結構裂縫。
1.2裂縫由結構變形變化引起
由溫度、收縮、不均勻沉降等因素而引起結構的變形，而變形受到約束產(chǎn)生內(nèi)部應力，當應力超過一定數(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)部應力松弛。結構材料韌性良好才可以適應變形要求。
1.3裂縫由自然災害引起
地震引起的裂縫，可以看成地基的“動態(tài)變形變化”。滑坡引起的建筑物裂縫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性骨料，在混凝土澆筑后就會逐漸反應，在反應產(chǎn)物的數(shù)量吸水膨脹和內(nèi)應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)在混凝土結構使用期間，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，粗細骨料質(zhì)量不好，這種情況造成的后果是結構承載能力降低，剛度很差，空氣穩(wěn)定性很弱，隱患容易惡化等。
2、裂縫修補與結構加固
2.1裂縫修補方法選擇
選擇裂縫修補方法時應考慮的因素有：裂縫性質(zhì)、大小、位置、環(huán)境、處理目的以及結構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構或構筑物的截面面積，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構的梁、 板、柱等構件和一般構筑物的修補。
?。?）預應力修補法，既采用外加預應力的鋼拉桿（分平拉桿、下?lián)问嚼瓧U和組合式三種）或撐桿，對結構進行修補的方法。 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構。此法不宜用于處在溫度高于60℃環(huán)境下的棍凝土結構，否則應進行防護處理，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構的修補。當采用化學灌漿外包鋼修補時，型鋼表面溫度不應高于60℃；當環(huán)境具有腐蝕性介質(zhì)時，應有可靠性的防護措施。
（4）外部粘鋼修補法，即在混凝土構件外部粘貼鋼板，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、受拉構件；且環(huán)境溫度小于60℃，相對濕度小于70%，以及無化學腐蝕影響，否則應采取措施。
2.2修補效果的確認
混凝土裂縫修補后是否能達到預期效果，主要應加強施工中的質(zhì)量檢查和驗收。修補結束后，為了確認其效果，可以采用以下一種或幾種檢驗方法來確認。
?。?）外觀檢查：通過混凝土表面或裝飾層的情況檢查，比較容易確認修補效果，如未再次開裂、無滲漏，則說明修補效果良好。
?。?）復查施工記錄和質(zhì)量保證資料：這是確保修補質(zhì)量的重要措施，所有工程都應做這項檢查工作。
（3）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。
（4）壓水試驗：對裂縫較多的構件，灌漿固化后布設檢查孔，作壓水試驗，水壓常用灌漿壓力的70%～80%，如混凝土不進水，而且也不滲漏，則可認為是合格的。
2.3補強加固方法
?。?）加大截面加固法
加大截面加固法是采用與原有構件同類的材料，通過增大截面的面積，提高構件的承載力度和剛度，達到對原構件進行加固的目的。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件。外包鋼加固也可以用于受彎構件或大偏心受壓構件的加固，但主要宜采用濕式外包鋼加固。
（3）預應力加固法
預應力加固法是采用高強度鋼筋或型鋼等，對被加固構件增設預應力拉桿或撐桿。根據(jù)預應力筋的工作情況，一種是在原構件的體外，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傳遞力。加固時，通過施加預應力，使體外的拉桿或壓桿與被加固構件共同受力，克服被加固構件的應力超前現(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。
（4）外部粘貼加固是用粘結劑將鋼板或纖維增強復合材料等粘貼到構件需要加固的部位上，以提高構件承載力和剛度的一種加固方法，如在鋼筋混凝土受彎構件的受拉區(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行檢查，更重要的是應確認是否按設計文件規(guī)定進行工作。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
補強加固工程結束后，應確認因開裂而損傷的混凝土結構物的承載能力是否恢復以及補強加固的時效。
確認承載力是否恢復的方法有如下幾種：
?。?）裂縫追蹤調(diào)查，確認裂縫不擴展己達穩(wěn)定。當采用預應力方式進行補強加固時，應確認裂縫是否閉合。
?。?）利用應變計測定鋼筋或混凝土的應變。
?。?）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、應變、裂縫等實測結果比較理想，可以認為己經(jīng)達到所規(guī)定的補強加固要求。
3、結語
裂縫是混凝土結構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，將會使建筑結構受到破壞。因此，混凝土結構的裂縫問題，已經(jīng)成為威脅人們的生命安全，困擾人們?nèi)粘Ｉ畹膰乐貑栴}。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。
