淺談混凝土裂縫的檢測及處理方法

邊廣輝 張喜波

在我國,許多重大混凝土工程在不到十年內(nèi)破壞所造成的損失十分驚人。從橋梁、路面等交通設施到沿海的海港工程結構,從民用建筑、商業(yè)建筑到一些化工、冶金工業(yè)建筑,混凝土開裂問題的影響極其廣泛。

混凝土建筑和構件通常都是帶裂縫工作的,為避免有害裂縫的出現(xiàn),應加強對混凝土裂縫的檢測,并針對不同的裂縫采取相應的修補處理方法,從而確保工程質量的安全。

1 混凝土裂縫的檢測方法

1.1 混凝土裂縫的常規(guī)檢查

對于混凝土表面裂縫的檢查,一般應檢查裂縫發(fā)生的位置、形態(tài)、發(fā)展長度、寬度及裂縫數(shù)量,并觀測裂縫的變化發(fā)展情況。除了裂縫寬度的檢查需借助于檢查儀器外,裂縫檢查的其他項目一般可目測進行。一般利用帶刻度的放大鏡、鋼尺精確描述裂縫長度、寬度、方向、高度以及數(shù)量。

檢查裂縫寬度的方法如下:1)在裂縫的起點及終點,用紅鉛筆或紅油漆與裂縫相垂直畫細線;也可以用紅鉛筆在裂縫附近沿裂縫延伸方向畫細線,以標明裂縫的形態(tài)、發(fā)展長度。2)在標明裂縫上,選擇目測裂縫寬度較大的位置作為放置放大鏡的固定地點,量出裂縫的寬度。3)量出主要裂縫的寬度后,將它與量測的裂縫位置、走向、長度、分布情況及特征,用坐標法繪制裂縫展示圖,并記錄下來。

1.2 混凝土裂縫的無損檢測與監(jiān)測

1)超聲波檢測。超聲波法用于非破損檢測混凝土裂縫的深度,其基本原理是在混凝土材料性質(包括混凝土的成分、配合比和齡期等)相同的條件下,對比聲波在有、無裂縫的混凝土中傳播時間差異比較來判定裂縫深度。受現(xiàn)場條件的限制,常用平測法進行混凝土裂縫深度檢測。2)沖擊彈性波法。一般把彈性體內(nèi)傳播的波總稱為彈性波,用人工發(fā)射彈性波到彈性體內(nèi),探測彈性體內(nèi)的狀態(tài),是廣義的彈性波探測法。沖擊彈性波法與超聲波法的原理是一樣的,但遠比超聲波測定的裂縫深度深。沖擊彈性波法只能檢測擴展方向與表面成直角,沒有分支的單純裂縫。3)聲發(fā)射檢測法。聲發(fā)射檢測法也是利用彈性波進行聲學檢測的具體檢測方法,和其他方法最大的不同是只能檢測正在發(fā)生的裂縫,不能檢測已發(fā)生的舊裂縫,對正在發(fā)生的裂縫可檢測裂縫發(fā)生的位置(聲發(fā)射源定位),裂縫的大小,擴展情況和種類,以及裂縫的深度等。4)攝影檢測法。攝影檢測法主要用作調查混凝土表面的裂縫攝影法,包括采用普通照相機、錄像機、放射線、紅外線攝影等進行檢測。5)傳感儀器監(jiān)測。利用埋設在混凝土中的儀器進行裂縫監(jiān)測,常規(guī)技術是利用卡爾遜式或弦式測縫計,屬點式檢測,由于裂縫出現(xiàn)的空間隨機性,因此往往漏檢,為了及時無遺漏地監(jiān)測裂縫,必須實施大范圍的、連續(xù)、分布式監(jiān)測,即所謂全分布監(jiān)測。6)光纖傳感網(wǎng)絡監(jiān)測。在各國競相開發(fā)的結構監(jiān)測高科技領域里,光纖傳感以其獨特優(yōu)勢居于中心地位,它靈巧、精度高、抗電磁干擾,且可靠耐久,易于光纖傳輸組成自動化遙測系統(tǒng)。

2 混凝土裂縫修補處理方法

2.1 表面處理法

這是一種在微裂縫(一般寬度小于0.2 mm)的表面涂抹填料及防水材料,以提高其防水性和耐久性為目的的方法。它主要適用于穩(wěn)定和對結構承載能力沒有影響的表面裂縫以及深進裂縫的處理。這種方法的缺點是修補工作無法深入到裂縫內(nèi)部,以及對延伸性裂縫難以追蹤其變化。因此,對于寬度發(fā)生變化的裂縫,要設法使用有伸縮性的材料。表面處理方法所用材料視修補目的及其結構物所處環(huán)境不同而異,通常使用彈性涂膜防水材料(如玻璃布)、聚合物水泥膏及水泥填料等。

2.2 注漿法

該方法系在裂縫中注入樹脂或水泥類材料,以提高其防水性及耐久性。它主要適用于對結構整體性有影響或有防滲要求的混凝土裂縫及有堿骨料而開裂的裂縫。

注漿法的主要注漿材料是環(huán)氧樹脂,以往均采用手動或腳踏式輸液泵注入漿液,但存在無法控制注入量的缺陷。對于不貫通的裂縫難以將漿液注入到內(nèi)部,注入壓力太大有可能使裂縫寬度擴大等問題。所以,現(xiàn)在多采用低壓低速注入法。此法具有易于控制注入量且可注入到裂縫深部的優(yōu)點。

當灌漿材料采用環(huán)氧樹脂時,應該注意到,由于環(huán)氧樹脂的粘度不同,有時漿液無法充分注入裂縫,但增加溶劑量又會降低粘性而達不到預期的目的。對于延伸性裂縫,環(huán)氧樹脂的變形跟蹤性較差(環(huán)氧樹脂的變形量約為 2%),所以,對這類裂縫,應該使用可撓性環(huán)氧樹脂。另外,環(huán)氧樹脂注入法與鋼抓釘并用,可以增強裂縫部位的整體性,是一種防止裂縫繼續(xù)發(fā)展的好辦法。

2.3 充填法

這是一種適合于修補較寬裂縫(0.5 mm以上)的方法,具體做法是沿裂縫鑿一條深槽,然后在槽內(nèi)嵌補各種粘結材料,如水泥砂漿、環(huán)氧砂漿、膨脹水泥砂漿、環(huán)氧樹脂混凝土、瀝青及各種化學補強劑等。對鋼筋混凝土結構而言,這種修補方法視鋼筋是否銹蝕而異。當鋼筋未銹蝕時,沿裂縫處大約10 mm的寬度將混凝土鑿成U形或V形,在開槽處充填密封材料以修補裂縫;當鋼筋已經(jīng)銹蝕時,將混凝土鑿除到能夠充分處置已經(jīng)生銹的鋼筋部分,先對鋼筋除銹,然后在鋼筋上涂抹防銹底涂料,再充填密封材料。修補已經(jīng)銹蝕的鋼筋應注意以下事項:

1)原則上應完全除掉鋼筋的銹蝕部分;

2)沒開裂部分的鋼筋往往已經(jīng)生銹,故修補時也應對其除銹;

3)當裂縫仍在延伸時,裂縫寬度有再度擴大的可能,故應使用可追隨變形的修補材料;

4)對由氯化物浸入引起銹蝕的鋼筋,應在鋼筋表面涂上樹脂涂料以減少水及氧氣的供給量,減緩鋼筋的銹蝕,然后再用上述方法修補裂縫。

2.4 結構加固法

當裂縫影響到混凝土結構的性能時,就要考慮采取加固法對混凝土結構進行處理。結構加固中常用的主要有以下幾種方法:加大混凝土結構的截面面積,在構件的角部外包型鋼、采用預應力法加固、粘貼鋼板加固、增設支點加固以及噴射混凝土補強加固。

2.5 混凝土置換法

混凝土置換法是處理嚴重損壞混凝土的一種有效方法,此方法是先將損壞的混凝土剔除,然后再置換入新的混凝土或其他材料。常用的置換材料有:普通混凝土或水泥砂漿、聚合物、改性聚合物混凝土或砂漿。

2.6 電化學防護法

電化學防腐是利用施加電場在介質中的電化學作用,改變混凝土或鋼筋混凝土所處的環(huán)境狀態(tài),鈍化鋼筋,以達到防腐的目的。陰極防護法、氯鹽提取法、堿性復原法是化學防護法中常用而有效的三種方法。電化學防護法的優(yōu)點是防護方法受環(huán)境因素的影響較小,適用于鋼筋、混凝土的長期防腐,既可用于已裂結構,也可用于新建結構。

2.7 仿生自愈合法

仿生自愈合法是一種新的裂縫處理方法,它模仿生物組織對受創(chuàng)傷部位自動分泌某種物質,而使創(chuàng)傷部位得到愈合的機能,在混凝土的傳統(tǒng)組分中加入某些特殊組分(如含粘結劑的液芯纖維或膠囊),在混凝土內(nèi)部形成智能型仿生自愈合神經(jīng)網(wǎng)絡系統(tǒng),當混凝土出現(xiàn)裂縫時分泌出部分液芯纖維可使裂縫重新愈合。

2.8 粘結鋼板封閉法

當鋼筋混凝土構件產(chǎn)生主拉應力裂縫時,可對裂縫先進行處理之后,再在裂縫處粘結鋼板,并用膨脹螺栓對鋼板加壓。鋼板粘結方向應和裂縫方向垂直。

3 結語

裂縫是混凝土結構中普遍存在的一種現(xiàn)象,它的出現(xiàn)不僅會降低建筑物的抗?jié)B能力,影響建筑物的使用功能,而且會引起鋼筋的銹蝕,混凝土的碳化,降低材料的耐久性,影響建筑物的承載能力,因此在實際工作中應加強對混凝土裂縫的檢測工作,進行認真研究,并根據(jù)實際情況采取合適的修補處理方法,保證混凝土建筑和構件安全、穩(wěn)定地工作。

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