时间:2023-02-27 11:10:25
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1、前言
混凝土是一种由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而成的非均质脆性材料。由于由于混凝土施工、本身变形和约束等一系列问题,使混凝土裂缝成了土木、水利、桥梁、隧道等工程中最常见的工程病害。轻者使内部的钢筋等材料产生腐蚀,降低钢筋混凝土材料的承载能力、耐久性等,严重的将威胁到人民的生命、财产。
2、出现混凝土裂缝的原因
从微观上看,混凝土是由水泥、砂、石、空气、水组成的多相结合体,由于混凝土的组成材料、微观构造以及所收外界影响的不同,混凝土裂缝产生的原因也有很多种:
1、大体积混凝土水化时产生的大量水化热得不到散发,导致混凝土内外温差较大使混凝土的形变超过极限而引起的裂缝:
2、混凝土在硬化的过程中由于干缩引起的体积变形受到约束时产生的裂缝,这种裂缝的宽度有时会很大,甚至会贯穿整个构件。
3、在大厚度的构件中,由于混凝土的塑性塌落受到模板或顶部钢筋的抑制,在浇捣后数小时会发生这种由于混凝土塑性塌落引起的裂缝。
4、当有约束时,混凝土热胀冷缩所产生的体积胀缩因为受到约束力的限制,在内部产生了温度应力,由于混凝土抗拉强度较低,容易被温度引起的拉应力拉裂从而产生温度裂缝。(由于太阳曝晒产生裂缝是工程中最常见的现象)
5、混凝土加水拌和后,水泥中的碱与活性骨料中的活性氧化硅起反应,析出的胶状碱—硅胶从周围介质中吸水膨胀,体积增大到三倍从而使混凝土胀裂产生裂缝。
6、在炎热或大风天气,混凝土表面水分蒸发过快以及混凝土水化热高等,在混凝土浇筑后数小时仍处于塑性状态时易产生塑性收缩裂缝。
7、构件承受荷载所产生的裂缝:如、构件在均布荷载或集中荷载作用下产生内力弯矩,出现垂直于构件纵轴的裂缝;构件在较大剪力作用下,产生斜裂缝,并向上、下延伸。
8、当结构的基础出现不均匀沉降时,结构构件受到强迫变形,而使结构构件开裂,随着不均匀沉陷的进一步发展,裂缝会进一步扩大。
9、当钢筋混凝土构件处于不利的环境中,如海洋等时,由于混凝土保护层厚度过薄,特别是混凝土的密实性不良,环境中的氯离子和溶于海水中的氧会使混凝土中的钢筋生锈生成氧化铁。氧化铁的体积比原来金属的体积大得多,铁锈体积膨胀,对周围混凝土挤压,使混凝土胀裂。这种裂缝一般沿钢筋方向,比较容易识别。顺钢筋方向的裂缝发生后,更加速了钢筋锈蚀过程,最后导致保护层成片剥落,这种顺筋裂缝对耐久性的影响较大。
我实习所在工地的地下室外墙板浇捣的混凝土就出现了裂缝。经分析裂缝产生的原因是:
本工程采用C50这样高强度的混凝土,水灰比较大,虽然加入了减水剂,但还是未能有效抵消混凝土的收缩变形;另外该地下室墙板的厚度较厚,达40mm,因而容易产生较大的内外温差。产生温度和收缩变形,长墙结构所产生的温度和收缩变形在高度方向是自由的,但在纵向却受到另一结构地下室底板的约束,在长墙承受降温和收缩作用时,必将产生缩短变形,受到底板的约束,引起拉应力,当拉应力超过抗拉强度时便引起开裂,这时裂缝方向永远垂直于拉应力方向,故为竖向。
此外本工程外墙混凝土浇筑后并没有严格按要求进行养护。一般来说膨胀混凝土淋水养护须7~14D,最少为7D,在混凝土终凝后2D即可开始浇水养护,而混凝土的膨胀值一般要14D才基本稳定。同时,掺膨胀剂的混凝土,水化时需水量大,比普通砼更要加强养护,覆盖淋水,使其表面始终处于潮湿条件。
由于施工队是第一次施工如此高强度的混凝土,施工经验不足,在混凝土养护上并没有采取十分有效的措施养护外墙。同时由于天气炎热,混凝土水灰比控制不稳定;混凝土振捣不到位,振捣不够密实,这些也是促使混凝土收缩变形较大,产生裂缝的原因之一。此外,现场施工人员还告诉我:本工程采用的是商品混凝土,商品混凝土塌落度大,稍加振捣即出现石子下沉,浆体上浮,时常有较多泌水,随着水分的蒸发,表面会出现塑性收缩裂缝。在混凝土拌和物中有多余水量,混凝土硬结后,比较容易出现干燥收缩裂缝。
3、混凝土裂缝的修补方法
问题出现了,解决它的方法自然而然也随之产生。随着施工经验的发展,现在混凝土裂缝修补的方法有很多:如表面修补法、灌浆嵌缝封堵法、结构加固法、混凝土置换法、电化学防护法、仿生自愈合法等等,其中灌浆嵌缝封堵法又可分为压力注浆法、开槽填补法和涂膜封闭法三种。
低压注浆法适用于宽度为0.2~0.3mm的混凝土裂缝修补。修补工序如下:裂缝清理—粘贴注浆咀和封闭裂缝—试漏—配制注浆液—压力注浆—二次注浆—清理表面。
当裂缝数量较多时,先要在预计要贴的裂缝位置贴上医用白胶布,再用窄毛刷将封缝用浆沿裂缝来回涂刷。使裂缝封闭,大约10分钟后,揭去胶布条,露出小缝,粘贴注浆咀用键包严。固化后周边可能有裂口,必须反复用浆补上,以避免注浆时漏浆。注浆操作一般在粘咀的第二天进行,若气温高的话半天就可注浆。操作时先用补缝器吸取注浆液,插入注浆咀,用手推动补缝器活塞,使浆液通过注浆咀压入裂缝,当相邻的咀中流出浆液时,就可以拔出补缝器,堵上铝铆钉。一般由上往下注浆,水平缝一般从一端向另一端逐个注浆。为了保证浆液充满,在注浆后约半小时可以对每个注浆咀再次补浆。
涂膜封闭法适用于宽度小于0.2mm的微细裂缝的修补,也可用于混凝土外表面的装饰和防水处理,以及防止混凝土保护层的炭化和有害离子对混凝土的腐蚀。工序为:清扫—刮腻子—涂刷底层涂料—涂刷主层涂料—涂罩面层。
混凝土表面裂缝、气孔和缺陷先用腻子(混凝土修补胶:粉料=1:1.8~2.0)填充补平,待干后用砂布磨平,再进行底层涂刷(混凝土修补胶:粉料=1:0.7~0.8),涂料在使用前要通过铁窗纱过滤,除去杂质和团块。主层涂料要涂刷三遍,每遍涂刷都要等上遍涂料干后再涂,且两次涂刷方向最好是相互垂直。
开槽填补法适用于结构允许开槽而宽度较大但数量不多的裂缝,如墩台或路面混凝土的裂缝。工序为:开槽—涂刷界面处理浆—压抹聚合物砂浆—养护。
先用凿子和扁铲沿裂缝开槽,槽深和宽约3~5cm,呈U型,用刷子在槽底和两壁均匀涂刷一层界面处理浆,在界面处理浆尚未硬化之前,将拌制好的聚合物水泥砂浆用抹刀压入槽中,压实抹平。在养护时不需要浇水,在湿空气中即可,养护期间不得淋雨、日晒或风吹,最好覆盖一层塑料薄膜。
这三种方法可以单独使用,也可以同时使用。例如桥梁裂缝的修补可先注浆,在涂膜封闭;而对于路面、墩台的粗大裂缝则采用开槽填补发为宜;为了防止钢筋锈蚀,混凝土受到有害离子的腐蚀,则可以采用涂膜防水处理。
本工程地下室出现的裂缝经研究决定使用SJ-75混凝土裂缝修补剂进行修补,采用的方法是开槽填补法:首先用切割机在裂缝两边出宽×深=1.2cm×1.0cm的小槽,凿除混凝土,清理干净。再直接用水泥与修补剂配成水泥砂浆修补膏进行修补。具体操作如下:用毛笔或小刷子在混凝土裂缝处涂刷SJ-75裂缝修补剂两遍,待以上涂膜干燥后,选用普通硅酸盐水泥,用SJ-75修补剂调成水泥净浆修补膏即可使用。(配比为:修补剂:水泥=1:3.5)裂缝填补分为两次,第一次填补0.5cm深,第二次填补浆体高出混凝土表面2~3mm。裂缝修补后除采用薄膜覆盖,防止因雨淋等因素降低修补效果外,还要仍按原设计要求对修补出进行SJ防水涂料施工。特别要注意的是修补剂要存放于室内,避免阳光直射和雨淋。施工温度要求在4℃以上,避免在阴雨天气施工。
4、小结
虽然现在混凝土裂缝修补的方法越来越多,效果也越来越好,但与其事后补过还不如事前做好预防工作。通过和现场工作人员的交流,我大致总结出以下几点预防混凝土裂缝的建议;
1、设计单位应该提出混凝土施工温度控制的具体要求和混凝土施工养护的基本要求,确定外加剂的品种和掺量,确保混凝土收缩与膨胀相抵消;
2、混凝土配合比控制要求严格,计量要准确,坍落度抽检工作要加强,不能流于形式;
3、混凝土振捣要密实,拆模后须挂草帘或麻布浇水养护保持湿润状态两天。
4、施工过程中应经常观察模板的位移和混凝土浇捣的密实情况,不能漏振、过振,且在第一次振捣后要进行第二次振捣。
1、前言
混凝土是一种由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而成的非均质脆性材料。由于由于混凝土施工、本身变形和约束等一系列问题,使混凝土裂缝成了土木、水利、桥梁、隧道等工程中最常见的工程病害。轻者使内部的钢筋等材料产生腐蚀,降低钢筋混凝土材料的承载能力、耐久性等,严重的将威胁到人民的生命、财产。
2、出现混凝土裂缝的原因
从微观上看,混凝土是由水泥、砂、石、空气、水组成的多相结合体,由于混凝土的组成材料、微观构造以及所收外界影响的不同,混凝土裂缝产生的原因也有很多种:
1、大体积混凝土水化时产生的大量水化热得不到散发,导致混凝土内外温差较大使混凝土的形变超过极限而引起的裂缝:
2、混凝土在硬化的过程中由于干缩引起的体积变形受到约束时产生的裂缝,这种裂缝的宽度有时会很大,甚至会贯穿整个构件。
3、在大厚度的构件中,由于混凝土的塑性塌落受到模板或顶部钢筋的抑制,在浇捣后数小时会发生这种由于混凝土塑性塌落引起的裂缝。
4、当有约束时,混凝土热胀冷缩所产生的体积胀缩因为受到约束力的限制,在内部产生了温度应力,由于混凝土抗拉强度较低,容易被温度引起的拉应力拉裂从而产生温度裂缝。(由于太阳曝晒产生裂缝是工程中最常见的现象)
5、混凝土加水拌和后,水泥中的碱与活性骨料中的活性氧化硅起反应,析出的胶状碱—硅胶从周围介质中吸水膨胀,体积增大到三倍从而使混凝土胀裂产生裂缝。
6、在炎热或大风天气,混凝土表面水分蒸发过快以及混凝土水化热高等,在混凝土浇筑后数小时仍处于塑性状态时易产生塑性收缩裂缝。
7、构件承受荷载所产生的裂缝:如、构件在均布荷载或集中荷载作用下产生内力弯矩,出现垂直于构件纵轴的裂缝;构件在较大剪力作用下,产生斜裂缝,并向上、下延伸。
8、当结构的基础出现不均匀沉降时,结构构件受到强迫变形,而使结构构件开裂,随着不均匀沉陷的进一步发展,裂缝会进一步扩大。
9、当钢筋混凝土构件处于不利的环境中,如海洋等时,由于混凝土保护层厚度过薄,特别是混凝土的密实性不良,环境中的氯离子和溶于海水中的氧会使混凝土中的钢筋生锈生成氧化铁。氧化铁的体积比原来金属的体积大得多,铁锈体积膨胀,对周围混凝土挤压,使混凝土胀裂。这种裂缝一般沿钢筋方向,比较容易识别。顺钢筋方向的裂缝发生后,更加速了钢筋锈蚀过程,最后导致保护层成片剥落,这种顺筋裂缝对耐久性的影响较大。
我实习所在工地的地下室外墙板浇捣的混凝土就出现了裂缝。经分析裂缝产生的原因是:
本工程采用C50这样高强度的混凝土,水灰比较大,虽然加入了减水剂,但还是未能有效抵消混凝土的收缩变形;另外该地下室墙板的厚度较厚,达40mm,因而容易产生较大的内外温差。产生温度和收缩变形,长墙结构所产生的温度和收缩变形在高度方向是自由的,但在纵向却受到另一结构地下室底板的约束,在长墙承受降温和收缩作用时,必将产生缩短变形,受到底板的约束,引起拉应力,当拉应力超过抗拉强度时便引起开裂,这时裂缝方向永远垂直于拉应力方向,故为竖向。
此外本工程外墙混凝土浇筑后并没有严格按要求进行养护。一般来说膨胀混凝土淋水养护须7~14D,最少为7D,在混凝土终凝后2D即可开始浇水养护,而混凝土的膨胀值一般要14D才基本稳定。同时,掺膨胀剂的混凝土,水化时需水量大,比普通砼更要加强养护,覆盖淋水,使其表面始终处于潮湿条件。
由于施工队是第一次施工如此高强度的混凝土,施工经验不足,在混凝土养护上并没有采取十分有效的措施养护外墙。同时由于天气炎热,混凝土水灰比控制不稳定;混凝土振捣不到位,振捣不够密实,这些也是促使混凝土收缩变形较大,产生裂缝的原因之一。此外,现场施工人员还告诉我:本工程采用的是商品混凝土,商品混凝土塌落度大,稍加振捣即出现石子下沉,浆体上浮,时常有较多泌水,随着水分的蒸发,表面会出现塑性收缩裂缝。在混凝土拌和物中有多余水量,混凝土硬结后,比较容易出现干燥收缩裂缝。
3、混凝土裂缝的修补方法
问题出现了,解决它的方法自然而然也随之产生。随着施工经验的发展,现在混凝土裂缝修补的方法有很多:如表面修补法、灌浆嵌缝封堵法、结构加固法、混凝土置换法、电化学防护法、仿生自愈合法等等,其中灌浆嵌缝封堵法又可分为压力注浆法、开槽填补法和涂膜封闭法三种。
低压注浆法适用于宽度为0.2~0.3mm的混凝土裂缝修补。修补工序如下:裂缝清理—粘贴注浆咀和封闭裂缝—试漏—配制注浆液—压力注浆—二次注浆—清理表面。
当裂缝数量较多时,先要在预计要贴的裂缝位置贴上医用白胶布,再用窄毛刷将封缝用浆沿裂缝来回涂刷。使裂缝封闭,大约10分钟后,揭去胶布条,露出小缝,粘贴注浆咀用键包严。固化后周边可能有裂口,必须反复用浆补上,以避免注浆时漏浆。注浆操作一般在粘咀的第二天进行,若气温高的话半天就可注浆。操作时先用补缝器吸取注浆液,插入注浆咀,用手推动补缝器活塞,使浆液通过注浆咀压入裂缝,当相邻的咀中流出浆液时,就可以拔出补缝器,堵上铝铆钉。一般由上往下注浆,水平缝一般从一端向另一端逐个注浆。为了保证浆液充满,在注浆后约半小时可以对每个注浆咀再次补浆。
涂膜封闭法适用于宽度小于0.2mm的微细裂缝的修补,也可用于混凝土外表面的装饰和防水处理,以及防止混凝土保护层的炭化和有害离子对混凝土的腐蚀。工序为:清扫—刮腻子—涂刷底层涂料—涂刷主层涂料—涂罩面层。
混凝土表面裂缝、气孔和缺陷先用腻子(混凝土修补胶:粉料=1:1.8~2.0)填充补平,待干后用砂布磨平,再进行底层涂刷(混凝土修补胶:粉料=1:0.7~0.8),涂料在使用前要通过铁窗纱过滤,除去杂质和团块。主层涂料要涂刷三遍,每遍涂刷都要等上遍涂料干后再涂,且两次涂刷方向最好是相互垂直。
开槽填补法适用于结构允许开槽而宽度较大但数量不多的裂缝,如墩台或路面混凝土的裂缝。工序为:开槽—涂刷界面处理浆—压抹聚合物砂浆—养护。
先用凿子和扁铲沿裂缝开槽,槽深和宽约3~5cm,呈U型,用刷子在槽底和两壁均匀涂刷一层界面处理浆,在界面处理浆尚未硬化之前,将拌制好的聚合物水泥砂浆用抹刀压入槽中,压实抹平。在养护时不需要浇水,在湿空气中即可,养护期间不得淋雨、日晒或风吹,最好覆盖一层塑料薄膜。
这三种方法可以单独使用,也可以同时使用。例如桥梁裂缝的修补可先注浆,在涂膜封闭;而对于路面、墩台的粗大裂缝则采用开槽填补发为宜;为了防止钢筋锈蚀,混凝土受到有害离子的腐蚀,则可以采用涂膜防水处理。
本工程地下室出现的裂缝经研究决定使用SJ-75混凝土裂缝修补剂进行修补,采用的方法是开槽填补法:首先用切割机在裂缝两边出宽×深=1.2cm×1.0cm的小槽,凿除混凝土,清理干净。再直接用水泥与修补剂配成水泥砂浆修补膏进行修补。具体操作如下:用毛笔或小刷子在混凝土裂缝处涂刷SJ-75裂缝修补剂两遍,待以上涂膜干燥后,选用普通硅酸盐水泥,用SJ-75修补剂调成水泥净浆修补膏即可使用。(配比为:修补剂:水泥=1:3.5)裂缝填补分为两次,第一次填补0.5 cm深,第二次填补浆体高出混凝土表面2~3m m。裂缝修补后除采用薄膜覆盖,防止因雨淋等因素降低修补效果外,还要仍按原设计要求对修补出进行SJ防水涂料施工。特别要注意的是修补剂要存放于室内,避免阳光直射和雨淋。施工温度要求在4℃以上,避免在阴雨天气施工。
转贴于 4、小结
虽然现在混凝土裂缝修补的方法越来越多,效果也越来越好,但与其事后补过还不如事前做好预防工作。通过和现场工作人员的交流,我大致总结出以下几点预防混凝土裂缝的建议;
1、设计单位应该提出混凝土施工温度控制的具体要求和混凝土施工养护的基本要求,确定外加剂的品种和掺量,确保混凝土收缩与膨胀相抵消;
2、混凝土配合比控制要求严格,计量要准确,坍落度抽检工作要加强,不能流于形式;
3、混凝土振捣要密实,拆模后须挂草帘或麻布浇水养护保持湿润状态两天。
4、施工过程中应经常观察模板的位移和混凝土浇捣的密实情况,不能漏振、过振,且在第一次振捣后要进行第二次振捣。
5、配置大体积混凝土宜使用低水化热水泥,如矿渣水泥,此外可掺加膨胀剂,同时要采用塑料薄膜和草袋覆盖以确保混凝土内外温差小于25℃。
Abstract: the concrete dam universal existence defects, such as concrete crack, erosion, pineapple, for over the water of the defect, can have a variety of material handling and the craft, but for underwater parts of the defect, the repair materials, equipment and process the limit, has long been without effective solution. Had some project to adopt the traditional method with, but the results were not so good, life is not long. This article in view of the underwater concrete structure easy generation damage and aging, introduces the anti-seepage repair cracks, scouring pit and tao hole to wait for a few kinds repair reinforcement repair technology and underwater construction method and material. These repair technology in actual use are received good results to ensure the reliability of the structure.
Keywords: seepage control; Mended; reinforcement
中图分类号:TU37文献标识码:A 文章编号:
0引 言
随着运行时间的增长,大坝水下结构受到水流长时间冲刷和侵蚀,越来越容易产生缺陷和老化,并且难于观测和及时维护,水工结构的整体安全性也随之降低,以致不满足要求。因此必须针对水下结构损伤的性质和程度,采取适当的修补措施,恢复结构的整体性,提高结构物的稳定性和耐久性,所采用的处理措施也应具有施工方便、成本低、工期短等特点。
1水下混凝土结构病害分类
水下混凝土结构物损伤的主要表现形式有两种:一是由于各种作用引起的强度破坏,二是由于各种作用造成的裂缝或抗渗能力不足引起的渗漏。从现象上来看,主要可归纳为裂缝、渗漏和剥蚀三种形式。
1.1裂缝
裂缝是混凝土建筑物最普遍的病害之一,它的形成往往是多种因素联合作用的结果。裂缝按成因可分为温度裂缝、干缩裂缝、钢筋锈蚀裂缝、沉降裂缝、冻胀裂缝、碱骨料反应缝等;按裂缝开度变化分为稳定裂缝、张合裂缝、扩展缝等;按裂缝深度可分为表层缝、深层缝和贯穿缝等。
1.2渗漏
水下结构物渗漏,按渗漏的形态可分为点渗漏、线渗漏、绕流渗漏等。
(1)点渗漏和绕流渗漏一般由混凝土施工质量差造成。点渗漏的源或是一点或是多点,多点渗漏是弥漫性的,渗漏点分散,范围较广;绕流渗漏是混凝土结构与另外介质的接触部位,水流沿阻力小的空间通道形成的渗漏。
(2)线渗漏的发生率高,可分为病害裂缝渗流、接触缝和伸缩缝渗漏。在裂缝渗漏中,贯穿性裂缝是产生渗漏的主要原因之一,而渗漏程度也与裂缝的性状(宽度、深度和分布)有关。伸缩缝渗漏主要是由于止水结构失效所致。
1.3剥蚀
常见的混凝土剥蚀破坏有冻融破坏、冲刷与空蚀破坏、钢筋锈蚀破坏及化学侵蚀破坏四种。其中,冲刷破坏是水下混凝土结构物最常见的破坏形式之一。水工建筑物的过流部位,由于长时间受水流(特别是高速水流)的冲刷、侵蚀以及砂石的磨损,过流面往往容易发生冲刷破坏,易形成冲坑和掏洞(产生在平面的冲刷破坏称为冲坑,立面上的破坏称为掏洞),进而造成骨料、钢筋的甚至缺失,发展下去将改变结构的受力性能,产生安全隐患。
2裂缝修补技术
修补前要进行结构物水下检查,细致观察缺陷的特征,对其进行整体分析,找到破损原因,根据修补目的并针对不同的缺陷类型采取相应的修补措施。一般根据水下裂缝修补的目的性、针对性和适应性原则,修补方法的选择需要考虑以下几个因素:
(1)判断裂缝产生的原因是什么,裂缝是稳定缝还是张合缝;
(2)修补的主要目的是什么,是减少渗漏还是需要补强加固。水工混凝土结构裂缝水下修补技术按其目的和适用条件,主要可分为柔性修补和刚性修补两类。
2.1 裂缝柔性修补
2.1.1技术概要
属于防渗漏修补,着力于结构抗渗和止漏,同时不会对结构强度和功能造成损害,适用于张合裂缝,大坝的伸缩缝、沉降缝、温度缝均属此例。
柔性修补主要采用塑性止水填料进行嵌缝封堵,再加盖塑性止水盖片达到表面防渗的目的。其结构形式必须适应裂缝开度随外因的变化,防渗材料必须具有较好的弹塑性。柔性防渗止漏结构应具有二重以上的防渗措施,增加防渗止漏效果和耐久性;任何一个可能的渗漏部位、缝隙和局部点,都应采用水下密封胶进行封堵,使防渗止漏结构和原混凝土结构形成无任何渗漏路径的整体,见图1。
图中3种柔性修补结构均能满足防渗止漏的要求,实际工程中可根据损伤的性质和经济、技术要求进行选择。
2.1.2主要工艺
根据设计要求,骑缝开凿一定深度的v型槽或U型槽。V型槽建议尺寸为宽50 mm,深40 mm;U型槽建议尺寸为上底宽80 mm,下底宽30mm,深度60 mm。用高压水清理槽内杂物,槽内嵌填塑性止水材料,并形成高约20mm的鼓包,然后沿缝粘贴防渗盖片,盖片宽度约为500 mm,并在盖片两侧用扁钢压条和不锈钢螺栓固定。螺栓间距不宜大于50cm,扁钢压条排距不大于100 cm,可采用对接方式连续固定。最后用水下粘结胶封边,使防渗结构形成密闭的整体。
2.2裂缝刚性修补
说明:
1--SR防渗材料;2-SR盖片;3--不锈钢盖板
4-底胶;5-裂缝;6--坝面:
7-SXM快速封堵剂;8-膨胀螺栓
说明:
1一Ф30mmPVC棒;2--不锈钢固定螺栓
3-GB三复台橡胶板 4 GB柔性填料;
5-结构缝:6 原结构缝止水
i-GB柔性止水板;2-不锈钢压板
3--底胶;4-GBW止水条:5-裂缝
6-射钉(或膨胀螺栓):7--坝面
8--SXM水下快速封堵剂
(C)
图1柔性防渗止漏典型实例图
2.2.1技术概要
属于防渗加固修补,起到防渗止漏和补强加固的双重作用,即对水下混凝土结构进行防渗止漏修补的同时还要提高结构承载能力。两类修补同时构成防渗加固的统一体,一并进行设计与施工,适于稳定缝、散点渗漏的防渗加固。刚性防渗止漏结构必须具有防渗结构和补强结构,如果处于过流面,其外形应和原结构表面保持一致,为了增强修补结构与原结构的结合强度,还应植锚固筋加固。详见图2。
2.2.2主要工艺
潜水检查、标识裂缝位置和范围,再用液压锯沿开凿线开凿成一定宽度和深度的矩形槽。为了提高结构物应有的抗裂性能,在槽内植入锚筋加以锚固,同时焊接钢筋网,增强新老混凝土的整体性。最后浇筑强度等级不低于C30的水下混凝土,以恢复其结构原来的状态。
说明;
1--稳定裂缝;2一―钢筋网;3一水下混凝土;4一锚筋
图2 裂缝刚性修补典型实例图(单位:mm)
3冲刷破坏修补技术
冲刷破坏的修补着力于结构强度的提高,同时也不造成结构防渗止漏性能的损害。按照修补目的还可分为维修性修补和补强加固性修补。
3.1维修性修补
3.1.1技术概要
属于水下混凝土结构修复性修补,要求恢复到原结构形态和结构形式,使其达到原设定的功能和可靠性,维护原可靠度水平。详见图3。
(1)1--原破损面;2--水下混凝土;3--开挖线;4一原混凝土:
(2)水下混凝土可以使树脂类、环氧类,或是不分散混凝土;
(3)最小修补厚度不小于50mm
图3冲坑维修性修补实例图
3.1.2主要工艺
沿破损边缘线外至少50 mm切割凿除损伤、松动、强度低下的混凝土,达到坑内任何部位的深度都≥50 mm,以增加修补结构的强度。对待浇筑面进行清洗、打毛处理,以增强新老混凝土的粘结强度,最后浇筑强度等级不低于C30的水下混凝土,恢复至原有状态。
3.2补强加固修补
3.2.1技术概要
补强加固修补不仅要达到原结构的设计标准,还要使原结构的可靠标准得到提高,增加结构的可靠性和可靠度。因此,所用水下混凝土强度等级不应小于C30,宜用聚合物类水下混凝土和水下不分散混凝土。补强加固性修补应铺设钢筋网并加锚筋锚固。详见图4。
说明:
1-破损面;2-开挖线;3--锚筋;4―钢筋两
图4 冲坑补强加固修补实例图(单位:mm)
3.2.2主要工艺
掏洞和冲坑加固修补采用锚固钢筋网水下混凝土结构。首先用液压锯在冲坑(掏洞)边缘线外50 mm进行切割,形成整齐规则的边缘。凿除、清理损坏部位的松散混凝土、钢筋头。为了克服新老混凝土结合强度低这一薄弱环节,内配双向钢筋网,并通过锚固钢筋把新老混凝土连成整体,以提高结构整体受力性能。锚筋钻孔除另有要求外,应沿锚筋受力主向或设计方向施钻,偏角宜≤3o。水平锚孔可以向上仰角2o~4o施钻,以便能填充达到要求数量的锚固剂填充量。最后在坑内浇筑水下混凝土。对于立面掏洞的加固修补,在浇筑前还要架立模板,材料终凝后拆模,并将露出的钢筋头等切除。详见图5。
说明:1-原破损面,2一开挖线,3一水下混凝土,
4一钢筋网,5一锚筋,6一模板,7一浇筑孔,8一溢出孔
图5 掏洞补强加固修补实例图(单位:mm)
4结 语
(1)混凝土渗漏及冲刷破坏是水下结构物常见的病害,对大坝整体结构的安全和稳定有很大的影响,发现问题必须及时修复。以上介绍的几种修补加固技术已在很多座水库大坝中应用,都取得了良好的修补效果,确保了水工建筑物的安全运行。
(2)水下混凝土结构损伤的修补应遵循目的性、针对性和适应性的原则,避免修补无效或因修补造成新的损伤。目的性原则要明确是维护性修补还是增强性修补;针对性原则是要确定防渗漏修补、加固修补还是防渗加固修补;适应性原则是要使所采用的防渗措施具有“前堵后排”的作用,适应原结构的形式和功能。
由于混凝土的组成材料、微观构造以及所受外界影响的不同,混凝土裂缝产生的原因很多,水工建筑物产生裂缝主要有以下几种:
1、混凝土在硬化的过程中,由于干缩引起的体积变形受到约束时产生的裂缝,这种裂缝的宽度有时会很大,甚至会贯穿整个构件。
2、大体积混凝土水化时产生的大量水化热得不到散发,导致混凝土内外温差较大,使混凝土的形变超过极限引起裂缝。
3、在厚度较大的构件中,由于混凝土的塑性塌落受到模板或顶部钢筋的抑制,在浇捣后数小时会发生这种由于混凝土塑性塌落引起的裂缝。
4、当有约束时,混凝土热涨冷缩所产生的体积涨缩,因为受到约束力的限制,在内部产生了温度应力,由于混凝土抗拉强度较低,容易被温度引起的拉应力拉裂,从而产生温度裂缝。由于太阳暴晒产生裂缝也是工程中最常见的现象。
5、混凝土加水拌和后,水泥中的碱性物质与活性骨料中活性氧化硅等起反应,析出的胶状碱——硅胶从周围介质中吸水膨涨,体积增大三倍,从而使混凝土涨裂产生裂缝。
6、在炎热的大风天气,混凝土表面水分蒸发较过快,造成混凝土内部水化热过高,在混凝土浇筑数小时后仍处于塑性状态,易产生塑性收缩裂缝。
7、构件超载产生的裂缝,例如:构件在超出设计的均布荷载或集中荷载作用下产生内力弯矩,出现垂直于构件纵轴的裂缝,构件在较大剪力作用下,产生斜裂缝,并向上、下延伸。
8、当结构的基础出现不均匀沉陷,就有可能会产生裂缝,随着沉陷的进一步发展,裂缝会进一步扩大。
9、当钢筋混凝土处于不利环境中,例如:侵蚀性水,由于混凝土保护层厚度有限,特别是当混凝土密实性不良,环境中的氯离子等和溶于水中的氧会使混凝土中的钢筋生锈,生成氧化铁,氧化铁的体积比原来金属的体积大的多,铁锈体积膨胀,对周围混凝土挤压,使混凝土胀裂。而在施工过程中,我们最为常见的多是因温度而引起的裂缝。
混凝土硬化期间水泥放出大量水化热,内部温度不断上升,在表面引起拉应力。后期在降温过程中,由于受到基础或老混凝上的约束,又会在混凝土内部出现拉应力。气温的降低也会在混凝土表面引起很大的拉应力。当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时,即会出现裂缝。许多混凝土的内部湿度变化很小或变化较慢,但表面湿度可能变化较大或发生剧烈变化。如养护不周、时干时湿,表面干缩形变受到内部混凝土的约束,也往往导致裂缝。混凝土是一种脆性材料,抗拉强度是抗压强度的1/10左右,短期加荷时的极限拉伸变形只有(0.6~1.0)×104,长期加荷时的极限位伸变形也只有(1.2~2.0)×104.由于原材料不均匀,水灰比不稳定,及运输和浇筑过程中的离析现象,在同一块混凝土中其抗拉强度又是不均匀的,存在着许多抗拉能力很低,易于出现裂缝的薄弱部位。
在钢筋混凝土中,拉应力主要是由钢筋承担,混凝土只是承受压应力。在素混凝土内或钢筋混凝上的边缘部位如果结构内出现了拉应力,则须依靠混凝土自身承担。一般设计中均要求不出现拉应力或者只出现很小的拉应力。但是在施工中混凝土由最高温度冷却到运转时期的稳定温度,往往在混凝土内部引起相当大的拉应力。有时温度应力可超过其它外荷载所引起的应力,因此掌握温度应力的变化规律对于进行合理的结构设计和施工极为重要。
二、裂缝的修补措施
修补裂缝的方法很多,归纳起来主要有以下三大类:
(一)开槽法修补裂缝
该法适合于修补较宽裂缝大于0.5mm,材料的配合比为:采用环氧树脂:聚硫橡胶:水泥:砂=10:3:12.5:28.首先用人工将晒干筛后的砂、水泥按比例配好搅拌均匀后,将环氧树脂聚硫橡胶也按配比拌匀,然后掺入已拌好的砂、水泥当中,再用人工继续搅拌,最后用少量的丙酮将已拌好的砂浆稀释到适中稠度。及时将已拌好的改性环氧树脂砂浆用橡胶桶装到已凿好洗净吹干后的混凝土凿槽内进行嵌入。从砂浆开始拌和到嵌入混凝土缝内,一组砂浆的整个施工过程需要30分钟左右完成。嵌入后的砂浆养护即砂浆嵌入缝槽内处理好后两小时以内及时用毛毡、麻袋将聚硫橡胶改性环氧树脂砂浆进行覆盖,待完全初凝后,开始用水养护。
(二)低压注浆法修补裂缝
低压注浆法适用于裂缝宽度为0.2mm-0.3mm的混凝土裂缝修补。修补工序如下:裂缝清理—试漏—配制注浆液—压力注浆—二次注浆—清理表面。
当裂缝数量较多时,先要在裂缝位置上贴医用白胶布,再用窄毛刷沾浆沿裂缝来回涂刷封缝,使裂缝封闭,大约10分钟后,揭去胶布条,露出小缝,粘贴注浆嘴用键包严。固化后周边可能有裂口,必须反复用浆补上,以避免注浆漏浆。注浆操作一般在粘嘴的第二天进行,若气温高的话,半天就可注浆。操作时先用补缝器吸取注浆液,插入注浆嘴,用手推动补缝器活塞,使浆液通过注浆嘴压入裂缝,当相邻的嘴中流出浆液时,就可拔出补缝器,堵上铝铆钉。一般由上往下注浆,水平缝一般从一端到另一端逐个注浆。为了保证浆液充满,在注浆后约半小时可以对每个注浆嘴再次补浆。
(三)表面覆盖法修补裂缝
这是一种在微细裂缝(一般宽度小于0.2mm)的表面上涂膜,以达到修补混凝土微细裂缝的目的。分涂覆裂缝部分及全部涂覆两种方法,这种方法的缺点是修补工作无法深入到裂缝内部,对延伸裂缝难以追踪其变化。
表面覆盖法所用材料视修补目的及建筑物所处环境不同而异,通常采用弹性涂膜防水材料,聚合物水泥膏、聚合物薄膜(粘贴)等。施工时,首先用钢丝刷子将混凝土表面打毛,清除表面附着物,用水冲洗干净后充分干燥,然后用树脂充填混凝土表面的气孔,再用修补材料涂覆表面。
三、裂缝的防治措施
由于水化热产生的升温较高、降温幅度大、速率快,使混凝土产生较大的温度和收缩应力是导致混凝土产生裂缝的主要原因。因此,为防治水化热引起的裂缝,施工前应计算升温峰值、内外温差及降温速率,制定相应的技术措施,防止和控制温度裂缝,确保工程质量。
(一) 降低混凝土入模温度
(1)降低原材料进入搅拌机的温度如夏季在水箱内加冰块,降低水温;粗骨料遮阳防晒,并洒冷水降温;细骨料遮阳防晒;散装水泥提前储备,避免新出厂水泥温度过高。采取以上措施最大限度降低混凝土出机温度。
(2)夏季,混凝土运输车加保温套或对罐体喷淋冷水降温。混凝土泵送管道遮阳防晒。
(3)混凝土浇筑作业面遮阳,减少混凝土冷量损失。
(二)降低混凝土水化热
(1)选择中低热品种水泥,优先选用矿渣硅酸盐水泥。
(2)利用混凝土后期强度用,R60或R90替代R28作为设计强度。
(3)掺入一定比例的粉煤灰。
(4)掺入高效减水剂。
(5)掺加缓凝剂。
(三)掺UEA膨胀剂
掺入UEA膨胀剂,在最初14天潮湿养护中,使混凝土体积微膨胀,补偿混凝土早期失水收缩产生的收缩裂缝。
(四)采用二次抹压技术
混凝土大模振捣,表层刮平抹压1-2小时后,即在混凝土初凝前在混凝土表面进行二次抹压,消除混凝土干缩、沉缩和塑性收缩产生的表面裂缝,增加混凝土内部的密实度。但是,二次抹压时间必须掌握恰当,过早抹压没有效果;过晚抹压混凝土已进入初凝状态,失去塑性,消除不了混凝土表面已出现的裂缝。
(五)混凝土自然养护
1、保湿养护混凝土表面经过二次抹压后,立即覆盖塑料薄膜,防止表面水份蒸发,保持混凝上处于潮湿状态下养护。特别是对于掺入UEA膨胀剂的混凝土,在最初14天内,必须潮湿养护,方能促使膨胀剂充分发挥膨胀作用。
2、保湿养护根据混凝土绝热温升计算,确定中心最高温度,按温控技术措施,确定养护材料及覆盖厚度和养护时间。
保温养护的目的:①减少混凝土表面热扩散,减少内外温度;②延缓散热时间,控制降温速率,有利于混凝土强度增长和应力松驰,避免产生贯穿裂缝。养护一般不少于15天。