从上一节我们已经知道,混凝土的裂缝可以是各种原因造成。因此,防止混凝土的裂缝归结起来应从材料、结构和施工等三方面分别采取措施才能取得成效。从材料上,应结合原材料情况和结构设计对混凝土提出的技术要求,经过配合比优选,配制出具有高抗裂能力的混凝土;在结构设计上,应正确取用设计参数。采取合理的结构措施,避免在混凝土结构的某些部位出现过大的拉应力;在施工上,应加强管理、合理组织,保证混凝土浇筑均匀密实,同时确保混凝土不受外界因素严重的影响而在施工期发生裂缝。
混凝土结构的裂缝治理,应针对具体裂缝的成因,“对症下药”才能从根本上治理。此外,应对已出现的裂缝进行观测,了解并正确判断其发展趋势,确定裂缝的性质,分析其对混凝土结构带来的危害,采取相应的合理、有效的治理方案。
(一)混凝土裂缝的预防
混凝土裂缝的原因,概括起来可以归结为混凝土自身因素、结构因素、施工因素。根据已有工程裂缝的实际,混凝土裂缝较严重的多数属施工因素或混凝土本身质量造成。
1.高抗裂能力混凝土的配制
图3- 3康托(串联)模型[9]
为了防止混凝土发生裂缝,应采用抗裂性能较好的混凝土。这种混凝土应具有较高的极限抗拉强度、较大的极限拉伸值、较低的弹性模量、较小的干缩率、较低的绝热温升值以及较小的温度变形系数等。研究已经表明,当混凝土的养护龄期和抗拉强度相同时,其极限拉伸值主要受每立方米混凝土中胶凝材料用量的影响,或者说受灰浆用量所占比例的影响。随着胶凝材料用量的增加,混凝土极限拉伸值相应增大。混凝土的弹性模量主要受骨料的弹性模量、混凝土的配合比、混凝土的抗压强度以及龄期的影响。我们可以把混凝土视为二相复合材料,是由匀质的各向同性的基体相——砂浆和分散在其中的颗粒相——粗骨料所构成。若混凝土的弹性模量为Ec,颗粒相的弹性模量为EG,基体相的弹性模量为Em,颗粒相的体积率为VG,基体相的体积率为Vm,则VG+ Vm =1。对于普通水泥混凝土,Em<EG,称为软基复合材料,此时假定基体相和颗粒相在混凝土中承受相同的应力是合理的。U·J·康托(Counto)把混凝土设想为颗粒相周围由基体相所包围的复合体,并取边长为单位长度的基体相立方体的中心埋放一边长为d 的颗粒相作为研究单元,如图3-3所示。经研究推导出混凝土弹性模量Ec、基体相弹性模量Em、颗粒相弹性模量EG及颗粒相体积率VG之间的关系[9]
式(3-5)可变换为
而
当EG 增大时,式(3-7)两边的值变小而其倒数增大,即式(3-6)的分母变小,从而Ec 值增大。相反,当降低EG 时,Ec 值也随之减小。同样,从式(3-7)可见,增大VG,式(3-7)两边的值都减小,其倒数增大,式(3 - 6)的分母变小,从而Ec 值增大。相反,降低VG 即增大砂浆含量,Ec 值也减小。因此,混凝土所用骨料的弹性模量越高、混凝土配合比中所含骨料(特别是粗骨料)比例越大、混凝土的抗压强度越高、龄期越长,则混凝土的弹性模量越大。当其他条件不变时,混凝土的弹性模量随混凝土中粗骨料含量的减少而降低。混凝土的绝热温升受水泥品种及用量、掺和料种类及其占胶凝材料的比例等的影响。一般认为,石灰岩骨料拌制的混凝土具有较小的温度变形系数,灰骨比大的混凝土温度变形系数较大。混凝土掺入粉煤灰,可降低混凝土的早期弹性模量、降低混凝土的干缩率,提高混凝土的后期强度,因而提高混凝土的抗裂性能。另有资料指出,水泥的脆性系数(水泥胶砂抗压强度与抗折强度的比值)越大,配制出的混凝土抗裂性越差,而脆性系数低的水泥,其C3A和C3S含量应相对少,C4AF及C2S含量相对提高。水泥熟料的主要矿物成分,目前倾向性的认识是它们与水发生如下的反应:
水化产物中的C3AH6 与掺入水泥中的石膏起二次水化反应生成当石膏完全耗尽后,与C3A反应生成
上述水化产物中C3S2H3、C3FH6 是凝胶(或称微晶结构物),其余为结晶体。凝胶比结晶体更具有韧性。C3S比C2S产生的CH 多,因此水泥中的C3S 含量越大,水泥的脆性越大。C4AF的水化消耗了一定量的CH,同时生成C3FH6 凝胶。降低水泥中的C3A,增加C4AF对降低水泥的脆性系数有利。也就是说,为了提高水泥的韧性、降低其脆性,应尽量提高水泥中的C2S和C4AF含量而降低C3S和C3A含量。
为了提高混凝土的抗裂性,根据已有的经验,应该提高混凝土的极限拉伸值和抗拉强度、降低混凝土的弹性模量及干燥收缩变形、减少混凝土的温度变形值。但在一般情况下,提高混凝土的强度会导致其弹性模量的增大。为了提高混凝土的极限拉伸值而增加混凝土的单位用浆量,可能导致混凝土干燥收缩变形增大,而且混凝土的热变形值也可能增加。因此,提高混凝土抗裂性可以通过以下途径实现:保证混凝土的强度基本不变的情况下,尽可能降低混凝土的弹性模量和干燥收缩变形值,提高混凝土的极限拉伸变形能力并保持混凝土的温度变形值基本不变或略有降低。
为了使混凝土的强度基本保持不变而降低混凝土的弹性模量和干燥收缩值,同时极限拉伸值有所提高,混凝土的温度变形值略有降低,可以考虑使用粉煤灰超量取代水泥,使混凝土中胶凝材料总用量增加而水胶比有一定的降低。混凝土养护到规定龄期时强度基本保持不变。由于骨料用量减少使弹性模量有所降低,同时由于粉煤灰的掺入,混凝土的干缩变形减小,混凝土的绝热温升基本保持不变或略有降低。
如何评价混凝土的抗裂性,目前还没有统一意见。现将已有的评价混凝土抗裂性的指标汇总如下。
(1)极限拉伸值εp。一般认为,混凝土承受轴心拉伸应力,断裂前最大的拉伸应变(即极限拉伸值)越大,则混凝土的抗裂能力越强。
(2)抗裂度k。混凝土浇筑块温度应力近似按下式(3-1)计算
令σ=fl(抗拉强度),则得抗裂度
k1 实际上是K=1,约束100%时,温度应力等于抗拉强度的温差(℃)。
若令σ=Ecl·εp,εp为极限拉伸,得抗裂度
k2实际上是K=1,约束100%,温度应力等于Ecl·εp时的温差(℃)。
显然,抗裂度k2 越大,混凝土的抗裂能力越强。
(3)热强比H/fl。热强比是某一龄期单位体积混凝土的发热量与该龄期混凝土抗拉强度之比,单位J/(m3·MPa)。热强比越小,混凝土的抗裂性能越好。
(4)抗裂性系数CR。抗裂性系数是混凝土的极限拉伸值与混凝土热变形值之比,即
抗裂性系数越大,混凝土的抗裂性能越好。
(5)抗裂能力指数I。抗裂能力指数是混凝土的止裂与起裂力的比值,即
式中:εn 为nd 龄期时混凝土的干缩率(膨胀时取负号);k(n,t)为nd龄期时混凝土的松弛系数;其他符号意义同前。
抗裂能力指数越大,则混凝土的抗裂能力越强。
(6)抗裂系数ka。抗裂系数用混凝土的抗拉强度和极限拉伸值的乘积与干缩应力(不考虑徐变变形)的比值表示,即
显然,kα越大,反映混凝土的抗裂能力越强。
(7)抗裂安全系数kf。抗裂安全系数是混凝土抗拉强度与各因素引起的混凝土拉应力的比值,即
式中:σ1 为nd 龄期时均匀温差产生的徐变应力,σ1=A1Eclαk(n,t)(Tp- Tf)/(1-μ);σ2 为nd 龄期时不均匀温差产生的徐变应力,σ2 =A2Eclαk(n,t)kTΔT/(1-μ);σ3 为nd龄期时混凝土的有效自生体积变形产生的应力,膨胀时取负号。
以上各式中,A1 为均匀温差产生的应力约束系数,A2 为不均匀温差产生的应力约束系数。Tp为混凝土的最高温度,Tf 为混凝土的稳定温度。KT 为考虑水化热早期温升影响的应力折减系数,一般取0.70~0.85。μ为混凝土的泊松比,其他符号意义同前。
kf 越大,表明该混凝土的抗裂性能越好。
(8)抗裂度因子k0。抗裂度因子是混凝土的极限拉伸与约束拉伸之比,即
式中:εy为裂缝控制部位混凝土的自由收缩变形;εz 为由不均匀沉陷或其他变形因素在结构相应部位引起的拉伸变形;K 为约束系数,0<K <1,轻微约束K = 0.1~0.2,中等级约束K=0.4~0.6,强约束K =0.8~1.0。
k0 越大,表明混凝土的抗裂性越好。
(9)混凝土的抗拉韧性Ω。抗拉韧性是混凝土拉伸应力-应变曲线所包围的面积,单位为MPa。显然,Ω越大,表明混凝土的抗裂性能越好。
(10)抗裂性指数η。抗裂性指数是混凝土止裂力与起裂力比值和极限拉伸值的乘积,即
式中各符号意义同前。
以上这些评价指标是根据混凝土的不同结构用途提出来的,考虑问题各有侧重。有的根据结构物的特有情况,忽略了对抗裂影响较小的因素,如抗裂度K,热强比H/fl、抗裂性系数CR,仅考虑温差应力的影响;抗裂系数Kα 仅考虑干缩应力的影响;极限拉伸值εp和抗拉韧性Ω两个指标仅考虑混凝土本身的某方面特性。相对地讲,抗拉韧性Ω比极限拉伸值εp 衡量混凝土的抗裂性更为合理,因为它既考虑了混凝土的变形性能,同时也兼顾了混凝土的抗拉强度。
应该指出的是,混凝土的抗裂性能是有时间效应的,也即不同龄期混凝土的抗裂能力是不一致的。因为混凝土的极限抗拉强度、极限拉伸值、抗拉弹性模量、温差变形、干缩变形和自生体积变形等都随混凝土的龄期而变化。
2.预防混凝土裂缝的结构措施
预防混凝土裂缝的结构措施归结起来有以下几类。
(1)预留结构缝。考虑到混凝土的干缩和温度变形特性,对于较长的混凝土浇筑块,采用预留伸缩缝的结构措施。伸缩缝一般间距15~20m一条。在基础高差较大或可能产生较大沉陷差异的部位,设置沉陷缝,以避免因为结构的不均匀沉陷造成结构物裂缝。防水结构在结构缝中相应设置止水。某些结构物(如拱坝)上预留了诱导缝,诱导缝中设置止裂装置和止水,以便裂缝一旦发生就能得到有效的控制,不致对于结构物造成危害。
(2)避免应力危害。混凝土结构物应力突变处易产生裂缝。水工混凝土结构物中不可避免要设孔洞、牛腿等,这些部位易产生巨大的应力集中而导致拉裂。设计时应注意避免直角形的棱角。孔洞棱角处设45°斜角即能较大改善结构应力,避免孔洞直角处产生裂缝。用圆角更好,但施工较麻烦。对于较大体积结构物旁边伸出的较小结构,由于两者散热条件相差较大、温差大,很容易在连接处产生裂缝。设计时,有整体要求的应改为渐变断面,无整体要求的可设伸缩缝分缝施工,按需要设置止水。
(3)限制裂缝宽度。完全避免混凝土结构发生裂缝几乎是不可能的,从经济上也是得不偿失的。我们希望混凝土结构不出现危害性裂缝,特别是出现危害性大的裂缝。我国的设计规范有明确的规定,对于荷载裂缝有计算公式并有严格的允许宽度限制。对于变形引起的裂缝没有设计规定,只要按规范每隔一定距离留一条伸缩缝,即认为裂缝问题不再存在。
从国内外试验资料分析,混凝土结构物裂缝宽度一般应控制在以下范围内[7]:(www.xing528.com)
1)无侵蚀介质,无抗渗要求:0.3mm;
2)轻微侵蚀介质,无抗渗要求:0.2mm;
3)严重侵蚀介质,有抗渗要求:0.1mm。
各国都通过规范对裂缝的宽度作出相应的规定,我国规范规定钢筋混凝土构件的最大裂缝宽度见表3 - 1,美国规定见表3 - 2。
表3-1 钢筋混凝土结构构件最大裂缝宽度允许值(单位:mm)
表3-2 美国混凝土学会224 委员会对裂缝宽度的限值
蒋元駉教授曾指出,大体积混凝土的裂缝是难于避免的,但对于有抗渗要求的水工建筑物来说,若裂缝宽度超过0.05mm,必然会漏水,应尽量避免。
为安全起见,从计算上应力求混凝土裂缝不超过0.05mm,如实在不可避免,则以0.1mm控制为度,建造大坝允许裂缝不超过0.1~0.3mm。
(4)采取温控措施。为了避免因基岩及老混凝土约束引起混凝土裂缝,基础部分混凝土浇筑必须严格控制温度。当基础混凝土28d龄期的极限拉伸值不低于85×10- 6时,对于施工质量均匀、密实且基础与混凝土弹性模量相近,可允许采取表3-3 的数值。
表3-3 基础混凝土允许温差ΔT (单位:℃)
对于基础填塘混凝土,为了避免因基础不平整引起裂缝,通常对于填塘部分混凝土的温度应严格加以控制。一般需停歇一段时间或埋设冷却水管通水冷却,待填塘混凝土冷却到与基岩温度相同,再继续浇筑上层混凝土。
施工过程中相邻坝块间形成较大的高差时,冬季高块靠近低块的一侧温度低,另一侧温度高,这种温差将使高块产生变形,有时会造成靠近低块的一侧产生水平的裂缝。因此,应避免相邻块过大的高差。一般要求相邻坝块高差不超过10~12m。
3.预防混凝土裂缝的施工措施
预防混凝土裂缝的施工措施,首先应该保证混凝土质量均匀、浇筑密实。其次,应该按规范和设计要求作好混凝土的温控、养护和防护工作。
(1)保证混凝土质量均匀、浇筑密实。为了保证混凝土质量均匀,应通过施工质量检查与控制使混凝土原材料符合技术要求且质量稳定。通过加强管理、提高施工技术水平,减少混凝土质量的波动幅度。这里包括:混凝土原材料称量准确、搅拌均匀、拌和物运输避免分离、浇筑程序符合规定、振捣及时密实等。根据水工混凝土施工规范的规定,为提高混凝土的抗裂能力,混凝土的质量在均匀性方面应达到该规范规定的良好标准,即现场混凝土抗压强度离差系数Cv 对于C20以下混凝土不大于0.18,对于C20 以上混凝土不大于0.14。
(2)作好混凝土的温控、防护和养护。混凝土的温控、防护包括控制混凝土拌和物的入仓温度、限制混凝土的温升,防止混凝土受寒潮袭击等。在施工上可通过对骨料进行预先冷却、加冰屑或冰水拌和等措施控制拌和物的出机温度,通过运输防晒、避开高温时段进行施工,缩短混凝土受曝晒时间、搭凉棚、仓面喷雾降温等措施减少温度倒灌,从而使混凝土入仓温度满足设计技术要求;通过设置于浇筑层面的冷却水管通冷水冷却,可能情况下利用混凝土顶面散热等措施,减少混凝土的温差;寒潮到来时应对混凝土进行保温,以降低混凝土的内表温差,避免出现裂缝。
混凝土浇筑完毕后,应及时洒水养护,以保持混凝土表面经常湿润。混凝土养护时间,根据水泥品种、气候以及建筑物的重要性等情况确定,一般应达到14~28d,以避免混凝土因水分逸失,表面干燥而裂缝。
(二)混凝土裂缝的修补
混凝土裂缝修补前应对裂缝进行全面检查,考虑与裂缝相关的各种影响因素,仔细研究产生裂缝的原因,正确判断裂缝的稳定性。对仍处于发展延伸过程的裂缝,应估计该裂缝发展的最终状态。对每条裂缝都应分别研究其可能对建筑物产生的危害性,最后确定修补方案、选择合适的修补材料和修补工艺,认真组织修补施工,才能获得预期的成效。
1.裂缝修补方法
混凝土裂缝的修补方法主要有以下几类。
(1)表面修补。表面修补包括表面涂抹、表面粘贴等。表面涂抹法适用于修补稳定的裂缝。可根据结构的使用要求选择涂抹材料。涂抹材料一般要求具有密封性、水密性和耐久性,其变形性能应与被修补的混凝土变形性能相近。常用的有环氧树脂、丙烯酸橡胶等。较大的裂缝也可以用水泥砂浆、防水快凝砂浆等。表面粘贴法适用于修补稳定和准稳定裂缝。该法用胶粘剂把橡皮或其他材料粘贴在裂缝部位的混凝土面上,达到密封裂缝、防渗堵漏的目的(图3-4)。常用的材料有橡皮、氯丁橡胶、塑料带、紫铜片、高分子土工防水材料等。
图3-4 混凝土裂缝表面修补示意图[7]
(2)凿槽填充修补。凿槽填充修补一般用于修补水平面上较宽的稳定或准稳定裂缝,也可以用于修补因钢筋锈蚀引起的顺筋裂缝。修补前沿裂缝凿成V 形或U 形的槽口(图3-5),然后冲洗掉浮灰,涂抹一层界面粘结剂或低粘度基液,以增加填充料与混凝土的粘结力。
图3-5 混凝土裂缝的凿槽填充修补[7]
常用的填充料有改性沥青基密封膏、油性密封膏、聚硫密封膏、聚氨酯密封膏、有机硅橡胶密封膏、水溶性丙烯酸密封膏等。修补混凝土顺筋裂缝时,可用干硬性水泥砂浆或细骨料混凝土。
图3-6 裂缝的缝合锚固示意图[7]
图3-7 预应力锚固示意图[7]
(3)锚固。锚固修补分缝合锚固和预应力锚固。它们多用于混凝土及钢筋混凝土的补强加固,以恢复混凝土结构承载力为目的的修补。缝合锚固是以钢锚栓沿混凝土裂缝隔一定距离将裂缝锚紧。锚栓孔常用机械事先钻好,待锚栓锚固后再用水泥浆或快凝砂浆固结(图3-6)。经修补后能限制裂缝进一步扩展,改善结构的承载力。预应力锚固是沿与裂缝相垂直的方向预先用机械钻孔、配制锚杆或锚索等,然后拉紧(图3-7),使其产生预应力,最后锚紧,此时预应力锚杆和锚索可将混凝土的裂缝压紧。预应力锚固的主要材料是锚杆或锚索,一般有高强钢丝、钢绞线和调质钢筋三种类型,其适用范围和使用方法各不相同。高强钢丝的强度最高,多用于大吨位的锚索;钢铰线的价格较高,锚具也较贵,多用于中、小型锚索;调质钢筋适用于预应力锚杆及短锚索。
(4)灌浆。混凝土裂缝可用灌浆进行修补,混凝土裂缝灌浆的目的,一是补强加固,二是防渗堵漏。裂缝灌浆有水泥灌浆和化学灌浆两种。补强加固要求浆液固化后有较高的强度,能恢复混凝土结构的整体性,一般选用环氧树脂、甲基丙烯酸酯、聚酯树脂、聚氨酯等化学浆材。环氧树脂是使用最多的化学灌浆材料。防渗堵漏要求浆液固化后抗渗性能好并具有一定的强度。可选用水溶性聚氨酯(Lw)、丙烯酰胺(Am-q)、丙烯酸盐(AC-400)、水玻璃和水泥浆等灌浆材料。大体积混凝土裂缝或较宽裂缝的灌浆常采用水泥灌浆,一般混凝土结构裂缝多采用化学灌浆。
裂缝灌浆修补应考虑灌浆材料的可灌性,根据裂缝开度情况选择灌浆材料,以保证浆材能灌入裂缝、允填饱满,灌入后能凝结硬化,以达到补强和防渗加固的目的。此外,应考虑灌浆材料的耐久性,即在使用环境条件下性能稳定,不易起化学变化,不易被侵蚀或溶蚀破坏,同时灌浆材料固化后与混凝土裂缝有足够的粘结强度,不易脱开。
裂缝灌浆修补可与其他修补方法(如表面修补、锚固修补和凿槽填充修补等)同时使用,以便获得裂缝修补的最佳效果。
2.裂缝修补要点
为了获得混凝土裂缝修补的好效果,应切实做好裂缝危害性估计、裂缝修补方案的制定、裂缝修补质量的控制等三方面的工作。
当发现裂缝后,应及时查清裂缝的数量、开度和长度,探测裂缝的深度,观测其变化的规律,分析裂缝产生的原因,确定裂缝的活动性质,估计裂缝进一步发展的趋势和危害性。裂缝发展趋势和危害性的正确估计,是正确制定裂缝修补方案的前提,也是裂缝修补取得成效的关键。
根据裂缝产生的原因、裂缝的活动性质、已产生的危害或进一步发展可能造成的危害,提出裂缝修补拟达到的目标,确定裂缝修补的原则,制定裂缝修补的方案。对稳定且无害或危害较小的裂缝,可采用表面涂抹、表面粘贴或凿槽填充修补方法;对准稳定裂缝或即将稳定的动态缝,应考虑修补后裂缝仍将产生一定变形的需要,以适应今后的必要变形。对危害性较大或进一步扩展将造成较大危害的裂缝,应尽快修补并考虑通过修补使结构得到补强加固的要求,采用锚固或灌浆修补方案。修补材料应根据裂缝修补的目标(加固、防水堵漏或两者兼有),适应变形的要求,耐久性,经济性,对环保的影响等,综合考虑后选定。
裂缝的修补应严格控制质量才能达到预期的修补效果。表面修补,应根据修补材料的不同,按要求清理被修补表面(如清洗、造毛、补平、脱脂、干燥等),准确配料,涂抹(或喷涂)用于改善粘结力的底层,涂抹(喷涂)或粘贴修补材料。应特别重视表面清理质量、修补材料配料质量和粘贴质量。凿槽填充修补应按要求凿出规定形状和大小的槽,清除浮灰,选择合适填充料,根据不同填充料的要求,干燥或湿润槽面,填充密实。对准稳定缝和活动缝,应考虑裂缝进一步变形的需要。对锚固修补,应按要求事先钻好锚固孔,结合面加糙或锚固段扩孔,吹净(或冲洗)孔内浮尘,进行锚栓、锚杆、锚索锚固和预应力张拉与锁定,最后用水泥浆或树脂砂浆固结。灌浆修补应认真作好钻孔埋管、嵌缝止浆、压水(或压气)检查,选择浆液,确定合适的灌浆压力、灌浆时间、灌浆程序,按规定进行施灌并对灌浆效果进行检查。
3.裂缝修补施工技术
裂缝修补效果与修补施工技术密切相关。不同的修补方法有相应的施工技术,这里仅作简单介绍。
(1)表面涂抹(喷涂)施工技术。
1)涂料品种的选择。根据结构物所处环境、运行条件和涂抹修补目的选择涂料品种及其配套材料。如使用环氧厚浆涂料,在大气中的混凝土结构宜选用HZ902作底漆和面漆;有抗冲刷、磨损功能要求的混凝土结构,宜选用HZ901作底漆和面漆;处于水下及地下的混凝土结构宜选用HL901作底漆和面漆。
2)涂料配合比例、施工粘度和指干时间的确定。HZ、HL环氧厚浆涂料是双组份分装的涂料,应根据使用说明书,按施工环境与气候条件确定两组份的合理比例、施工粘度和指干时间。
3)涂抹(喷涂)遍数和涂料使用量的估计。根据涂抹(喷涂)试验结果确定达到所需的涂抹厚度所需的涂抹遍数和涂料使用量。实际施工时涂料总用量应考虑增加10%~15%的损耗。
4)表面处理。为了提高涂抹层的粘着力,防止涂层起泡、变色等质量问题,应对被涂抹混凝土表面进行认真处理。
①人工铲刮洗刷。新混凝土表面选用铲刀或錾子清除残余砂浆等杂物。老混凝土表面主要清除污物,然后加水用钢丝刷将混凝土表面洗刷后用压力水冲洗干净。
②打磨处理。打磨处理可使裂缝周围形成均匀而粗糙的混凝土表面,增大涂层附着力。打磨使用手持砂轮机进行。打磨结束后,再用压力水冲洗干净。
③脱脂处理。若混凝土表面受过油类污染,则需用汽油、丙酮等有机溶剂或碱性溶液清洗脱脂,以利涂层与混凝土良好结合。
④缺陷处理。表面修补范围内的蜂窝、麻面、脱落等缺陷,宜用水泥砂浆修补。
5)涂抹(喷涂)施工。人工涂抹应选择合适的毛刷,防止刷毛脱落影响涂刷质量。应参照涂料使用说明书严格按质量比配料,搅拌均匀并防止分层。涂抹程序一般要求先上后下、先左后右,依次刷匀。要求做到厚薄及色泽均匀,无流挂,无露底等弊病。人工喷涂应事先进行试喷,调整好喷涂工作压力,控制好喷嘴与受喷面距离和喷头移动速度。施喷时压力应保持稳定,操作应按规定有序进行。应作好劳动保护并防止喷射伤人。
(2)表面粘贴修补施工技术。表面粘贴修补不管是用胶粘剂将橡皮、塑料带还是将止水铜片、钢板(或型钢)等材料粘贴在裂缝的表面,一般都按以下工艺流程进行:
表面处理→胶粘剂配料→粘贴→检查→防护处理
混凝土表面处理工艺要求与表面涂抹修补时大致相同。粘贴材料本身有时也必须进行表面处理,如用砂布或砂轮打磨,使粘贴材料表面均匀粗糙。打磨后需清洗干净并进行脱脂处理,以提高粘贴材料与胶粘剂的粘附力。胶粘剂配料的要求与表面涂抹修补配料要求相同。胶粘剂配制好后,用抹刀同时涂抹已处理好的混凝土表面和粘贴材料表面。为了使胶粘剂能充分浸润、渗透、扩散、粘附于结合面,宜先用少量胶粘剂于结合面上来回刮抹数遍,再添抹至所需厚度,中间厚边缘薄,然后将粘贴材料粘贴于预定位置,并用手锤从粘贴材料中间向边缘轻轻敲击,以保证粘贴密实,并通过预先设置的卡具、支撑或镙栓将粘贴材料固定。待胶粘剂固化后,通过外观、敲击声或其他检测方法检查粘贴质量。裂缝表面粘贴处理检查合格后,根据所用粘贴材料的不同,在其表面进行防老化保护处理。
(3)凿槽填充修补施工技术。混凝土裂缝需凿成设计的形状和尺寸,当混凝土缺损有碍于保证修补质量时,应使用水泥砂浆或环氧砂浆进行修补。填充密封膏之前,应清除有碍密封膏粘结性能的水分、灰尘、污染物等。在凿槽底部设置衬垫材料,防止密封膏粘结裂缝底部。粘贴防止污染工作面周边和使工作面美观整齐的遮挡胶条及防止密封膏被污染或损伤的防护胶条。为了提高密封膏的粘结性能,需在凿槽内混凝土表面涂刷基层涂料,如环氧树脂、聚氨酯、氯丁橡胶类的粘结剂或无机粘结剂等,待基层涂料充分干燥后即嵌入密封膏。密封膏应按产品使用说明书的要求进行配料并充分混合均匀,且在规定时间之内使用完毕。密封膏的填充嵌入应防止气泡混入,并根据密封膏固化体积变化保证填充量充足,必要时可分两次填充,即第一次填充的密封膏固化后再进行第二次密封膏的填充。填充完毕后需进行必要的整修。填充和整修作业必须在密封膏的有效使用时间内完成。整修作业结束后即可拆除遮挡胶条。为防止灰尘或其他有害物附着、损伤和污染以及防老化,可根据密封膏的性质及工程要求,进行相应的养护和防护。必要时可使用涂层或其他有效护面材料罩面保护。
(4)裂缝锚固修补施工技术。锚固修补应按设计要求的孔位、孔距、孔径、孔深及孔斜规定钻好锚固孔。缝合锚固孔钻好后,吹孔清除浮尘,待锚栓锚固后用水泥浆或快凝水泥砂浆固结。预应力锚固孔钻好后,测定孔径、孔深和孔斜,并做好压水试验。为了提高锚根质量,应根据需要对锚固段进行加糙或扩孔,吹(或冲洗)净浮尘,必要时应进行锚固段处理(如水泥浆封底压渗、锚固段基础固结等)后再进行扩孔或加糙,以保证锚固效果。锚体安装之前用高压风水冲洗锚固孔,做到吹干吹净。锚体按设计要求制作,并做好安装前的临时防护。安装就位经检查合格后进行锚根段固结。可根据需要使用水泥浆、快凝水泥砂浆或其他固结材料进行固结。应保证固结段长度并填充密实,待固结段水泥浆或快凝水泥砂浆凝结达到要求强度后进行规定程序加荷张拉及补偿张拉和锁定。最后用水泥浆或其他材料对整个锚孔进行固结,以达到永久防护和减少预应力损失的目的。
(5)裂缝灌浆修补施工技术。钻孔埋管是裂缝灌浆修补施工的第一步。钻孔可使用机钻、风钻、电锤钻,孔位可以定为骑缝孔或斜钻孔。孔径不宜过大,以免钻孔中占用浆量过大。孔距根据裂缝的宽窄而定,大约500~1500mm。孔深应穿越裂缝。钻孔完毕后须清洗孔壁,并压水(或压风)检查裂缝走向及串通情况,然后埋管。裂缝灌浆前一般都需嵌缝止浆,即沿裂缝凿V形槽对裂缝进行表面嵌缝处理,以防压力灌浆时浆液流失,保证裂缝中浆液填充饱满。嵌缝材料可以是水泥砂浆或其他材料(如环氧砂浆、丙乳砂浆或聚氨酯嵌缝密封膏等)。为了提高水泥砂浆的嵌缝效果,可在混凝土表面涂刷环氧基液。若裂缝中有水,其嵌缝止浆可用速凝水泥浆、水泥水玻璃材料。漏水严重的裂缝应在漏水量大处钻孔埋管导流,然后进行漏水量少处裂缝的嵌缝止浆。嵌缝止浆外观应平整美观,并达到止浆的效果。灌浆是保证裂缝修补质量的关键。灌浆方法有双液法和单液法两种,凝结时间短的浆液采用双液法,凝结时间长的一般采用单液法。垂直裂缝灌浆一般从下往上,水平裂缝从一端向另一端或从中间向两边灌注,以便尽可能排除裂缝中的空气和水分,使浆液填充饱满。灌浆时间一般选择在一年的最冷季节。灌浆压力不宜过大,一般为0.2~0.6MPa。灌浆后可采用压水试验、气密性试验、超声波试验、钻芯取样等方法与灌浆前对比说明或证实灌浆效果。
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