邊廣輝 張喜波

在我國(guó),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(shè)施到沿海的海港工程結(jié)構(gòu),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(kāi)裂問(wèn)題的影響極其廣泛。

混凝土建筑和構(gòu)件通常都是帶裂縫工作的,為避免有害裂縫的出現(xiàn),應(yīng)加強(qiáng)對(duì)混凝土裂縫的檢測(cè),并針對(duì)不同的裂縫采取相應(yīng)的修補(bǔ)處理方法,從而確保工程質(zhì)量的安全。

1 混凝土裂縫的檢測(cè)方法

1.1 混凝土裂縫的常規(guī)檢查

對(duì)于混凝土表面裂縫的檢查,一般應(yīng)檢查裂縫發(fā)生的位置、形態(tài)、發(fā)展長(zhǎng)度、寬度及裂縫數(shù)量,并觀測(cè)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(xiàng)目一般可目測(cè)進(jìn)行。一般利用帶刻度的放大鏡、鋼尺精確描述裂縫長(zhǎng)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(diǎn)及終點(diǎn),用紅鉛筆或紅油漆與裂縫相垂直畫細(xì)線;也可以用紅鉛筆在裂縫附近沿裂縫延伸方向畫細(xì)線,以標(biāo)明裂縫的形態(tài)、發(fā)展長(zhǎng)度。2)在標(biāo)明裂縫上,選擇目測(cè)裂縫寬度較大的位置作為放置放大鏡的固定地點(diǎn),量出裂縫的寬度。3)量出主要裂縫的寬度后,將它與量測(cè)的裂縫位置、走向、長(zhǎng)度、分布情況及特征,用坐標(biāo)法繪制裂縫展示圖,并記錄下來(lái)。

1.2 混凝土裂縫的無(wú)損檢測(cè)與監(jiān)測(cè)

1)超聲波檢測(cè)。超聲波法用于非破損檢測(cè)混凝土裂縫的深度,其基本原理是在混凝土材料性質(zhì)(包括混凝土的成分、配合比和齡期等)相同的條件下,對(duì)比聲波在有、無(wú)裂縫的混凝土中傳播時(shí)間差異比較來(lái)判定裂縫深度。受現(xiàn)場(chǎng)條件的限制,常用平測(cè)法進(jìn)行混凝土裂縫深度檢測(cè)。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(cè)彈性體內(nèi)的狀態(tài),是廣義的彈性波探測(cè)法。沖擊彈性波法與超聲波法的原理是一樣的,但遠(yuǎn)比超聲波測(cè)定的裂縫深度深。沖擊彈性波法只能檢測(cè)擴(kuò)展方向與表面成直角,沒(méi)有分支的單純裂縫。3)聲發(fā)射檢測(cè)法。聲發(fā)射檢測(cè)法也是利用彈性波進(jìn)行聲學(xué)檢測(cè)的具體檢測(cè)方法,和其他方法最大的不同是只能檢測(cè)正在發(fā)生的裂縫,不能檢測(cè)已發(fā)生的舊裂縫,對(duì)正在發(fā)生的裂縫可檢測(cè)裂縫發(fā)生的位置(聲發(fā)射源定位),裂縫的大小,擴(kuò)展情況和種類,以及裂縫的深度等。4)攝影檢測(cè)法。攝影檢測(cè)法主要用作調(diào)查混凝土表面的裂縫攝影法,包括采用普通照相機(jī)、錄像機(jī)、放射線、紅外線攝影等進(jìn)行檢測(cè)。5)傳感儀器監(jiān)測(cè)。利用埋設(shè)在混凝土中的儀器進(jìn)行裂縫監(jiān)測(cè),常規(guī)技術(shù)是利用卡爾遜式或弦式測(cè)縫計(jì),屬點(diǎn)式檢測(cè),由于裂縫出現(xiàn)的空間隨機(jī)性,因此往往漏檢,為了及時(shí)無(wú)遺漏地監(jiān)測(cè)裂縫,必須實(shí)施大范圍的、連續(xù)、分布式監(jiān)測(cè),即所謂全分布監(jiān)測(cè)。6)光纖傳感網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)。在各國(guó)競(jìng)相開(kāi)發(fā)的結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)高科技領(lǐng)域里,光纖傳感以其獨(dú)特優(yōu)勢(shì)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(dòng)化遙測(cè)系統(tǒng)。

2 混凝土裂縫修補(bǔ)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(duì)結(jié)構(gòu)承載能力沒(méi)有影響的表面裂縫以及深進(jìn)裂縫的處理。這種方法的缺點(diǎn)是修補(bǔ)工作無(wú)法深入到裂縫內(nèi)部,以及對(duì)延伸性裂縫難以追蹤其變化。因此,對(duì)于寬度發(fā)生變化的裂縫,要設(shè)法使用有伸縮性的材料。表面處理方法所用材料視修補(bǔ)目的及其結(jié)構(gòu)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(duì)結(jié)構(gòu)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(kāi)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(dòng)或腳踏式輸液泵注入漿液,但存在無(wú)法控制注入量的缺陷。對(duì)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(kuò)大等問(wèn)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(diǎn)。

當(dāng)灌漿材料采用環(huán)氧樹脂時(shí),應(yīng)該注意到,由于環(huán)氧樹脂的粘度不同,有時(shí)漿液無(wú)法充分注入裂縫,但增加溶劑量又會(huì)降低粘性而達(dá)不到預(yù)期的目的。對(duì)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(duì)這類裂縫,應(yīng)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(qiáng)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(bǔ)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(bǔ)各種粘結(jié)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(xué)補(bǔ)強(qiáng)劑等。對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)而言,這種修補(bǔ)方法視鋼筋是否銹蝕而異。當(dāng)鋼筋未銹蝕時(shí),沿裂縫處大約10 mm的寬度將混凝土鑿成U形或V形,在開(kāi)槽處充填密封材料以修補(bǔ)裂縫;當(dāng)鋼筋已經(jīng)銹蝕時(shí),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(duì)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(bǔ)已經(jīng)銹蝕的鋼筋應(yīng)注意以下事項(xiàng):

1)原則上應(yīng)完全除掉鋼筋的銹蝕部分;

2)沒(méi)開(kāi)裂部分的鋼筋往往已經(jīng)生銹,故修補(bǔ)時(shí)也應(yīng)對(duì)其除銹;

3)當(dāng)裂縫仍在延伸時(shí),裂縫寬度有再度擴(kuò)大的可能,故應(yīng)使用可追隨變形的修補(bǔ)材料;

4)對(duì)由氯化物浸入引起銹蝕的鋼筋,應(yīng)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(bǔ)裂縫。

2.4 結(jié)構(gòu)加固法

當(dāng)裂縫影響到混凝土結(jié)構(gòu)的性能時(shí),就要考慮采取加固法對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行處理。結(jié)構(gòu)加固中常用的主要有以下幾種方法:加大混凝土結(jié)構(gòu)的截面面積,在構(gòu)件的角部外包型鋼、采用預(yù)應(yīng)力法加固、粘貼鋼板加固、增設(shè)支點(diǎn)加固以及噴射混凝土補(bǔ)強(qiáng)加固。

2.5 混凝土置換法

混凝土置換法是處理嚴(yán)重?fù)p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(xué)防護(hù)法

電化學(xué)防腐是利用施加電場(chǎng)在介質(zhì)中的電化學(xué)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(dá)到防腐的目的。陰極防護(hù)法、氯鹽提取法、堿性復(fù)原法是化學(xué)防護(hù)法中常用而有效的三種方法。電化學(xué)防護(hù)法的優(yōu)點(diǎn)是防護(hù)方法受環(huán)境因素的影響較小,適用于鋼筋、混凝土的長(zhǎng)期防腐,既可用于已裂結(jié)構(gòu),也可用于新建結(jié)構(gòu)。

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(duì)受創(chuàng)傷部位自動(dòng)分泌某種物質(zhì),而使創(chuàng)傷部位得到愈合的機(jī)能,在混凝土的傳統(tǒng)組分中加入某些特殊組分(如含粘結(jié)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(luò)系統(tǒng),當(dāng)混凝土出現(xiàn)裂縫時(shí)分泌出部分液芯纖維可使裂縫重新愈合。

2.8 粘結(jié)鋼板封閉法

當(dāng)鋼筋混凝土構(gòu)件產(chǎn)生主拉應(yīng)力裂縫時(shí),可對(duì)裂縫先進(jìn)行處理之后,再在裂縫處粘結(jié)鋼板,并用膨脹螺栓對(duì)鋼板加壓。鋼板粘結(jié)方向應(yīng)和裂縫方向垂直。

3 結(jié)語(yǔ)

裂縫是混凝土結(jié)構(gòu)中普遍存在的一種現(xiàn)象,它的出現(xiàn)不僅會(huì)降低建筑物的抗?jié)B能力,影響建筑物的使用功能,而且會(huì)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(shí)際工作中應(yīng)加強(qiáng)對(duì)混凝土裂縫的檢測(cè)工作,進(jìn)行認(rèn)真研究,并根據(jù)實(shí)際情況采取合適的修補(bǔ)處理方法,保證混凝土建筑和構(gòu)件安全、穩(wěn)定地工作。

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