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            結構加固設計與施工

            DESIGN AND CONSTRUCTION FOR STRUCTURAL STRENGTHENING

            09

            2019-05

            混凝土及砌體裂縫修補

            發布者:正邦興業 瀏覽次數:60

            技術特點
                鋼筋混凝土結構具有取材方便、價格低廉,同時耐久性、耐火性較好等優點,在工程項目中被廣泛應用于。但在其長期使用過程中,結構耐久性不可避免的出現降低,另外隨著鋼筋混凝土結構功能日趨復雜,商品混凝土的增加和混凝土強度等級的提高等原因,結構出現裂縫的幾率大大增加,這些裂縫的出現,不僅影響了混凝土表面的觀感質量,更嚴重的是造成了結構內鋼筋的提前銹蝕,降低了混凝土的抗滲性,影響了結構的正常使用及耐久性能,認真分析這些裂縫的原因,采取針對性的裂縫修補措施,對提高混凝土工程的耐久性有著重要意義。根據裂縫的成因及混凝土開裂的形態,規范規定且工程常用的裂縫修補方法有以下四種:
               (1)表面封閉修補法
               (2)灌縫膠注射修補法
               (3)壓力注漿修補法
               (4)填充密封修補法
             
            適用范圍
               (1)適用于裂縫寬度w<0.15mm;
               (2)灌縫膠注射修補法:適用于裂縫寬度0.1mm≤ w ≤1.5mm的靜止型獨立裂縫、貫穿性裂縫以及蜂窩狀混凝土局部缺陷的補強和封閉;
               (3)壓力注漿修補法:適用于裂縫寬度w ≥0.15mm的靜止型裂縫、大型結構的貫穿性裂縫、大體積混凝土的蜂窩狀嚴重缺陷以及深而蜿蜒的裂縫;
               (4)填充密封修補法:適用于裂縫寬度w ≥0.5mm的活動裂縫和靜止裂縫。
             
            工藝原理
               (1)表面封閉修補法:利用混凝土表層微細獨立裂縫或網狀裂紋的毛細作用吸收低粘度且具有良好滲透性的裂縫封閉修補膠液封閉裂縫通道,提高結構的耐久性。對有防滲要求的結構部位,還應在裂縫表面粘貼碳纖維布以增強封護作用。
              (2)灌縫膠注射修補法:以一定的壓力將低粘度、高強度的高分子聚合物裂縫灌縫膠注射入裂縫內,膠液固化后將開裂兩側的混凝土連接成結構整體;膠液還能進一步滲透到裂縫周圍的混凝土毛細縫隙中,形成較寬的加固帶,并能沿著鋼筋走向滲透,保護鋼筋和增加鋼筋與混凝土的粘合力,起到對裂縫修復并對結構局部增強并提高耐久性的作用。
              (3)壓力注漿修補法:在一定的時間內,以較高的壓力將修補裂縫的超細無收縮水泥注漿料、改性聚合物水泥注漿料及不回縮微膨脹水泥注漿料壓入裂縫腔內,填實混凝土結構裂縫空間形成結構整體。
              (4)填充密封修補法:在構件表面沿裂縫走向騎縫鑿出或切出槽深和槽寬分別≮20mm和15mm的U型溝槽,然后用改性環氧樹脂或彈性填縫材料充填,并粘貼碳纖維復合材封閉其表面;當為活動裂縫時,槽寬按15mm+5 w max確定。
             
            工藝流程
              (1)表面封閉修補法:混凝土基層打磨→配膠→涂膠→粘貼碳纖維布;
              (2)灌縫膠注射修補法:混凝土基層打磨→粘貼注膠嘴→注膠;
              (3)壓力注漿修補法:固定注漿嘴(鉆孔埋管)→壓漿設備調試→注漿;
              (4)填充密封修補法:切槽→填充密封材料→粘貼碳纖維布
             
            操作要點
              (1)表面封閉修補法
               涂刷樹脂膠液表面封閉施工技術:
               ①先對裂縫封閉范圍的混凝土表面采用手提砂輪機打磨除去表層污漬,打磨范圍應超出裂縫四周各200mm,打磨至露出混凝土新面,經檢查合格后,再用吹風機或空壓機吹風清潔,并用丙酮涂刷或擦拭進一步清潔裂縫封閉范圍的混凝土表面。
               ②按照設計或產品說明書要求配兌環氧樹脂封縫膠,用毛刷或膠輥粘膠涂刷于要求裂縫封閉的混凝土表面。封縫膠應分兩次縱橫向涂刷,后次縱向(或橫向)涂刷應在前次橫向(或縱向)涂刷膠液成膜并指觸干燥時進行。每次涂刷應細密重迭和均勻,保證涂刷膠液不流淌或流淌后應即時補刷,膠液固化后膠膜均勻、密實封閉裂縫。
               刮涂樹脂膠泥表面封閉施工技術:
               ①先對裂縫封閉范圍的混凝土表面打磨除去表層污漬,打磨范圍應超出裂縫四周各200mm,打磨至露出混凝土新面為止,然后吹風清潔和用丙酮擦拭清潔干凈混凝土表面。
               ②按照設計要求配制環氧樹脂膠泥,每次配兌的膠泥數量以1小時內能刮涂施工完畢為宜,配好的膠泥的黏稠度,應既便于施工,又能保證工程質量。
               ③采用灰刀和刮板將膠泥均勻、密實地刮涂和抹壓在裂縫封閉范圍的混凝土表面,膠泥應縱橫向刮涂和反復抹壓,刮涂、抹壓次數不小于3次;第一次刮涂、抹壓的方向應垂直于裂縫走向,使盡可能多的膠泥抹壓進入裂縫內部,并與混凝土粘接牢固;膠泥固化(硬化)后膜層應密實和均勻,無裂縫和孔洞。
               ④封縫膠泥硬化后,構件表面應打磨平順。
               粘貼纖維布表面封閉施工技術:
               ①先對裂縫封閉范圍的混凝土表面打磨除去污漬表層并使打磨后的混凝土新面堅實、平順,打磨范圍應超出裂縫四周各250mm,然后吹風清潔和用丙酮擦拭清潔干凈混凝土表面。
               ②按粘貼纖維布加固混凝土結構的技術要求,先涂刷高強度、低粘度的底膠,并使底膠盡可能多地滲入裂縫中,凝膠后再用修補膠或由底膠配兌的膠泥修補整平封閉范圍的混凝土表面,凝膠后再一次打磨平順并吹風清潔干凈。
               ③選擇碳纖維布及與其配套的浸漬膠,將纖維布粘貼于裂縫封閉范圍的混凝土表面,要求纖維方向垂直于裂縫走向,纖維布與混凝土應密貼并張緊,纖維布超出裂縫四周每邊均不少于200mm,纖維布自身搭接長度不小于100mm。
               ④纖維布粘貼完畢后應在其表面再涂刷一遍浸漬膠,并灑布一層石英砂,便于纖維布固化后在其上涂抹水泥漿或灰漿等其它飾面層。
              (2)灌縫膠注射修補法
              ①騎縫打磨裂縫范圍的混凝土表面并吹風清潔干凈,打磨范圍應超出裂縫四周各50~100mm。
              ②騎縫粘貼固定專用注射器的基座,要求基座中心對準裂縫中心,基座間距一般為200~400mm(即每延米裂縫粘貼3~6個),基座間裂縫表面刮涂環氧樹脂膠泥或粘貼碳纖維布進行嚴密封閉防止壓注時灌縫膠從基座間裂縫中溢出。
              ③按設計要求和產品說明書要求配兌干燥型或潮濕型灌縫膠,每次配兌的灌縫膠數量以一次壓注完膠液不在注射器內發熱、變稠和凝膠為限,做到專人配兌、專人檢核、稱量準確、攪拌充分、即配即用。
              ④先將灌縫膠吸入注射器并用活動卡條固定,再將注射器裝入BC基座擰緊固定,全部注射器安裝完畢后松開固定卡條,使灌縫膠在注射器配套專用壓力筋作用下低速低壓連續自動地將灌縫膠源源不斷地壓入裂縫深處,一個注射器的灌縫膠注射完畢,立即換上另一個預先吸滿灌縫膠的注射器繼續壓注,直至裂縫完全灌滿為止。
              ⑤灌縫膠固化8小時后撤除注射器,剔除封縫膠泥或封縫碳纖維布,用手提砂輪機打磨平順并吹風清潔干凈。
              (3)壓力注漿修補法
              ①注漿孔分為直接在裂縫表面固定注漿嘴(適用于一般結構縫深≤1.2m的裂縫)和鉆孔埋管兩種。鉆孔埋管方式又分為騎縫孔(適用于縫深1~2m的裂縫)和穿縫斜孔(適用于深層裂縫)兩種。
              ②鉆孔埋管方式如圖2.4.3-1所示,鉆孔的孔徑為Φ20,孔深為100~150mm,孔距為800~1000mm,為避免鉆孔底部偏離縫面,管底距孔底要保留1/3孔深距離,即灌漿管僅埋入孔深的2/3左右,并防止砂漿堵孔。
              ③注漿嘴設置間距一般為200~500mm,應設置在裂縫交叉點,裂縫較寬處和端部;注漿嘴或埋管固定好后,其間裂縫用環氧樹脂膠泥或碳纖維布進行封縫。
              ④進行壓漿設備的適用性檢查和試壓,保證其流動度和適應性,試壓在封縫膠泥或碳纖維布固化后進行。若試壓氣壓達到0.5MPa時某注漿嘴仍不通氣,則說明該部位與其它壓漿嘴未連通,應重新埋設注漿嘴,并縮短注漿嘴的間距;若封縫處肥皂水鼓泡,則說明該處漏氣,封縫不嚴密,應重新封縫。在壓氣檢測中應注意吹凈縫內及孔內灰塵及粉末。
              ⑤按照設計要求試配小批量注漿料送監理和質監單位試驗檢測合格后,正式配兌大批量注漿料,按設計壓力對各壓漿嘴逐個進行壓漿。豎向裂縫壓漿時,應按從下向上順序進行(圖2.4.3-2);對板面貫穿性裂縫,宜從下向上注漿。
              ⑥注漿過程中出現下列標志之一者,均表明裂縫處注漿飽滿,可轉入下一個注漿嘴繼續注射,直至整條裂縫注滿為止:
              a在注漿壓力下,上部注漿嘴有漿液流出,應及時以膠泥或堵頭堵孔封閉上部注漿嘴,并維持原工作壓力1~2min;
              b當存留在注漿器中的漿液(不得發熱、變稠)5min內未見注入,或吸漿率小于0.05L/min;
              ⑦裂縫內的注漿料全部凝固后,撤除壓漿嘴,剔除封縫膠泥或碳纖維布并打磨平順、吹風清潔干凈。
              ⑧深層裂縫注漿,一般情況下騎縫孔和穿縫斜孔兩種鉆孔并用。此時,騎縫孔先作排水、排氣用,待穿縫斜孔灌漿后,再灌騎縫孔。
             
             
            (4)填充密封修補法
            ①沿裂縫走向按設計和規范規定的剖面尺寸騎縫鑿槽或切槽,鑿槽或切槽應延伸過裂縫末端,槽的端頭應做成弧形,以避免該處應力集中。鑿槽或切槽完成后,應吹風清潔干凈。
            ②當設置隔離層時,槽底隔離材料應采用不吸潮膨脹、且不與彈性密封材料及結構材料相互發生反應的材料,隔離材料應緊貼槽底。
            ③采用圖2.4.4-1的構造來處理活動裂縫或尚在發展的裂縫時,填入槽中的彈性密封材料宜低于構件表面高度。
            ④采用微膨脹水泥砂漿、聚合物砂漿或細石混凝土填縫時,先用水潤濕槽內壁及周邊,然后再填入灌縫材料,表面抹壓平整后,注意養護,以免表面出現裂縫。
            ⑤采用改性環氧樹脂或彈性填縫材料填縫時,填實后應粘貼碳纖維布等增強纖維布封閉其表面,保護填縫料不壓壞和碎裂溢出(圖2.4.4-2)。
             
             
            加固材料
            (1)裂縫灌縫膠(注射劑)材料
            ①裂縫灌縫膠(注射劑)材料的安全性能和工藝性能應符合表2.3.1-1和表2.3.1-2的規定。
            ②裂縫灌縫膠(注射劑)材料主要采用改性環氧樹脂、改性丙稀酸樹脂和改性聚氨酯類材料制成。
            (2)裂縫注漿材料
            ①裂縫修補的聚合物水泥注漿料的安全性能應符合表2.3.2的規定。
            ②聚合物水泥漿的聚合物材料有天然或合成橡膠漿、熱塑性或熱固性聚合物樹脂(主要為不飽和聚酯樹脂和環氧樹脂等)及水溶性聚合物(包括纖維素衍生物─基甲纖維素(MC)、聚乙烯醇(PVA)、聚丙烯鹽─聚丙烯酸鈣和糠醇等)。其摻入量為水泥質量的5~25%。
            (3)裂縫封閉材料
            ①裂縫一般封閉主要采用環氧樹脂材料;
            ②裂縫表面封護增強材料,主要采用碳纖維布及其配套的膠粘劑。
            (4)活動裂縫修補材料
            ①主要采用無流動性的有機硅酮、聚硫橡膠、改性丙烯酸酯、聚氨酯等柔性的嵌縫密封膠類修補材料。
            ②活動裂縫修補材料還可用于混凝土與其它材料接縫界面干脆性裂隙的封堵。
            (5)潮濕環境裂縫修補材料
            ①含水率>8%的混凝土構件,裂縫修補材料應選用能在水中固化的親水型環氧樹脂類材料制成的封縫膠、灌縫膠、注漿料及粘貼纖維布的配套膠;
             ②含水率>8%的混凝土構件,有條件干燥使其含水率下降時,可選用一般的通用型環氧樹脂類材料制成的裂縫修補材料。
             
            機具設備
            主要機具有砂輪切割機、角磨機、滾刷、注膠器、除塵設備等。
             
             
             

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