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混凝土裂缝成因及修补技术全方位解析
本文就混凝土裂缝的类型、成因及灌缝胶修补法、碳纤维布加固法等几个方面，详细分析，力求找到较合适的裂缝治理办法。
目前的土木建筑工程中，混凝土结构占的主导地位。
但是，混凝土结构并不是坚不可摧的。由于内外因素的作用，不可避免地存在裂缝，而裂缝是混凝土结构物承载能力、耐久性及防水性降低的主要原因。为保证混凝土结构的安全、稳定、耐久，必须从根本上对有害的裂缝进行治理。
裂缝
一、裂缝类型
通常混凝土结构的裂缝按其形成可分为以下三大类：
1、静止裂缝
形态、尺寸及数量均已稳定不再发展的裂缝。修复时，仅需依裂缝粗细选择修复材料和方法。
2、活动裂缝
宽度在现有环境和工作条件下始终不能保持稳定，易随着结构构件的受力、变形亦或环境温度的变化而时张时闭的裂缝。修复时，应先消除其成因，并观察一段时间，确定已稳定后，再依静止裂缝的方法处理。
3、尚在发展的裂缝
长度、宽度或数量尚在发展，但经历一段时间后将会终止的裂缝。对此类裂缝应待其停止发展后，再进行修复。
二、裂缝成因
1、温度引起的裂缝
当外部环境或结构内部温度发生变化，混凝土将发生变形，若变形遭到约束，则在结构内将产生应力，因此产生的裂缝。如当混凝土内部温度很大，当混凝土因降温的收缩变形受到岩石地基或老混凝土垫层的约束时，将会在混凝土内部出现很大的拉应力而产生约束裂缝。骤然降温，水化热，蒸汽养护或冬季施工时施工措施不当，混凝土骤冷骤热，内外温度不均，易出现裂缝。
2、荷载引起的裂缝
设计计算阶段，结构计算时不计算或部分漏算；计算模型不合理；结构受力假设与实际受力不符；荷载少算或漏算；使用阶段，超出设计载荷的重型车辆经过；内力与配筋计算错误；结构安全系数不够。结构设计时不考虑施工的可能性；设计断面不足；钢筋设置偏少或布置错误；结构刚度不足；构造处理不当；施工机具、材料堆放不合理；预制结构翻身、起吊、运输、安装不当，造成结构受力不合理；不按设计图纸施工，擅自更改结构施工顺序，改变结构受力模式，不对结构做机器振动下的疲劳强度验算等都是引起裂缝的原因。
3、收缩裂缝
在实际工程中，混凝土因收缩所引起的裂缝是较常见的。在混凝土收缩种类中，塑性收缩和缩水收缩(干缩)是发生混凝土体积变形的主要原因。混凝土结硬以后，随着表层水分逐步蒸发，湿度逐步降低，混凝土体积减小的现象。由于混凝土表层的水分损失快，内部损失慢，因此产生表面收缩大、内部收缩小的不均匀收缩。
4、沉降裂缝
由于基础竖向不均匀沉降或水平方向位移，地质勘察精度不够、试验资料不准。在没有充分掌握地质情况就设计、施工，这是造成地基不均匀沉降的主要原因。比如丘陵区或山岭区桥梁，勘察时钻孔间距太远，而地基岩面起伏又大，勘察报告不能充分反映实际地质情况。
5、施工质量引起的裂缝
混凝土结构浇筑、构件制作、拆模、运输、堆放、拼装及吊装过程中，若施工工艺不合理、施工质量低劣，容易产生纵向的、横向的、斜向的、竖向的、水平的、表面的、深层的和贯穿的各种裂缝。混凝土振捣不密实、不均匀，出现蜂窝麻面、空洞，导致钢筋锈蚀或其它荷载裂缝的起源点。混凝土浇筑过快，混凝土流动性较低，在硬化前因混凝土沉实不足，硬化后沉实过大，容易在浇筑数小时后发生裂缝，既塑性收缩裂缝。混凝土搅拌、运输时间过长，使水分蒸发过多，引起混凝土塌落度过低，使得在混凝土体积上出现不规则的收缩裂缝。
根据裂缝的宽度、深度及分布特点，对裂缝宽度在0.15mm以下且裂缝深度较浅的细小裂缝，采用涂刷封缝胶的方式进行表面封闭。对宽度大于0.15mm的裂缝，采用高压灌浆的方法进行处理，即将灌缝胶，通过钻孔埋设注浆嘴，用压力将其注入结构裂缝中，以达到封闭裂缝的目的。再于混凝土表面粘贴碳纤维复合材料进行补强加固。
三、裂缝修补加固方法
常用的方法，有以下四种，可根据具体情况进行选择：
1、表面封闭法
利用混凝土自身表层微细独立裂缝（裂缝宽度≤0.2mm）或网状裂纹的毛细作用吸收低粘度且具有良好渗透性的修补胶液，来封闭裂缝通道。施工时先将待修补的砼表面清洗干净，保持干燥，用毛刷将低粘度修补胶液涂刷在裂缝处，正常涂刷三次，每次涂刷待触指干后再进行下次涂刷，两次涂刷方向保持垂直。对楼板和其他需要防渗的部位，还应在混凝土表面粘贴碳纤维复合材料以封护增强作用。
2、填充密封法
在构件表面沿裂缝走向骑封凿出槽深和槽宽分别不小于20mm和15mm的U形沟槽；当裂缝较细时，亦可凿成V形沟槽。当为活动裂缝时，槽宽应≥15mm与5倍较大裂缝宽度之总和，然后用灌缝胶充填，并粘贴纤维复合材料以封闭其表面。
此法适用于处理≥0.5mm的活动及静止裂缝。
3、注射法
以一定的压力（0.1~0.3MPa）将低粘度、高强度的曼卡特灌缝胶注入裂缝腔内；
①裂缝检查：对裂缝大小在0.1mm以上，表面没有渗水的可采用静置注胶处理。
②裂缝处理：清理干净需要施工的区域，凿除砼表面析出物，确保表面干净、干燥，用酒精或丙酮清洗裂缝浅表层和需封口面。
③粘贴注胶底座：底座安装顺序为由下向上；平面可从一端开始，单孔逐连续进行安装，座安装间距为300mm左右④封闭裂缝：用专用封口胶或其他结构胶封闭需要注入的裂缝，注意要充分封闭好，在裂缝顶端预留观察口。
⑤封口检查：对封闭裂缝进行检查，确保无漏气口，检查是否漏气，可沿封闭裂缝涂抹肥皂泡水，试通气看肥皂泡有无被吹起。有，则证明漏气需补涂封口胶；无，则证明密封良好可注胶。
⑥配胶：将灌缝胶按出厂要求比率调配好，配胶尽量用多少配多少，不多配以免浪费。
⑦灌注：将调配好的胶体吸入灌注器内，将灌注器安装在底座上灌注，灌注时间一般为0.5~1小时，实际以灌注器内不跑胶，预留观察口出胶为准，如灌注器内胶体灌完需重新补胶灌注。
⑧拆除灌注器、固化养护：注满后应及时拆除灌注器，底座用堵头堵住，静置24小时固化养护后方可拆除底座和封口部位
⑨粘贴碳纤维布：拆除底座，用封口胶补平，并在混凝土表面粘贴碳纤维复合材料以起到封护增强作用。
此方法适用于0.1mm≤裂缝宽度≤1.5mm静止的独立裂缝、贯穿性裂缝以及蜂窝状局部缺陷的封闭和补强。
4、压力注浆法
在一定时间内，以较高压力（以产品使用说明书确定）将修补裂缝用的注浆料压入裂缝腔内；
①清理：详细检查、分析渗漏情况，确定灌浆孔位置及间距。清理干净需要施工的区域，凿除砼表面析出物，确保表面干净。
②钻孔：使用电锤等钻孔工具沿裂缝两侧进行钻孔，钻头直径为14mm,钻孔角度宜≦45°，钻孔深度≦结构厚度的2/3，钻孔必须穿过裂缝。但不得将结构打穿（壁后灌浆除外）钻孔与裂缝间距≦1/2结构厚度。钻孔间距20cm~60cm.
③埋嘴：在钻好的孔内安装灌浆嘴（又称之为止水针头），并用专用内六角扳手拧紧，使灌浆嘴周围与钻孔之间无空隙，不漏浆。
④封缝：将裂缝表面用封口胶进行封闭处理，目的是在灌化学浆时不跑浆。
⑤灌浆：使用高压灌浆机向灌浆孔内灌注化学灌浆料。立面灌浆顺序为由下向上；平面可从一端开始，单孔逐一连续进行。当相邻孔开始出浆后，保持压力3~5分钟，即可停止本孔灌浆，改注相邻灌浆孔。
⑥拆嘴：灌浆完毕，确认化学浆液已固化即可去掉外露的灌浆嘴。清理干净已固化的溢漏出的灌浆液。
⑦封口：用封口胶进行灌浆口的修补、封口处理。
⑧粘贴碳纤维布：在混凝土表面粘贴碳纤维复合材料以起到封护增强作用。
此方法适用于处理大型结构贯穿性裂缝、大体积混凝土的蜂窝状严重缺陷以及深而蜿蜒的裂缝。
四、加固所用材料
上述方法中所用加固材料，建议使用弘盛瑞达系列产品，同厂出品材料融合度更高，更加有利于产品性能的发挥。
1．前言
近年来，研究和开发裂缝修复技术所取得的成果表明，对因承载力不足而产生裂缝的结构、构件而言，开裂只是承载力下降的一种征兆和构造性的反应，而非导致承载力下降的实质性原因，故不可能通过单纯的裂缝修复来完全恢复其承载功能。裂缝修复的作用可大概为三大类：抵御诱发钢筋锈蚀的介质侵入，延长结构实际使用年数；通过补强保持结构的完整；恢复结构的使用功能，提高其防水防渗能力。
2．分类
通常混凝土结构的裂缝按其形成可分为以下三大类：
2.1静止裂缝：形态、尺寸及数量均已稳定不再发展的裂缝。修复时，仅需依裂缝粗细选择修复材料和方法
2.2活动裂缝：宽度在现有环境和工作条件下始终不能保持稳定，易随着结构构件的受力、变形亦或环境温度的变化而时张时闭的裂缝。修复时，应先消除其成因，并观察一段时间，确定已稳定后，再依静止裂缝的方法处理。
2.3尚在发展的裂缝：长度、宽度或数量尚在发展，但经历一段时间后将会终止的裂缝。对此类裂缝应待其停止发展后，再进行修复。
3. 修复方法：
通常用以下四种方法选择性的使用
3.1表面封闭法 利用混凝土自身表层微细独立裂缝（裂缝宽度≤0.2mm）或网状裂纹的毛细作用吸收低粘度且具有良好渗透性的修补胶液，来封闭裂缝通道。施工时先将待修补的砼表面清洗干净，保持干燥，用毛刷将低粘度修补胶液涂刷在裂缝处，正常涂刷三次，每次涂刷待触指干后再进行下次涂刷，两次涂刷方向保持垂直。对楼板和其他需要防渗的部位，还应在混凝土表面粘贴碳纤维复合材料以封护增强作用。
3.2 填充密封法 在构件表面沿裂缝走向骑封凿出槽深和槽宽分别不小于20mm和15mm的U形沟槽；当裂缝较细时，亦可凿成V形沟槽。当为活动裂缝时，槽宽应≥15mm与5倍较大裂缝宽度之总和，然后用改性环氧树脂材料充填，并粘贴纤维复合材料以封闭其表面。此法适用于处理≥0.5mm的活动及静止裂缝。
3.3 注射法 以一定的压力（0.1~0.3MPa）将低粘度、高强度的裂缝修复胶液注入裂缝腔内。
3.3.1、裂缝检查：对裂缝大小在0.1mm以上，表面没有渗水的可采用静置注胶处理。
3.3.2、裂缝处理：清理干净需要施工的区域，凿除砼表面析出物，确保表面干净、干燥，用酒精或丙酮清洗裂缝浅表层和需封口面。
3.3.3、粘贴注胶底座：底座安装顺序为由下向上；平面可从一端开始，单孔逐一连续进行安装，座安装间距为300mm左右。
3.3.4、封闭裂缝：用专用封口胶或其他结构胶封闭需要注入的裂缝，注意要充分封闭好，在裂缝顶端预留观察口。
3.3.5、封口检查：对封闭裂缝进行检查，确保无漏气口，检查是否漏气，可沿封闭裂缝涂抹肥皂泡水，试通气看肥皂泡有无被吹起。有，则证明漏气需补涂封口胶；无，则证明密封良好可注胶。
3.3.6、配胶：将灌缝胶按出厂要求比率调配好，配胶尽量按用多少配多少，不多配以免浪费。
3.3.7、灌注：将调配好的胶体吸入灌注器内，将灌注器安装在底座上灌注，灌注时间一般为0.5~1小时，实际以灌注器内不跑胶，预留观察口出胶为准，如灌注器内胶体灌完需重新补胶灌注。
3.3.8、拆除灌注器、固化养护：注满后应及时拆除灌注器，底座用堵头堵住，静置24小时固化养护后方可拆除底座和封口部位。
3.3.9、粘贴碳纤维布拆除底座，用封口胶补平，并在混凝土表面粘贴碳纤维复合材料以起到封护增强作用。
此方法适用于0.1mm≤裂缝宽度≤1.5mm静止的独立裂缝、贯穿性裂缝以及蜂窝状局部缺陷的封闭和补强
3.4 压力注浆法 在一定时间内，以较高压力（以产品使用说明书确定）将修补裂缝用的注浆料压入裂缝腔内。
3.4.1、清理：详细检查、分析渗漏情况，确定灌浆孔位置及间距。清理干净需要施工的区域，凿除砼表面析出物，确保表面干净。
3.4.2、钻孔：使用电锤等钻孔工具沿裂缝两侧进行钻孔，钻头直径为14mm,钻孔角度宜≦45°，钻孔深度≦结构厚度的2/3，钻孔必须穿过裂缝。但不得将结构打穿（壁后灌浆除外）钻孔与裂缝间距≦1/2结构厚度。钻孔间距20cm~60cm.
3.4.3、埋嘴：在钻好的孔内安装灌浆嘴（又称之为止水针头），并用专用内六角扳手拧紧，使灌浆嘴周围与钻孔之间无空隙，不漏浆。
3.4.4、封缝：将裂缝表面用封口胶进行封闭处理，目的是在灌化学浆时不跑浆。
3.4.5、灌浆：使用高压灌浆机向灌浆孔内灌注化学灌浆料。立面灌浆顺序为由下向上；平面可从一端开始，单孔逐一连续进行。当相邻孔开始出浆后，保持压力3~5分钟，即可停止本孔灌浆，改注相邻灌浆孔。
3.4.6、拆嘴：灌浆完毕，确认化学浆液已固化即可去掉外露的灌浆嘴。清理干净已固化的溢漏出的灌浆液。
3.4.7、封口：用封口胶进行灌浆口的修补、封口处理。
3.4.8、粘贴碳纤维布：在混凝土表面粘贴碳纤维复合材料以起到封护增强作用。
此方法适用于处理大型结构贯穿性裂缝、大体积混凝土的蜂窝状严重缺陷以及深而蜿蜒的裂缝。
4．结论 混凝土裂缝的修复必须以结构可靠性鉴定结论为依据。通过现场调查和分析，对裂缝起因、属性和类别作出判断，并根据裂缝的发展程度、所处的位置与环境，对受检裂缝可能造成的危害作出鉴定。据此才能有针对地选择适用的修补方法进行防治。
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