混凝土結構裂縫危害及修補和加固補強措施

王金晶

0 引言

裂縫可以說是混凝土建筑物的“多發病”和“長發病”，而且隨著結構服役時間的增長，裂縫的數目和寬度有逐漸增大的趨勢。而產生裂縫的原因眾多，大致可劃分為荷載引起的裂縫、溫度變化引起的裂縫、收縮引起的裂縫、鋼筋銹蝕引起的裂縫、施工材料質量以及施工工藝引起的裂縫等。

1 裂縫的危害

裂縫的存在會導致其他病害的發生和發展，如滲漏溶蝕、環境水的侵蝕、凍融破壞的擴展及混凝土碳化和鋼筋銹蝕等，這些病害與裂縫形成惡性循環，對建筑物的耐久性產生較大的危害:

1)降低了混凝土耐腐蝕能力:混凝土裂縫的存在降低了混凝土的耐腐蝕能力，引起混凝土破壞。

2)加劇混凝土的碳化:混凝土裂縫的存在，使空氣中的CO2、水分以及氧氣極易滲透到混凝土內部，加速了混凝土碳化。

3)加快鋼筋腐蝕:混凝土的裂縫使混凝土對鋼筋的保護作用削弱，在裂縫部位加快了鋼筋銹蝕的速度;而鋼筋一旦銹蝕又將引起體積膨脹，使裂縫進一步擴展，對結構形成更大的危害。

4)影響結構物的強度和穩定性:混凝土裂縫輕則影響建筑物的外觀、正常使用和耐久性，對于嚴重的貫穿性裂縫則可能導致結構物的完全破壞。

2 裂縫修補及補強加固方法

2.1 裂縫修補方法

1)表面封縫法。

當裂縫較小(文獻要求小于0.2 mm)時，而且裂縫線細、條紋多時，可在裂縫表面上涂防護膜(分部分涂復和全部涂復兩種方法)，以提高其防水性及耐久性。通常使用彈性防水材料環氧樹脂漿液或水泥漿液進行封閉。當裂縫細而深時，宜用甲基丙稀酸脂或低粘度環氧漿液灌注。施工時先用鋼絲刷將混凝土表面打毛，清除表面污物及附著物，用水沖洗后令其充分干燥。之后，用塑狀樹脂或環氧膠泥充填混凝土表面氣孔，再用適當修補材料涂復裂縫部分。

2)鑿槽充填。

這是一種適合于修補較寬裂縫(0.5 mm以上)的方法。具體做法是沿裂縫處鑿開混凝土，并在該處充填修補材料。具體實施時又因鋼筋是否腐蝕而不同。當鋼筋未腐蝕時，沿裂縫處以大約10 mm的寬度將混凝土鑿成U形或V形槽，在開槽部位充填密閉材料(見圖1)，充填密閉材料可使用水泥砂漿、環氧砂漿等。如果裂縫下的鋼筋已經銹蝕，則開槽時務必開到鋼筋銹蝕位置，然后對鋼筋銹蝕部位除銹，之后，再清洗干凈并干燥，最后用充填材料充填，對銹蝕鋼筋的除銹工作一定要做到細致徹底，否則，修補失效，鋼筋銹蝕加劇。

3)灌漿。

在裂縫中注入環氧樹脂漿液、甲基丙稀酸漿液或水泥漿，旨在提高結構物的防水性和耐久性。適用于修補混凝土結構出現的裂縫，對于承載力不足引起的裂縫除采用本方法外，還采取補強加固措施。對于使用的灌漿材料要符合下列要求:a.漿液粘度小，可灌性好。b.漿液固化后收縮性小，抗滲性好。c.漿液固化后的抗壓、拉強度高，有較高的粘結強度。d.漿液固化時間可根據現場條件(溫度、濕度)調節，灌漿工藝簡單。e.漿液應為無毒或低毒材料。通常使用的漿液分為化學漿液和水泥漿液。化學漿液主要有環氧類和甲基丙稀酸類。在具體使用中，要根據不同工地情況在使用前進行試配，以保證可灌性，滿足設計、施工要求。水泥漿和水泥砂漿也應在使用前進行試配，并檢查其抗拉、壓、彎強度。化學漿料適用于裂縫寬度不小于0.3 mm的裂縫，當裂縫寬度大于1.0 mm時，可用微膨脹水泥漿液修補。對于大面積缺損、蜂窩、孔洞等，宜采用1∶2水泥砂漿或不低于C20的細石混凝土進行修補。

4)修補效果的檢查。

a.修補工程結束后，對以防水為目的的修補，則可通過檢驗已修補的裂縫是否存在漏水現象來確認。b.對于恢復耐久性為目的的修補，就不易確認修補效果。對于具體的工程，可使用壓入氣體檢漏法或在不影響使用性前提下，在灌漿部位采用小直徑取芯樣檢查法。

2.2 裂縫補強加固方法

裂縫的補強加固旨在恢復因開裂或開裂后鋼筋銹蝕截面積減小而降低的混凝土結構物的承載力。就目前而言，國內外常用的補強加固方法除上述灌漿加固外，還有加大截面加固法、外包鋼加固法、預應力加固法和增設桿件加固法四大類。

1)外包鋼加固法。將鋼板粘貼在混凝土表面，特別是受拉側表面，使之與原結構一體化，提高結構承載力的一種方法。外包鋼加固法根據施工工藝和鋼板與混凝土間粘連牢固度的不同又分為濕式外包鋼加固和干式外包鋼加固。外包鋼加固效果關鍵在于粘結劑的使用，因此要選擇可靠的粘結強度和抗拉、壓強度高、耐老化性好的粘結劑(如JGN結構膠等)。

2)加大截面加固法。在已有構件基礎上，補澆混凝土，以增強構件的承載力。在施工過程中，關鍵要處理好新、老混凝土接觸面的粘結，以確保二者協調工作，保持一體。

3)預應力加固法。借助于外加預應力減少構件中產生的拉應力的一種加固方法。它不但可以使裂縫閉合，還可以給結構施加壓應力，以增加結構物的承載力及剛度，減小裂縫寬度。

4)增設桿件加固法。在已有的梁、柱、板等處增設桿件來增強結構承載力或改變結構物的傳力路徑以增強其承載力的一種方法。在具體應用中應按被加固梁板在增設支點加固時是否有預加支承力的兩種情況考慮，對于有預加力時，支承預加力可視作外力計算。

3 結語

裂縫對結構的使用性能、耐久性能等均會產生一定的影響，針對結構中的裂縫發生、發展情況采用不同的修補加固方法，使結構達到預期的使用年限及功能要求。

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