框架梁裂縫形成和擴展的原因及其加固補強

孫穎 周潔

寶雞建安集團股份有限公司 721006

摘要：分析了某水泥廠機立窯框架梁裂縫產生和擴展的原因。對于垂直裂縫，主要是由于突然超載及施工期短、拆模早、養護不足、設備安裝影響等因素所造成；對于棗核形裂縫，主要是由混凝土初凝收縮及水灰比過大等方面影響所造成。介紹了裂縫控制及裂縫最大寬度的估算方法以及采用化學灌漿法加固補強框架梁的工藝和效果，并對該加固補強方法進行了評價。

關鍵詞：框架梁；垂直裂縫；棗核裂縫；化學灌漿；加固補強

一、工程概況

本工程結構形式為鋼筋混凝土框架結構，地面以上為五層框架結構，本次裂縫出現的位置是地下室人防工程中高低跨交界處某軸線的框架梁上工程的施工時間為2011 年的2 ～ 3 季度，并在2012 年的5 月份首次發現了裂縫的存在，截止到發現裂縫時，該建筑尚未投入使用且框架梁的強度和尺寸均滿足要求現場框架梁的尺寸為500 × 1 100（mm）（其他框架梁的尺寸主要為500 ×700（mm）和500 × 900（mm），框架梁頂標高為0.0 m，梁南北兩側的板頂標高分別為0.000 m 和- 1.050 m。

二、裂縫原因分析

1.框架梁上裂縫沒有明顯的產生在梁跨中底部或梁端支座負彎矩的規律性，因此判斷其原因不屬于受力不足，基本屬于收縮裂縫。

2.該軸線框架梁截面尺寸較大，混凝土用量較大，強度設計較高，早期水泥水化反應的水化熱大，其冷卻過程易出現收縮裂縫。

3.梁為桿件，軸線方向尺寸長，而存在約束垂直于軸線方向尺寸小，自由變形能力強，故當梁發生收縮變形時，易出現軸線方向的受拉破壞，其裂縫特征為豎向；截面中部拉應力最大，且鋼筋約束較小，故裂縫特征為中間寬兩邊窄。

4.該裂縫幾乎平行于框架梁的短邊，裂縫沿著場邊分段出現，中間相對較密，裂縫寬度大小不一，因此亦可能是由于在施工中后期或者是混凝土后期水化過程中產生的變形裂縫。

綜合以上原因，該軸線框架梁的裂縫不屬于受力不足，僅屬于收縮變形產生的裂縫，因此未對結構安全構成直接影響，但應該對出現裂縫的框架梁進行耐久性處理。

三、框架梁的化學灌漿加固補強

對框架梁出現的裂縫采取加固補強措施，主要方法有鋼衍片加固、鋼筋混凝土型套加固和化學灌漿法加固，加固補強不僅要有安全可靠性和經濟性，還要考慮其施工速度及不改變結構的外形。經分析對比，最后確定采用化學灌漿法進行加固處理。

1.化學灌漿的材料選用

考慮到加固補強的效果及施工速度，確定選用甲基丙烯酸酯（甲凝）作為灌注液主劑。其配合比有4種方法，編號為1～4，本工程選用3號配方，采用壓力為0.2～0.35 MPa手搖壓泵灌漿。

2.施工方法

裂縫面處理在裂縫兩側距裂縫邊各60 mm范圍內用鋼絲刷自上而下掃刷，用壓縮空氣吹凈縫隙內灰塵。

定位布嘴在對裂縫面進行處理后，一般在裂縫兩側各距裂縫300 mm左右處布設灌漿嘴，每側布置2個，并做好標志。對于梁跨中垂直裂縫下端縫中部（兩側應交錯布置）和上端縫各設1個，梁中部棗核型裂縫上下各1個。

封閉縫口安放灌注嘴在兩側距裂縫10 mm范圍內用環氧膠泥滿刮兩遍后，再粘貼100～140 mm寬的工業膠布，同時固定灌注嘴。

灌注甲凝漿液在未灌注甲凝漿液前，要對灌注嘴進行壓風試驗，將全部灌注嘴涂上肥皂水，當一個嘴壓入空氣，其他嘴口的肥皂水起泡氣流暢通后即可灌注，否則要進行返工處理。漿液用手搖壓泵灌注，或用黃油槍壓注。灌（壓）注時必須將輸漿管端部與注漿口套牢，防止滑稅，按自下而上的順序進行灌注。裂縫中部灌漿嘴灌漿配料按主劑[200 mL]配制，裂縫端部灌漿嘴按主劑[100 mL]配制，梁兩側裂縫也要同時灌注甲凝漿液.封孔當灌注嘴注滿后立即套上膠管，將灌注嘴敲下刮上閉縫膠泥。

安全措施施工時要用鋼筋做活動工作架，以保證足夠的剛度和穩定性，同時其護身圍欄應高于1.2m，用好“安全三保”，按安全操作規程施工。

3.對化學注漿加固補強法的評價

注漿加固補強工程歷時20 d，一次成功。從應用角度對該方法的評價如下：（1）甲基丙烯酸脂的粘度比水低得多，其表面張力為水張力的1/3，因此可灌性好，擴散能力強，在干燥條件下作為裂縫補縫時可首先選用。（2）力學強度比混凝土高，其抗壓強度和抗拉強度分別可達64.3 MPa和3.6MPa左右（3）設備簡單，施工方便，不受機械條件限制，使用黃油注入槍也可灌注。（4）一次配料量灌注時間應嚴格控制在20min內，灌注應由專人連續灌注，隨配隨灌，不可中斷。（5）所配甲凝漿液應將溫度控制在55℃時方可灌注，結束時溫度不低于45℃，能保證補縫質量。因此，補縫過程中吊運、灌注都要求迅速便捷。（6）甲凝材料費用較貴，原材料購置困難，應事先計算好用量，在購置時，余量應控制在10%～20%之內。

四、對裂縫的處理建議

1.框架梁的裂縫不屬于受力不足產生的裂縫，因此對裂縫的處理主要是為了恢復結構的防水性能和耐久性。

2.可以對產生裂縫的框架梁灌注環氧樹脂，并且在灌注后的表面涂抹砂漿保護層，以恢復結構的整體性防水性和耐久性。

3.可以采用灌漿法進行處理，主要是利用壓力設備將膠結材料壓入混凝土的裂縫中，膠結材料硬化后與混凝土形成一個整體，從而起到封堵補強的目的，常用的膠結材料有水泥漿環氧樹脂甲基丙烯酸酯聚氨酯等化學材料。

4.對處理后的混凝土裂縫要進行檢查確認其是否達到預先的修補效果，若無再次開裂無滲漏，則說明修補效果良好。

結束語

混凝土工程中裂縫是普遍存在的，但是裂縫的不同種類對結構安全性的影響也不盡相同，因此在施工過程中要嚴格執行規范的要求，尤其是當構件混凝土用量大時，應采取有效的措施來減少收縮裂縫的出現和發展，從而保證建筑物的安全、可靠。

參考文獻：

[1]侯治國 鋼筋混凝土結構冶金工業出版社 2011.3

[2]王鐵夢 建筑物的裂縫控制 上海科學技術出版社 2011.6

[3]程驍 土建注漿施工與效果檢測 同濟大學出版社 2012.1

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當完成了混凝土澆筑施工之后，需要依據工程設計的直徑進行開挖，并且還要穿過透水層。此外，對于人工挖空樁的護壁，應確保每挖一節之后就立即進行混凝土澆筑，然后振搗密實，此時應當將坍塌度控制在100mm以內，以確保人工挖孔樁的穩定性。

5 結語

總之，在選用民用建筑地基處理方法時，需要對其所涉及的多方面因素進行綜合的考慮，例如工程場地土質情況、地質條件、材料供應以及設計要求等。同時，在具體的施工過程中，還應在提高工程施工效率的同時，降低工程施工成本，在確保施工安全的前提下，合理選擇地基的處理方法，這就要求不斷優化現有的施工技術，為提高地基基礎與樁基礎施工質量與水平奠定基礎。

參考文獻：

[1]劉征.談民用建筑地基基礎和樁基礎的施工技術[J].民營科技，2013，（01）：222-222.

[2]秦壯.淺析我國民用建筑地基基礎和樁基礎施工技術[J].城市建設理論研究：電子版，2013，（36）：56-58.