浅谈建筑施工中混凝土裂缝处理方案及建议

  分析了某水池工程混凝土结构裂缝产生的原因,通过采用化学灌浆的方法修补裂缝和用玻璃纤维布进行补强,最终取得良好的效果。据此出防止发生类似质量事故的合理化建议,对类似薄壁结构工程可以起到借鉴作用。
  关键词玻璃纤维;薄壁结构;裂缝;化学灌浆
  Abstract This paper analyzes the causes of cracks in the concrete structure in a pool project, through the use of chemical grouting method to repair cracks and glass fiber cloth reinforcement, and ultimately to achieve good results. Put forward rationalization proposals to prevent the occurrence of similar quality accident, can play a reference for similar thin-walled structural engineering.
  Keywords glass fiber; thin-walled structures; cracks; chemical grouting中图分类号 TU7 文献标识码A文章编号
  
  1 工程概况
   某工程设计一水池长3 m ,宽25 m ,高416m ,埋入地下1m。池壁316 m 以上外露于大气之中,本工程采用现浇钢筋混凝土结构,混凝土设计强度等级为C3 ,池壁混凝土厚度4 mm , 底板混凝土厚度5 mm , 水平构造配筋Φ12 @15。水池分2 次浇筑,第1 次浇筑至底板上15 mm处,第2 次浇筑池壁至顶。
  
  2 裂缝开展情况及其产生的原因分析
  水池第1、2 段池壁浇筑完成,拆模后第7 天发现池壁有不同程度的裂缝,用塞尺、刻度放大镜钢尺和皮尺进行测量,并绘制裂缝分布图,裂缝大部分为竖向裂缝,裂缝上窄下宽,并呈向上延伸状态,裂缝宽度11~114 mm。核实设计图纸情况池壁厚及配筋均满足使用荷载求,构造也符合规定。从混凝土外观检查,无蜂窝麻面现象,振捣是密实的。水池处于岩层地层,因此,不均匀沉降产生裂缝的可能性不大,从裂缝产生情况看,应属温度收缩应力和混凝土干缩变形应力引起的。
   未设伸缩缝,池壁长度分别为25 m 和3 m ,根据《混凝土结构设计规范》(GB51222) 之规定“对挡土墙,地下室墙壁等结构,当结构处于室内或土中时的现浇式结构,其伸缩缝最大间距为3 m”,但规范同时规定“伸缩缝间距应考虑施工条件的影响,必时(如材料收缩较大或室内结构因施工外露时间较长) 宜适当减小伸缩缝间距”1 。结合本工程采用商品混凝土,且池壁混凝土浇筑完毕后一直未予以回填,外露时间长等特点,伸缩缝最大间距取2 m 为合适。显然,设计时不考虑设置伸缩缝是不合适的,这导致混凝土累计收缩量在结构薄弱或结构荷载裂缝处骤然累加,这一现象最终导致裂缝长度不断延伸和宽度不断加大。
   此工程池壁混凝土采用泵送商品混凝土,每立方米混凝土水泥用量达391 kg ,水化热较高,混凝土覆盖浇水养护未到位,混凝土表面与内部温差较大,造成混凝土表面应力较大,而混凝土早期抗拉强度不高,于是引起池壁出现收缩裂缝。在施工中先浇筑底板,在底板达到一定强度后,再进行池壁的施工。
   底板受地温影响,温差变化相对较小,而池壁混凝土浇筑后由于水化作用,温差变化相对较底板温差变化大,因而池壁的冷缩量大于底板的冷缩量,大于部分受到底
  板的约束,此时在池壁中产生拉应力,在底板中产生压应力。
   每立方米混凝土水泥用量较高,水灰比WPC = 165 (偏大) ,现场实测坍落度为16 mm(偏高) ,再加上养护不周,这些都是造成混凝土硬化收缩变形过大的原因,而先浇的底板刚度大,且混凝土已趋于稳定,必然对池壁混凝土的收缩变形产生约束,从而在池壁混凝土内部产生拉应力。
   在硬化收缩应力和温度收缩应力叠加作用下,在池壁中产生拉应力,当拉应力超过混凝土的抗拉强度极限时,就会在应力最大的地方出现贯穿性的裂缝,这种裂缝在靠近约束力(基础) 的地方较大,而上部则较小。据文献2 分析,钢筋混凝土收缩值一般为115 ‰~12 ‰,且收缩发展规律为早期快、后期慢。
  
  3 裂缝处理方案
  裂缝处理方法视裂缝宽度、深度不同而采取压力灌浆和表面封闭法两种。对于宽度较大( ≥12 mm) 且内外贯穿的裂缝采用压力灌浆法,反之,用表面涂抹法。由于篇幅关系,本文仅介绍压力灌浆法的有关施工点。
  3. 1 施工准备
  a) 基层处理裂缝处应凿除松动的混凝土和浮浆,并沿裂缝走向凿“V”字形槽(槽深5 mm ,宽5 mm) ,然后清理裂缝,油污用丙酮擦洗干净。
  b) 布设灌浆嘴沿裂缝在池壁两面交错每隔6 mm 布一个灌浆嘴,其埋入墙体深度稍大于5 mm ,以“V”字槽嵌缝不堵塞孔口为宜,见图1 所示,如表面潮湿,应用吹风机吹干,干燥后先于“V”字槽面涂一层环氧树脂浆液(配合比见表1) ,厚1~2 mm ,以增强界面粘合力,待初凝时再用环氧胶泥(配合比见表2) 嵌填,填满“V”字槽,然后表面抹光。
  
  图1 灌浆嘴埋设示意
  1 —灌浆嘴;2 —环氧胶泥;3 —环氧树脂浆液;4 —裂缝
  表1 环氧树脂浆液配合比( 重量比)
  
  表2 环氧胶泥配合比( 重量比)
  
  c) 压水压溶剂通风试验埋嘴封缝结束后,需进行压气通风试验,以检查封缝是否有效,了解裂缝和各灌浆孔之间是否通畅,否则需重新封缝或埋设灌浆嘴,直至完全满足求方可灌浆。试验可按每条缝为单元进行,沿缝涂一层肥皂水,当某孔压气时,其余各孔的阀门全部敞开,在发现有孔串通时,即将此孔关闭,发现一个,关闭一个,直至所有的孔都关闭后,再持续一段时间,检查封缝表面和灌浆孔周围有无冒泡现象,并作记录,试验的压力应以设计的灌浆压力为准。
  3.2压力灌浆
  经过试验检查后,认为封缝质量良好,无渗漏现象,即可配制浆液(配合比见表1) ,准备灌浆前,应将同一灌浆单元的所有灌浆孔全部打开,用压缩空气将缝内的积水尽量吹干净,争取达到干燥或无水状态。自下而上连续压浆,内外灌浆口同时进行。每个灌浆孔分两个阶段进行,第一阶段采用13MPa 的压力将大的空洞和孔隙填满; 第二阶段采用15 MPa的压力再灌满缝隙,求两阶段连续进行,以避免浆液凝固而导致阻塞。当排气管(即上排灌浆嘴) 溢出浆液时,即用木栓堵塞,然后,灌浆嘴保持恒压15 个大气压5 min 左右,此时,该点灌浆宣告结束,转而进行下一灌浆孔。同一条裂缝的灌浆工作必须连续进行,一气呵成。
  3.3修整缝面
  4 d 后,去掉灌浆嘴,用环氧胶泥封灌浆孔。
  3.4裂缝处的结构补强
  为弥补宽度大且内外贯穿裂缝处的结构强度,高该处结构的整体性和耐久性,待灌浆结束1 d 左右后在裂缝处粘贴玻璃丝布,其施工点如下先凿除松动的混凝土和浮浆,清洁、干燥后均匀涂刷环氧树脂浆液打底料,求涂层厚薄均匀,凹陷不平处用腻子料修补填平,自然固化后粘贴玻璃丝布(非石蜡型) 1 层,然后再涂2 层环氧树脂浆液,详见图2 所示。
  
  图2 裂缝的补强示意
  1 —环氧树脂;2 —玻璃丝布;3 —裂缝
  裂缝处理结束后,池壁结构经后期蓄水试验和裂缝观察,裂缝处未见渗漏水,说明裂缝发展已趋稳定,同时也说明裂缝处理方案是成功的。
  4 结语与建议
  水池结构(或类似薄壁结构) 具有两个特点一是水池通常采用分次浇筑的施工方法,先浇筑底板,后浇筑池壁,这使得池壁受到混凝土底板的极大约束力,且约束难以改善;另一个是池壁竖向养护困难,且暴露于大气中,干缩、冷缩较大,由于以上两点,水池壁易产生拉应力,再加上水池蓄水后对池壁产生的拉应力,很容易导致裂缝出现。因此,在施工中对水池结构的防裂问题应引起足够重视,施工和设计时,如从以下几个方面考虑,可降低裂缝产生的可能性
  a) 建立商品混凝土的配比审核制度,商品混凝土一般水泥用量多、水灰比大、坍落度大且施工浇筑速度快,因而混凝土的收缩较大,故在施工之前,参与工程建设的各方应严格审核其配比;
   b) 采用补偿收缩混凝土,在混凝土中加入微膨胀剂,使混凝土的收缩得到部分自行补偿,加缓凝剂和减水剂以降低水灰比,适量掺粉煤灰以减少水泥用量,以减少混凝土的干缩,降低其收缩应力;
  c) 重视混凝土养护,混凝土养护的好坏将直接影响混凝土的收缩速率和总量,对池壁采取薄膜养护,减少蒸发量,池壁混凝土浇筑之前,对底板混凝土采取覆盖保温的措施,且进行洒水湿润,高湿度,降低底板与池壁的初始温差和湿差;
  d) 这类薄而长的结构对温度、湿度变化较敏感,且实际施工中很难做到墙壁完成后立即回填土和完成顶盖,因此设计时,此类结构不应按埋入土中或室内结构考虑,其最大伸缩缝间距应取2m。
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