某工程地下室混凝土结构裂缝加固处理分析.pdf

安徽建筑中图分类号：TU753.8文献标识码：A文章编号：1007-7359（2023）5-0058-03DOI:10.16330/ki.1007-7359.2023.5.0190引言在建筑施工过程中，主体结构性能是衡量建筑功能最重要的指标，而混凝土构件通常是构成建筑结构的主体构件。工程施工过程中，混凝土结构除了常见的蜂窝麻面等一般外观质量缺陷外，有时也会产生混凝土结构裂缝及露筋等，直接影响结构性能和使用功能的严重质量缺陷，其中混凝土结构裂缝产生的主要原因有材料收缩、温度变化、施工振捣抹压、养护措施不到位和施工管理缺位等。笔者结合某工程地下室结构实际情况，根据混凝土结构裂缝分布及特征对裂缝进行成因分析，制定合理的加固处理方案，并对加固材料和加固施工要点进行充分阐述。1施工概况某工程地下室采用泵送商品混凝土，地下室底板、外墙、核心筒范围外柱及消防水池均采用C40P8混凝土，地下室核心筒区域内剪力墙、柱采用C60混凝土，地下室负一层梁板采用C30混凝土，地下室顶梁板采用 C30P8 混凝土。商品混凝土采用P.O42.5级水泥、中砂、粒径531.5mm级配碎石，掺加级粉煤灰、聚羧酸减水剂、UEA防水剂，塌落度要求16030mm。负 二 层 结 构 混 凝 土 浇 筑 日 期 为2021年9月3日，墙柱模板于2021年9月5日拆模，顶梁板模板于2021年9月24 日拆模，外墙洒水养护周期 3 天，于2021 年 9 月 4 日堆放钢管及墙柱筋荷载；负一层结构混凝土浇筑日期为2021年 9 月 23 日，墙柱模板于 2021 年 9 月25日拆模，顶梁板模板于2021年10月14 日拆模，外墙洒水养护周期 5 天，于2021年9月25日堆放钢管及墙柱筋荷载。2裂缝分布及特征外墙裂缝于拆模后发现，具体裂缝分布及数量见图1和表1。其中地下室部分最早出现且裂缝数量最多，经现场目测统计裂缝表观特征如下：裂缝走向基本沿墙身竖向分布；多数裂缝均匀分布在外剪力墙墙中部位，墙跨中部位裂缝平均间距约为 1.21.5m，拐角墙、后浇带及暗柱处无明显裂缝，第一条裂缝基本上距离暗柱边缘约0.10.3m；裂缝长度起始从距地面600mm终止于板底面约200mm，全长2.6m左右；裂缝宽度经实测，大部分在 0.100.20mm 之间，局部裂缝超过0.30mm（表1），少量裂缝贯通外墙；不同标号混凝土等级处剪力墙（消防水池与核心筒剪力墙交界处）存在少量几道裂缝。裂缝发现后已及时安排沿裂缝骑缝处打薄灰饼观测裂缝开展情况，同时安排对具有代表性的构件进行实体裂缝检测，且现场钻芯取样（梁取芯3组，剪力墙取芯3组）验证，多数裂缝未见明显发展，已基本上趋于稳定。表1混凝土机构裂缝实测统计表序号12345实测裂缝宽度范围00.10）mm0.100.20）mm0.200.30）mm0.3mm及贯通性合计实测数量（个）833171775582所占比例14.26%54.47%30.41%0.86%/3裂缝成因分析在实际施工过程中，受混凝土自身配比及环境影响，产生裂缝的原因往往是多方面及多因素共同作用的结果。从商品混凝土原材、施工过程、设计角度认真初步分析裂缝产生原因，认为本次裂缝是混凝土硬化过程中产生的收缩性裂缝。混凝土收缩通过结构检测结果及现场实际出现的裂缝特点，该项目地下室出现的混凝土裂缝大部分都是收缩裂缝，其出现的主要原因大概率是水泥使用较多和骨料配比不当、过细导致的。温差过大从该项目混凝土浇筑时间考虑，地下室混凝土浇筑在夏末秋初，昼夜温差较大，综合出现裂缝的表面特点判定出现的收缩裂缝可能由昼夜温差和温度突变导致的。混凝土施工质量差综合常见混凝土质量缺陷的原因，混凝土配比和所使用的骨料、水泥、外加剂，以及其产品合格情况和用量，都有可能导致混凝土结构裂缝，甚至更严重的质量缺陷问题。同时由于该项目地下室混凝土结构用量大、浇筑时间长、养护要求高，在原本昼夜温差较大的情况下，如养护不当，更易导致混凝土的收缩程度加大从而出现裂缝。此外，鉴于地下室面积大，所采用的泵送混凝土坍落度加大，一定程度上增大了混凝土出现裂缝的可能性。地下室外墙长期暴露该项目地下室外墙东区变形带长而某工程地下室混凝土结构裂缝加固处理分析朱章（合肥工投工业科技发展有限公司，安徽合肥230001）摘要：文章结合某工程地下室结构实际情况，根据混凝土结构裂缝分布及特征对裂缝进行成因分析，制定合理的加固处理方案，并对加固材料和加固施工要点进行阐述。关键词：混凝土结构裂缝；成因分析；加固处理方案；加固施工要点作者简介：朱章（1966-），男，安徽怀宁人，毕业于安徽建筑工业学院工业与民用建筑专业，高级工程师。专业方向：建筑工程项目管理。图1外墙测点位置示意图施工技术研究与应用58安徽建筑疏、西区变形带短而密，东区地库裂缝较西区裂缝相对密集一些。通常情况厚度较小且长度较大的结构形式受环境温度和湿度影响较大，并且温度收缩应力加大了混凝土收缩影响，同时鉴于项目体量原因及回填压实度要求，外墙位置分层进行土方回填，不均衡的土方侧压力使得外墙受力不均。4裂缝加固处理方案4.1裂缝处理方法综合考虑混凝土裂缝对结构耐久性的影响，根据本工程特点及类似工程施工经验，本工程在裂缝的形态、尺寸和数量均已稳定的情况，针对不同裂缝宽度，按以下方法处理。表面缝补法：针对出现混凝土表面 的 细 微 收 缩 性 裂 缝（裂 缝 的 宽 度0.1mm0.3mm 且非贯穿性裂缝）和网状裂纹，针对裂缝宽度 0.1mm采用抗裂砂浆进行封闭处理；针对裂缝宽度0.1mm0.3mm采用切V槽灌改性环氧树脂补强裂缝通道，沿缝切割成13cm宽、12cm深的V型槽灌胶。注射法：针对混凝土裂缝宽度大于 0.3mm 的静止单独裂缝或者是贯穿性的混凝土裂缝，在规定的时间内将改性环氧胶液注浆料通过注浆机注入进裂缝间隙内，并在其表面粘贴纤维复合材封闭其表面。在注浆过程中注浆量和注浆压力都应该严格控制，防止出现注浆量不足、压力过小影响加固效果或者注浆压力过大导致裂缝扩展的情况。4.2裂缝修补施工措施混凝土裂缝修补作业施工具有一定的专业性，需要专业的作业人员严格按照方案交底进行施工，过程中加强质量控制，施工完成后验收并落实跟踪监测直至稳定。4.3加固材料选用宽度不大于 0.1mm 并且发展稳定的混凝土缝隙采用抗裂砂浆后表面修补封闭处理；裂缝宽度0.1mm0.3mm且非贯穿性的采用切V槽灌缝胶，低粘度灌封胶采用A/B组分，并按照2:1充分拌和。由于这种材料的粘度较低，柔韧性和渗透性能优异，材料的固化时间非常短而且在材料固化后不会进一步收缩，性能稳定。对于裂缝宽度 大于 0.3mm 的静止独立裂缝或贯穿性的情况采用注胶与碳纤维结合的方式。注胶材料为低粘度灌封胶，封口材料为结构修补胶，其性能指标见表3。通过使用配套的树脂胶将碳纤维布粘贴在混凝土结构上，在混凝土表面形成一层额外的受力层和保护层，可以增加混凝土结构的物理性能和抗震性能，在抗拉和抗弯曲性能方面都会表现出更优异的性能。同时这一个混凝土表面的附加层会增加混凝土耐候性能，使得混凝土在外界环境特别是不良环境中表现出更加稳定和优异的性能。另外由于所使用的材料本身具有质量小、柔性好等特点，施工难度较低，同时不会给混凝土结构增加较多的附加重量。该工程采用人工粘贴200mm宽、300g的碳纤维布和配套A级树脂专用胶粘剂。5加固方案施工要点控制5.1裂缝防水补强施工方法在进行补强施工作业之前，首先应对有防渗漏要求部位的外墙顶板进行清理，不可以出现潮湿或不平整情况，特别是裂缝修补处必须封堵密实、平整。选择具有多年施工经验的专业施工队伍，在签订施工合同后施工。在方案确定后，首先对作业人员进行交底培训和教育，使其充分熟悉技术要求和控制难点，特别是细部处理和工序控制。施工管理人员和质量管理人员应结合图纸和方案，落实细节、跟进控制。对所使用的材料必须是经过报验合格的产品，其性能满足方案和规范要求，同时要严格控制使用数量。施工工艺流程：基层清理节点、裂缝修补处附加增强处理（一遍涂料一遍表2具体性能指标性能项目柔韧性抗压强度抗弯强度钢对钢拉伸抗剪强度钢对湿态混凝土正拉粘结强度性能指标好50MPa30MPa，且不得呈碎裂破坏15MPa1.8MPa，且为混凝土内聚破坏性能项目耐腐蚀性抗拉强度耐 湿 热 老 化 性 能（90d）钢对干态混凝土正拉粘结强度/性能指标好25MPa18Mpa2.5MPa，且为混凝土内聚破坏/表3封口胶性能指标性能项目抗压强度抗拉强度抗弯强度性能指标50MPa30MPa40MPa，且不得呈碎裂状破坏性能项目耐腐蚀性钢对干态混凝土正拉粘结强度钢对湿态混凝土正拉粘结强度性能指标好2.5MPa，且 为 混 凝土内聚破坏1.8MPa，且 为 混 凝土内聚破坏表4碳纤维布性能指标性能项目柔韧性抗拉强度抗弯强度纤维复合材料与基材正拉粘结强度性能指标好3400MPa700MPa2.5MPa，且为混凝土内聚破坏性能项目耐腐蚀性受拉弹性模量层间剪切强度伸长率性能指标好2.3105MPa45MPa1.6%表5A级碳纤维胶性能指标性能项目抗拉强度抗压强度耐 湿 热 老 化 性 能（90d）耐长期应力作用能力（210d）性能指标38MPa70MPa12抗剪强度和蠕变变形量满足规范要求性能项目受拉弹性模量抗弯强度钢对钢拉伸抗剪强度伸长率性能指标2.4103MPa50MPa，且不得呈碎裂状破坏14MPa1.5%施工技术研究与应用59安徽建筑卷材加强层）1.5厚大面柔性复合防水涂料施工2.0厚自粘防水卷材铺贴节点收口收边附加保护层（见防水专项施工方案）。修补作业开始的前提条件就是对所施工区域进行清理工作，基层表面的垃圾应清理干净并将水分处理干净，对于粗糙不平部分进行处理至平整，确保有干净整洁并且干燥的界面。对于阴阳角以及混凝土裂缝缝隙处，需要加强细化清理。5.2裂缝修补施工方法5.2.1切V槽灌胶沿混凝土裂缝用切割机切割 12cm深度的V型口，再用吹风机将裂缝吹干净，然后灌入环氧树脂胶，以保证裂缝封闭，不让水分和空气进入氧化钢筋从而导致其生锈。灌浆完成后沿骑缝中线在其表面粘贴碳纤维布起封闭加强作用。5.2.2低压力注胶+碳纤维封闭基层表面清理布置灌浆设备试压灌浆处理收口处理并检验清理裂缝在裂缝缝隙清理干净的基础上，顺着缝隙方向和深度凿除混凝土裂缝表面的混凝土，凿除深度要外露出内部混凝土，凿成的缝隙成V字型槽，深度和宽度控制在12cm为宜，凿成面应达到凿毛效果；对缝隙处凿至预定效果后，使用吹风设备清理过程中产生的灰尘和碎石，保持处理面表面干净。布置灌浆设备在缝隙表面处理干净后，在 V型槽布置灌浆设备，沿着裂缝方向使用专用胶埋设布置灌浆嘴，灌浆嘴间距控制在3540cm为宜，对于宽度较大的缝隙可适当增加布置间距，对所有缝隙都需要布置至少一个灌浆孔和一个排气口。灌浆设备布置后，需要完全封闭所需处理缝隙，封闭处理应完整连续，防止注浆过程中跑浆漏浆，并且封闭材料应满足规范和使用要求。灌环氧树脂胶灌胶材料。对于所使用的环氧树脂灌胶应在进场时检查产品合格证书和实验报告，然后根据产品说明书所要求的配合比进行配置，该项目所选用的灌胶为双组份材料，按照 1:2 的配比现场配置。首先将两个组分的材料混合在一起，使用搅拌器充分搅拌均匀，因为灌浆胶自身性能影响，新配置的灌胶最好在2h内使用完毕，所以每次配置的灌浆胶需要根据项目实际情况严格控制数量，不宜过多造成浪费。灌胶施工。正式开始灌胶前，首先清理所需灌胶管道，在管道通畅的前提下，打开全部灌浆嘴的上阀门，使用高压缩空气对管道进行鼓吹并清理干净。压缩空气的压力不宜过大，否则会有导致缝隙扩展或密封失效的风险。灌浆顺序应该沿着自上向下的顺序，从缝隙的一端向另外一端逐步灌胶。在灌浆施工过程中要时刻关注灌浆压力，灌浆压力不宜过大或过小，尤其注意突变情况，增压或降压过程均应逐步进行，压力突变会直接导致缝隙扩展或影响灌浆效果。施工关键技术措施在实际施工过程中，缝隙密封情况直接影响整个灌胶效果。在对缝隙清理干净的基础上，缝隙两侧应清理打磨出至少 5cm 以上的干