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建築結構裂縫灌漿補強加固技術
 

1. 建築結構裂縫灌漿補強加固概述

1.1 裂縫類型劃分

混凝土結構的裂縫,按其成因可分為結構性裂縫和非結構性裂縫,按其表現形式可劃分為靜止裂縫、活動裂縫和尚在發展的裂縫。

1)結構性裂縫:由外荷載引起的裂縫,其分布及寬度與外荷載有關。這種裂縫出現,預示著結構承載力可能不足或者存在其它嚴重問題。

2)非結構性裂縫:由變形引起的裂縫,如溫度變化、混凝土收縮等因素引起的裂縫。這種裂縫對橋梁的承載能力影響較小。

3)靜止裂縫:形態、尺寸和數量已穩定不再發展的裂縫。

4)活動裂縫:寬度在現有環境和工作條件下始終不能穩定、易隨著結構構件的受力、變形或環境溫度、濕度變化而時張、時閉的裂縫。

5)尚在發展的裂縫:長度、寬度和數量尚在發展,但經曆一段時間後發展將會終止的裂縫。

1.2 裂縫形態檢測:一般以裂縫兩端的實際走向長度定為裂縫長度,可用鋼尺丈量檢測。

1.2.2 裂縫寬度檢測:一般以裂縫最寬處的尺寸作為裂縫寬度,可用鋼尺、裂縫卡、裂縫讀數放大鏡逐條測量。

1.2.3 裂縫深度檢測:一般以構件表麵至構件未裂部位的距離尺寸作為裂縫深度,可由鑽芯取樣法、超聲波法(含地質雷達法)和灌注彩色液體法進行檢測。

1.2.4 裂縫發展檢測:混凝土結構裂縫的發展,通過檢測裂縫的數量增加,裂縫長度、寬度和深度的增大,確定裂縫的發展。

1.3 裂縫成因分析

內因:混凝土結構、構件材料質量缺陷,截麵尺寸不足、設計、施工、養護失誤等。

外因:結構超載、位移約束、溫度、收縮、徐變影響、災害損壞影響等。

注意:混凝土結構、構件因承載力不足而產生的裂縫,開裂隻是結構、構件承載力下降的一種表麵征兆和構造性的反應,並非導致其承載力下降的實質性原因,故不可能通過單純的裂縫修補來恢複其承載功能。

1.4 裂縫修補作用

1)抵禦誘發鋼筋鏽蝕的介質侵入,延長結構使用壽命;

2)通過對混凝土補強保持結構、構件的完整性;

3)恢複結構的使用功能,提高其防水、防滲能力;


4)消除裂縫對人們形成的心理壓力;

5)改善結構外觀。

1.5 裂縫修補技術規範

1)國家標準《混凝土結構加固設計規範》(GB 503672006);

2)行業推薦性標準《公路橋梁加固設計規範》(JTG/T J222008 );

3)行業推薦性標準《公路橋梁加固施工技術規範》(JTG/T J232008 );

2. 裂縫補強加固技術

2.1 裂縫補強加固原則

2.1.1 規範原則

(1)可靠性鑒定確認必須修補的裂縫,應根據裂縫的種類進行修補設計,確定修補材料、修補方法和時間。

2)混凝土結構因承載力不足引起的裂縫,除按規範規定的適用修補方法進行修補外,還應采用適當的加固方法對結構進行補強和加固。

2.1.2 技術原則

——靜止裂縫

1)可即時進行修補;

2)依據裂縫粗細和幹濕環境選擇修補材料和修補方法。

——活動裂縫

1)修補時,應先消除其成因,並觀察一段時間,確認已穩定後,再按靜止裂縫的處理方法進行修補;

2)對於不能完全消除成因的裂縫,但確認對結構、構件的安全性不構成危害時,可使用具有彈性和柔韌性的材料進行修補。

——尚在發展的裂縫

1)不可即時進行修補;

2)應待裂縫停止發展後再進行適應方法的修補或加固。

2.2 裂縫修補方法

1)規範規定且工程常用的4種裂縫修補方法如表2.2所示。

2)根據工程需要,4種裂縫修補方法可組合使用,以求達到最好的修補效果。

2.2 混凝土結構裂縫修補方法一覽表

方 法

名 稱

方法適用條件

表麵封閉

修補法

利用混凝土表層微細獨立裂縫或網狀裂紋的毛細作用吸收低粘度且具有良好滲透性的裂縫封閉修補膠液封閉裂縫通道,提高結構的耐久性。對有防滲要求的結構部位,還應在裂縫表麵粘貼玻璃纖維布(GF布)或碳纖維布(CF布)以增強封護作用。

裂縫寬度w0.15mm

灌縫膠注射

修補法

以一定的壓力將低粘度、高強度的高分子聚合物裂縫灌縫膠注射入裂縫內,膠液固化後將開裂兩側的混凝土連接成結構整體;膠液還能進一步滲透到裂縫周圍的混凝土毛細縫隙中,形成較寬的加固帶,並能沿著鋼筋走向滲透,保護鋼筋和增加鋼筋與混凝土的粘合力,起到對裂縫修複並對結構局部增強並提高耐久性的作用。

0.1mm w 1.5mm的靜止型獨立裂縫、貫穿性裂縫以及蜂窩狀混凝土局部缺陷的補強和封閉

壓力注漿

修補法

在一定的時間內,以較高的壓力將修補裂縫的超細無收縮水泥注漿料、改性聚合物水泥注漿料及不回縮微膨脹水泥注漿料壓入裂縫腔內,填實混凝土結構裂縫空間形成結構整體。

w 0.15mm的靜止型裂縫、大型結構的貫穿性裂縫、大體積混凝土的蜂窩狀嚴重缺陷以及深而蜿蜒的裂縫

填充密封

修補法

在構件表麵沿裂縫走向騎縫鑿出或切出槽深和槽寬分別≮20mm15mmU型溝槽,然後用改性環氧樹脂或彈性填縫材料充填,並粘貼GF布或CF布封閉其表麵;當為活動裂縫時,槽寬按15mm5 w max確定。

w 0.5mm的活動裂縫和靜止裂縫


2.3 裂縫修補材料

2.3.1  JGN804改性環氧樹脂灌縫膠

(1)性能特點:

l  粘度很低、滲透力強,能注入0.1mm寬的微裂縫。

l  ·抗老化、耐介質(酸、堿、水)性能好。

l  ·不含揮發性溶劑、硬化時不收縮。

l  ·固化後韌性和抗衝擊能力優異。

(2)性能指標

GB/T50728-2011《工程結構加固材料安全性簽定技術規範》Ⅰ類A級膠

檢驗項目

性能指標

膠體性能

抗拉強度(MPa)

25

受拉彈性模量(MPa)

1.50×103

伸長率(%

1.7

抗彎強度(MPa)

30,且不得呈破裂狀破壞

抗壓強度(MPa)

50

無約束線性收縮率(%

0.3

粘結能力

鋼對鋼拉伸抗剪強度標準值(MPa)

15

鋼對鋼對接抗拉強度(MPa)

20

鋼對幹態混凝土正拉粘結強度(MPa)

2.5,且為混凝土內聚破壞

鋼對濕態混凝土正拉粘結強度(MPa)

1.8,且為混凝土內聚破壞



















2.3.2 CGM聚合物水泥柱醬料

(1)裂縫修補的CGM聚合物水泥注漿料的性能指標如下:

聚合物水泥注漿料的性能指標

序號

檢驗項目

性能指標

1

豎向膨脹率(%

3h

0.10

4h3h之差值

0.020

2

流動度(mm)

初始值

380

30min保留值(%

90

3

抗壓強度(MPa)

3d

25

7d

35

28d

55

4

抗折強度(MPa)

7d

5

28d

8

5

劈裂抗拉強度(MPa

7d

3

28d

4

6

泌水率(%

0

7

與混凝土的正拉粘結強度(MPa)

28d

1.5,且為混凝土內聚破壞


(2)CGM聚合物水泥注漿料是一種以高強度水泥、聚羧酸類超塑化劑、多元礦物質材料為主要改性組分的水泥基灌漿材料,具有流動性好、微膨脹、有一定韌性、與混凝土粘結力強、防腐耐久的特點,適用於混凝土結構裂縫寬度大於3mm以上裂縫的灌注修補及外包鋼加固等。

2.3.3 改性環氧樹脂封縫膠

檢測項目

技術要求

檢測結果

粘結力

鋼對鋼拉伸抗剪強度

15MPa

15.8MPa

鋼對C45混凝土

正拉粘結強度

2.5MPa,且為混凝土內聚破壞

2.8MPa,混凝土內聚破壞

不會發物含量,%

99

99.2


2.3.4 活動裂縫修補材料

1)主要采用無流動性的有機矽酮、聚硫橡膠、改性丙烯酸酯、聚氨酯等柔性的嵌縫密封膠類修補材料。

2)活動裂縫修補材料還可用於混凝土與其它材料接縫界麵幹脆性裂隙的封堵。

2.3.5 潮濕環境裂縫修補材料

1)含水率>8%的混凝土構件,裂縫修補材料應選用JGN804改性環氧樹脂灌縫膠(水下固化型)、灌縫膠(水中固化型)

2)含水率>8%的混凝土構件,有條件幹燥使其含水率下降時,可選用一般的通用型JGN804改性環氧樹脂灌縫膠和封縫膠。

2.4  裂縫修補施工技術

2.4.1 裂縫表麵封閉施工技術

2.4.1.1 塗刷樹脂膠液表麵封閉施工技術

1)先對裂縫封閉範圍的混凝土表麵采用手提砂輪機打磨除去表層汙漬,打磨範圍應超出裂縫四周各200mm,打磨至露出混凝土新麵,經檢查合格後,再用吹風機或空壓機吹風清潔,並用丙酮塗刷或擦拭進一步清潔裂縫封閉範圍的混凝土表麵。

2)按照設甲∶乙=31的質量比配兌環氧樹脂封縫膠,用毛刷或膠輥粘膠塗刷於要求裂縫封閉的混凝土表麵。封縫膠應分兩次縱橫向塗刷,後次縱向(或橫向)塗刷應在前次橫向(或縱向)塗刷膠液成膜並指觸幹燥時進行。每次塗刷應細密重迭和均勻,保證塗刷膠液不流淌或流淌後應即時補刷,膠液固化後膠膜均勻、密實封閉裂縫。

2.4.1.2 刮塗JGN806改性環氧樹脂修補膠表麵封閉施工技術

1)先對裂縫封閉範圍的混凝土表麵打磨除去表層汙漬,打磨範圍應超出裂縫四周各200mm,打磨至露出混凝土新麵為止,然後吹風清潔和用丙酮擦拭清潔幹淨混凝土表麵。

2)按照AB=31的質量比設計要求配製JGN806改性環氧樹脂修補膠,每次配兌的膠泥數


量以1小時內能刮塗施工完畢為宜,配好的修補膠的黏稠度,應既便於施工,又能保證工程質量。

3)采用灰刀和刮板將修補膠拌和均勻、密實地刮塗和抹壓在裂縫封閉範圍的混凝土表麵,修補膠應縱橫向刮塗和反複抹壓,刮塗、抹壓次數不小於3次;第一次刮塗、抹壓的方向應垂直於裂縫走向,使盡可能多的膠泥抹壓進入裂縫內部,並與混凝土粘接牢固;修補膠固化(硬化)後膜層應密實和均勻,無裂縫和孔洞。

4)封縫膠泥硬化後,構件表麵應打磨平順。

2.4.2 裂縫壓注灌縫膠修複施工技術

1)騎縫打磨裂縫範圍的混凝土表麵並吹風清潔幹淨,打磨範圍應超出裂縫四周各50100mm


3)按設計要求和產品說明書要求配兌幹燥型或水下型JGN804該項環氧樹脂灌縫膠,每次配兌的灌縫膠數量以一次壓注完膠液不在注射器內發熱、變稠和凝膠為限,做到專人配兌、專人檢核、稱量準確、攪拌充分、即配即用。

4)先將灌縫膠吸入注射器並用活動卡條固定,再將注射器裝入基座擰緊固定,全部注射器安裝完畢後鬆開固定卡條,使灌縫膠在注射器配套專用壓力筋作用下低速低壓連續自動地將灌縫膠源源不斷地壓入裂縫深處,一個注射器的灌縫膠注射完畢,立即換上另一個預先吸滿灌縫膠的注射器繼續壓注,直至裂縫完全灌滿為止。

5)灌縫膠固化8小時後撤除注射器,剔除封縫膠,用手提砂輪機打磨平順並吹風清潔幹淨,自檢後報工程監理和質監單位檢查驗收。

2.4.3 裂縫注漿修補施工施工技術

1)注漿孔分為直接在裂縫表麵固定注漿嘴(適用於一般結構縫深≤1.2m的裂縫)和鑽孔埋管兩種。鑽孔埋管方式又分為騎縫孔(適用於縫深12m的裂縫)和穿縫斜孔(適用於深層裂縫)兩種。

2)鑽孔的孔徑為Φ20,孔深為100150mm,孔距為8001000mm,為避免鑽孔底部偏離縫麵,管底距孔底要保留1/3孔深距離,即灌漿管僅埋入孔深的2/3左右,並防止砂漿堵孔。

3)注漿嘴設置間距一般為200500mm,應設置在裂縫交叉點,裂縫較寬處和端部;注漿嘴或埋管固定好後,其間裂縫用環氧樹脂封縫膠進行封縫。

4)進行壓漿設備的適用性檢查和試壓,保證其流動度和適應性,試壓在封縫膠泥固化後進行。若試壓氣壓達到0.5MPa時某注漿嘴仍不通氣,則說明該部位與其它壓漿嘴未連通,應重新埋設注漿嘴,並縮短注漿嘴的間距;若封縫處肥皂水鼓泡,則說明該處漏氣,封縫不嚴密,應重新封縫。在壓氣檢測中應注意吹淨縫內及孔內灰塵及粉末。

5)按照設計要求試配小批量注漿料送監理和質監單位試驗檢測合格後,正式配兌大批量注漿料,按設計壓力對各壓漿嘴逐個進行壓漿。豎向裂縫壓漿時,應按從下向上順序進行;對板

麵貫穿性裂縫,宜從下向上注漿。

6)注漿過程中出現下列標誌之一者,均表明裂縫處注漿飽滿,可轉入下一個注漿嘴繼續注射,直至整條裂縫注滿為止:

1)在注漿壓力下,上部注漿嘴有漿液流出,應及時以封縫膠或堵頭堵孔封閉上部注漿嘴,並維持原工作壓力12min

2)當存留在注漿器中的漿液(不得發熱、變稠)>5min內未見注入,或吸漿率小於0.05L/min

7)裂縫內的注漿料全部凝固後,撤除壓漿嘴,剔除封縫膠並打磨平順、吹風清潔幹淨。

8)深層裂縫注漿,一般情況下騎縫孔和穿縫斜孔兩種鑽孔並用。此時,騎縫孔先作排水、排氣用,待穿縫斜孔灌漿後,再灌騎縫孔。


 
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