混凝土结构裂缝危害及修补和加固补强措施

王金晶

0 引言

裂缝可以说是混凝土建筑物的“多发病”和“长发病”，而且随着结构服役时间的增长，裂缝的数目和宽度有逐渐增大的趋势。而产生裂缝的原因众多，大致可划分为荷载引起的裂缝、温度变化引起的裂缝、收缩引起的裂缝、钢筋锈蚀引起的裂缝、施工材料质量以及施工工艺引起的裂缝等。

1 裂缝的危害

裂缝的存在会导致其他病害的发生和发展，如渗漏溶蚀、环境水的侵蚀、冻融破坏的扩展及混凝土碳化和钢筋锈蚀等，这些病害与裂缝形成恶性循环，对建筑物的耐久性产生较大的危害:

1)降低了混凝土耐腐蚀能力:混凝土裂缝的存在降低了混凝土的耐腐蚀能力，引起混凝土破坏。

2)加剧混凝土的碳化:混凝土裂缝的存在，使空气中的CO2、水分以及氧气极易渗透到混凝土内部，加速了混凝土碳化。

3)加快钢筋腐蚀:混凝土的裂缝使混凝土对钢筋的保护作用削弱，在裂缝部位加快了钢筋锈蚀的速度;而钢筋一旦锈蚀又将引起体积膨胀，使裂缝进一步扩展，对结构形成更大的危害。

4)影响结构物的强度和稳定性:混凝土裂缝轻则影响建筑物的外观、正常使用和耐久性，对于严重的贯穿性裂缝则可能导致结构物的完全破坏。

2 裂缝修补及补强加固方法

2.1 裂缝修补方法

1)表面封缝法。

当裂缝较小(文献要求小于0.2 mm)时，而且裂缝线细、条纹多时，可在裂缝表面上涂防护膜(分部分涂复和全部涂复两种方法)，以提高其防水性及耐久性。通常使用弹性防水材料环氧树脂浆液或水泥浆液进行封闭。当裂缝细而深时，宜用甲基丙稀酸脂或低粘度环氧浆液灌注。施工时先用钢丝刷将混凝土表面打毛，清除表面污物及附着物，用水冲洗后令其充分干燥。之后，用塑状树脂或环氧胶泥充填混凝土表面气孔，再用适当修补材料涂复裂缝部分。

2)凿槽充填。

这是一种适合于修补较宽裂缝(0.5 mm以上)的方法。具体做法是沿裂缝处凿开混凝土，并在该处充填修补材料。具体实施时又因钢筋是否腐蚀而不同。当钢筋未腐蚀时，沿裂缝处以大约10 mm的宽度将混凝土凿成U形或V形槽，在开槽部位充填密闭材料(见图1)，充填密闭材料可使用水泥砂浆、环氧砂浆等。如果裂缝下的钢筋已经锈蚀，则开槽时务必开到钢筋锈蚀位置，然后对钢筋锈蚀部位除锈，之后，再清洗干净并干燥，最后用充填材料充填，对锈蚀钢筋的除锈工作一定要做到细致彻底，否则，修补失效，钢筋锈蚀加剧。

3)灌浆。

在裂缝中注入环氧树脂浆液、甲基丙稀酸浆液或水泥浆，旨在提高结构物的防水性和耐久性。适用于修补混凝土结构出现的裂缝，对于承载力不足引起的裂缝除采用本方法外，还采取补强加固措施。对于使用的灌浆材料要符合下列要求:a.浆液粘度小，可灌性好。b.浆液固化后收缩性小，抗渗性好。c.浆液固化后的抗压、拉强度高，有较高的粘结强度。d.浆液固化时间可根据现场条件(温度、湿度)调节，灌浆工艺简单。e.浆液应为无毒或低毒材料。通常使用的浆液分为化学浆液和水泥浆液。化学浆液主要有环氧类和甲基丙稀酸类。在具体使用中，要根据不同工地情况在使用前进行试配，以保证可灌性，满足设计、施工要求。水泥浆和水泥砂浆也应在使用前进行试配，并检查其抗拉、压、弯强度。化学浆料适用于裂缝宽度不小于0.3 mm的裂缝，当裂缝宽度大于1.0 mm时，可用微膨胀水泥浆液修补。对于大面积缺损、蜂窝、孔洞等，宜采用1∶2水泥砂浆或不低于C20的细石混凝土进行修补。

4)修补效果的检查。

a.修补工程结束后，对以防水为目的的修补，则可通过检验已修补的裂缝是否存在漏水现象来确认。b.对于恢复耐久性为目的的修补，就不易确认修补效果。对于具体的工程，可使用压入气体检漏法或在不影响使用性前提下，在灌浆部位采用小直径取芯样检查法。

2.2 裂缝补强加固方法

裂缝的补强加固旨在恢复因开裂或开裂后钢筋锈蚀截面积减小而降低的混凝土结构物的承载力。就目前而言，国内外常用的补强加固方法除上述灌浆加固外，还有加大截面加固法、外包钢加固法、预应力加固法和增设杆件加固法四大类。

1)外包钢加固法。将钢板粘贴在混凝土表面，特别是受拉侧表面，使之与原结构一体化，提高结构承载力的一种方法。外包钢加固法根据施工工艺和钢板与混凝土间粘连牢固度的不同又分为湿式外包钢加固和干式外包钢加固。外包钢加固效果关键在于粘结剂的使用，因此要选择可靠的粘结强度和抗拉、压强度高、耐老化性好的粘结剂(如JGN结构胶等)。

2)加大截面加固法。在已有构件基础上，补浇混凝土，以增强构件的承载力。在施工过程中，关键要处理好新、老混凝土接触面的粘结，以确保二者协调工作，保持一体。

3)预应力加固法。借助于外加预应力减少构件中产生的拉应力的一种加固方法。它不但可以使裂缝闭合，还可以给结构施加压应力，以增加结构物的承载力及刚度，减小裂缝宽度。

4)增设杆件加固法。在已有的梁、柱、板等处增设杆件来增强结构承载力或改变结构物的传力路径以增强其承载力的一种方法。在具体应用中应按被加固梁板在增设支点加固时是否有预加支承力的两种情况考虑，对于有预加力时，支承预加力可视作外力计算。

3 结语

裂缝对结构的使用性能、耐久性能等均会产生一定的影响，针对结构中的裂缝发生、发展情况采用不同的修补加固方法，使结构达到预期的使用年限及功能要求。

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