对混凝土裂缝修补及加固的探讨
2015-07-06
1、裂缝产生的主要原因
建筑物在使用过程中承受两大类荷载。一类是静载荷、动载荷及其它外荷载；另一类是变形荷载，包括温度、收缩。
1.1裂缝由结构的次应力引起
许多建筑物结构的实际工作状态同常规计算模式有出入。如钢筋混凝土屋架，结点是通过铰接来计算的，而实际的屋架结点却承受着较显著的弯矩和剪力，构件内这样的应力称为次应力，它们常在结点处引起裂缝的出现。还有些常规不计算的外荷载应力，但实际却引起结构裂缝。
1.2裂缝由结构变形变化引起
由温度、收缩、不均匀沉降等因素而引起结构的变形，而变形受到约束产生内部应力，当应力超过一定数值则引起裂缝。裂缝出现后变形可以得到满足或部分满足，内部应力松弛。结构材料韧性良好才可以适应变形要求。
1.3裂缝由自然灾害引起
地震引起的裂缝，可以看成地基的“动态变形变化”。滑坡引起的建筑物裂缝也可以说是由于地基变形所引起，该变形可能是蠕变变形，也可能是突然的失稳变形。
1.4裂缝由材料引起
碱骨料反应是在混凝土配制时形成的，即配制的混凝土中只有足够的碱和反应性骨料，在混凝土浇筑后就会逐渐反应，在反应产物的数量吸水膨胀和内应力足以使混凝土开裂的时候，工程便开始出现裂缝。这种裂缝一般出现在混凝土结构使用期间，一旦出现很难补救。另外，由材料质量原因引起的裂缝较常见的是水泥，粗细骨料质量不好，这种情况造成的后果是结构承载能力降低，刚度很差，空气稳定性很弱，隐患容易恶化等。
2、裂缝修补与结构加固
2.1裂缝修补方法选择
选择裂缝修补方法时应考虑的因素有：裂缝性质、大小、位置、环境、处理目的以及结构受力情况和使用情况等。
（1）加大截面修补法，即采取增大混凝土结构或构筑物的截面面积，以提高其承载力和满足正常便用的一种修补方法，可广泛用于混凝土结构的梁、 板、柱等构件和一般构筑物的修补。
（2）预应力修补法，既采用外加预应力的钢拉杆（分平拉杆、下撑式拉杆和组合式三种）或撑杆，对结构进行修补的方法。 适用于要求提高承载力、刚度和抗裂性及修补后占用空间小的混凝土承重结构。此法不宜用于处在温度高于60℃环境下的棍凝土结构，否则应进行防护处理，也不适用于混凝土收缩徐变大的混凝土。
（3）外包钢修补法，即在混凝土构件包以型钢的修补方法（分干式、湿式两种形式）。适用于使用上不允许增大混凝土截面尺寸，而又需要大幅度地提高承载力的混凝土结构的修补。当采用化学灌浆外包钢修补时，型钢表面温度不应高于60℃；当环境具有腐蚀性介质时，应有可靠性的防护措施。
（4）外部粘钢修补法，即在混凝土构件外部粘贴钢板，以提高其承载力和满足正常使用的一种修补法。适用于承受静力作用的一般受弯、受拉构件；且环境温度小于60℃，相对湿度小于70%，以及无化学腐蚀影响，否则应采取措施。
2.2修补效果的确认
混凝土裂缝修补后是否能达到预期效果，主要应加强施工中的质量检查和验收。修补结束后，为了确认其效果，可以采用以下一种或几种检验方法来确认。
（1）外观检查：通过混凝土表面或装饰层的情况检查，比较容易确认修补效果，如未再次开裂、无渗漏，则说明修补效果良好。
（2）复查施工记录和质量保证资料：这是确保修补质量的重要措施，所有工程都应做这项检查工作。
（3）取芯试验：用灌浆等方法修补裂缝时，在浆液固化后，钻取混凝土芯，观看浆液渗入与分布情况，然后用压力机检验其强度，并检查裂缝处有无重新开裂破坏的情况。
（4）压水试验：对裂缝较多的构件，灌浆固化后布设检查孔，作压水试验，水压常用灌浆压力的70%～80%，如混凝土不进水，而且也不渗漏，则可认为是合格的。
2.3补强加固方法
（1）加大截面加固法
加大截面加固法是采用与原有构件同类的材料，通过增大截面的面积，提高构件的承载力度和刚度，达到对原构件进行加固的目的。如在原有钢筋混凝土柱的周边，浇筑一层钢筋混凝土围套，通过采取一些有效技术措施保证新旧钢筋混凝土形成整体，这样就可以提高柱的承载力和刚度。
（2）外包钢加固法
外包钢加固可以大幅度提高构件的抗压和抗弯性能，由于采用型钢材料，施工周期相对较短，占用空间也不大，比较广泛地应用于不允许增大截面尺寸，而又需要较大幅度提高承载力的轴心受压和小偏心受压构件。外包钢加固也可以用于受弯构件或大偏心受压构件的加固，但主要宜采用湿式外包钢加固。
（3）预应力加固法
预应力加固法是采用高强度钢筋或型钢等，对被加固构件增设预应力拉杆或撑杆。根据预应力筋的工作情况，一种是在原构件的体外，通过锚固端与支撑点传递力，另一种是张拉后再浇混凝土，通过新旧混凝土之间的粘结传递力。加固时，通过施加预应力，使体外的拉杆或压杆与被加固构件共同受力，克服被加固构件的应力超前现象，改变原有截面的受力特征，提高加固后体系的承载能力和刚度。
（4）外部粘贴加固是用粘结剂将钢板或纤维增强复合材料等粘贴到构件需要加固的部位上，以提高构件承载力和刚度的一种加固方法，如在钢筋混凝土受弯构件的受拉区所粘贴的钢板或纤维布起到了受拉钢筋的作用。因此，可以提高构件的抗弯能力和刚度。又如在混凝土柱截面周边粘贴封闭钢板或纤维箍，在提高柱抗剪承载能力的同时，还可以约束核心混凝土，提高混凝土的强度和构件的延性。目前外部粘贴加固法主要有粘钢加固法和纤维加固法两种。
2.4补强加固的检查
为了有效地实施补强加固，一定要认真地检查经过补强加固的工程。为此，要在补强加固工程的每个阶段都要进行检查，更重要的是应确认是否按设计文件规定进行工作。特别要注意确保新老混疑土的整体性问题。
2.5补强加固效果的确认
补强加固工程结束后，应确认因开裂而损伤的混凝土结构物的承载能力是否恢复以及补强加固的时效。
确认承载力是否恢复的方法有如下几种：
（1）裂缝追踪调查，确认裂缝不扩展己达稳定。当采用预应力方式进行补强加固时，应确认裂缝是否闭合。
（2）利用应变计测定钢筋或混凝土的应变。
（3）利用动载试验测定振动特性。
（4）利用静载试验测定挠度。
对于不能直接测定补强加固效果的情况，如果挠度、应变、裂缝等实测结果比较理想，可以认为己经达到所规定的补强加固要求。
3、结语
裂缝是混凝土结构中普遍存在的一种现象，任何一座建筑物都可能会存在不同程度的裂缝。特别要注意的是裂缝有时是破坏的前兆，裂缝宽度、长度和数量发展到一定程度时，将会使建筑结构受到破坏。因此，混凝土结构的裂缝问题，已经成为威胁人们的生命安全，困扰人们日常生活的严重问题。本文根据实践粗谈了裂缝的其中一些原因及修补方法，仅供参考。
