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一文读懂!衬砌混凝土裂缝如何防治

一文读懂!衬砌混凝土裂缝如何防治

分类:
新闻中心
发布时间:
2021/08/04
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一、裂缝的类型

1、干缩裂缝

硬化时,混凝土中的水分也会慢慢地蒸发,凝结胶体在干燥收缩的情况下,会明显变形。干缩裂缝受到下列因素的影响:水泥品种、骨料大小以及用量,水灰比、外加剂类别与掺量等。

 

2、温度裂缝

水泥水化会释放较多的热量,同时在混凝土内、表面间出现明显的温度梯度,若温度应力大于约束力,那么混凝土将出现温度裂缝。在每年冬季,裂缝宽度明显要宽,而到了夏季,裂缝相对要窄。温度裂缝的产生,受到衬砌厚度以及水泥量的共同影响。

 

3、荷载变形裂缝

仰拱或是边墙基础还留有大量的虚碴对混凝土进行浇筑后,基底出现了不均匀沉降;堵头板尚未合理固定,脱模时间过早,或外力作用对混凝土造成强烈的撞击,均可能引起变形裂缝。

 

4、施工缝(接茬缝)

在停电或是机械故障的情况下,浇筑中断时间明显要比初凝时间更长。再次继浇筑时,原混凝土基础外表尚未做好凿毛处理,或是未用水进行冲洗,未铺设水泥砂浆垫层,便直接在原混凝土表面上进行浇筑,这就导致新旧混凝土接茬处形成明显的裂缝。

 

 

 

二、混凝土裂缝成因分析

1、拆模过早

在施工现场发现不少隧道衬砌出现裂缝的原因是拆模时间过短,混凝土强度难以达到自身抗压和抗拉要求,致使隧道二衬拱部和边墙受自重作用而产生水平向的弯拉裂缝。

 

2、砼配比欠科学

衬砌采用泵送混凝土,水灰比大且砂细,混凝土早期强度低。拌合物粘聚性和保水性比普通混凝土差,配比不合理时浇筑振捣容易使混凝土均匀性受到影响,也会增大收缩变形。

 

3、衬砌厚度不均匀

光面爆破不够完善,围岩超挖部分衬砌变厚,而局部欠挖又侵入衬砌,使衬砌厚度不均,由此形成了多处衬砌薄弱面。这些薄弱面受混凝土收缩、温度变化等综合影响而开裂,形成不规则的斜向和竖向裂缝。

 

4、浇筑工艺不合理

在混凝土浇筑过程中,若施工工艺不合理、施工质量低劣,容易产生纵向的、横向的、斜向的、竖向的、水平的、表面的、深进的和贯穿的各种裂缝。

 

三、混凝土裂缝的预防措施

1、温度裂缝的预防

①优先考虑矿渣、粉煤灰、水泥等常见的低热水泥

②水泥用量不能高于450kg/m³,控制好用量。

③掺入适当比例的粉煤灰或是高效减水剂,控制水泥用量,优化骨料级配,预防水化热

④减小水灰比,最好不高于0.6

⑤优化搅拌加工工艺。基于三冷技术,创新运用二次风冷新工艺,对浇筑温度进行有效控制

⑥在混凝土中,需要适时地加入具有减水、增塑、缓凝等作用的外加剂。增加混凝土拌合物自身的保水性以及流动性,减少水化热,需延迟热峰时间。

 

2、干缩裂缝的预防

①水灰比越高,干缩相对也就越明显。水灰比,同样也可能会引起干缩。我们对混凝土进行配合比设计时,应控制好水灰比。必要时投放适当的减水剂。

②采用收缩量不大的水泥,建议中低热或是粉煤灰水泥,同时减小用量。

③混凝土用水量,切勿高于配合比设计所需的用水量,同时控制搅拌与施工配合比。

④应注重对混凝土做好早期养护,同时延长养护时间。若施工时间是在冬季,混凝土最好要延长进行保温,并抹上合适的养护剂,使其得到周全的养护。

⑤在混凝土结构内,还要留出一定的收缩缝

 

3、荷载变形裂缝的预防

①在上部结构施工之前,需要对松软地基做好加固工作

②模板强度、刚度适中,稳定支撑,地基受力相对比较均匀

③混凝土浇筑时,地基切勿被水直接地浸泡

 

4、其他预防措施

(1) 原材料控制

水泥。各种品牌、规格和批次的水泥,切勿随意混用。水泥用量必须得当,建议选用普通硅酸盐水泥。

碎石。结合泵送管路内径的真实情形,选择粒径相对偏大的碎石。另外,含泥量不能超出1%针、片状物,其含量应低于15%,且粒径为5~31.5mm,最大也应小于40mm。

砂。级配比较合理的中砂,可作为施工的理想选择,其含泥量要控制在3%以内。

水。建议选择清水。

掺合料。掺入适当的粉煤灰以及膨胀剂,控制好水泥用量。

 

(2)混凝土施工工艺控制

①对超欠挖应控制得当。

②按施工配料单科学拌合混凝土

③混凝土施工时,需控制好入模温度

④灌注混凝土速度切勿过快,双侧边墙必须对称分层

⑤在灌注时还应做好振捣工作。

 

四、混凝土裂缝的治理

1、表面处理法:主要采用表面喷涂法

表面喷涂适用范围是浆材难以灌入的细而浅的裂缝,宽度小于0.3mm的表层裂缝修补,深度未达到钢筋表面的发丝裂缝,不漏水的缝,不伸缩的裂缝以及不再活动的裂缝。处理方法主要采用喷涂素水泥浆进行处理,在处理之前首先应对处理面进行清理,确保水泥浆与混凝土的结合。

 

2、低压注浆法

低压注浆法适用于宽度为0.2~0.3mm的混凝土裂缝修补。修补工序如下:裂缝清理——粘贴注浆咀和封闭裂缝——试漏——配制注浆液——压力注浆——二次注浆——清理表面。

当裂缝数量较多时,先要在预计要贴的裂缝位置贴上医用白胶布,再用窄毛刷将封缝用浆沿裂缝来回涂刷。使裂缝封闭,大约10分钟后,揭去胶布条,露出小缝,粘贴注浆并包严。固化后周边可能有裂口,必须反复用浆补上,以避免注浆时漏浆。注浆操作一般在粘咀的第二天进行,若气温高的话半天就可注浆。操作时先用补缝器吸取注浆液,插入注浆咀,用手推动补缝器活塞,使浆液通过注浆咀压入裂缝,当相邻的咀中流出浆液时,就可以拔出补缝器,堵上铝铆钉。一般由上往下注浆,水平缝一般从一端向另一端逐个注浆。为了保证浆液充满,在注浆后约半小时可以对每个注浆咀再次补浆。

 

3、填充法

用修补材料直接填充裂缝,一般用来修补较宽、较深的裂缝(>0.3mm),简易处理可采取凿开矩形槽,然后作填充处理。裂缝开槽宽度及深度视裂缝宽度和深度而定,确保在处理后不再产生新的缺陷以及保证新老混凝土的结合强度。

处理方法主要采用砂浆或细石混凝土填充。填充工艺流程:基面凿毛——清污——冲洗——湿润——刷一遍净浆——填充砂浆或细石混凝土(每层厚4~5 cm)——用木锤锤平(直至泛浆)。对于凿除深度较浅的裂缝,采用砂浆填充;对于凿除深度较深的裂缝,采用细石混凝土填充。填补完成后,保湿养护7 d,期满后,对修补部位进行磨光处理。

对于以上缺陷处理必须安排专人养护,养护时间不得少于7日

 

参考文献:
1、刘元臣. 隧道二衬混凝土裂缝分析、预防与处理.价值工程,2014,第1期.
2、曹树辉,鲁小超. 隧道衬砌混凝土裂缝处理方法.龙源期刊网, 2013,第000卷,第31期.
3、丁泽,隧道衬砌混凝土裂缝类型.城市建设理论研究,2016,第000卷,第15期.

4、刘建友,吕刚,岳岭,陈学峰,蒋小锐,刘方,王婷,彭斌,魏盼,王杨,张宇宁. 隧道混凝土衬砌裂缝宽度计算方法及裂缝处理方法,2020.

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