裝配式建筑工程知識分享：加固工程混凝土構件裂縫的治理方法

1、概述

混凝土和鋼筋混凝土由于具有耐久性好、整體性好、可模性好、耐火性好，可就地取材、節(jié)約鋼材等優(yōu)點，因而在水利水電、工業(yè)與民用建筑工程中得到了廣泛的應用。但是，由于混凝土是一種非勻質的脆性材料，在溫度和濕度變化的條件下，硬化并產(chǎn)生體積變形，由于組成混凝土的各種材料變形不一致，互相約束而產(chǎn)生初始應力，造成骨料與水泥石粘結面或水泥石本身之間出現(xiàn)微裂，微裂在混凝土中是不可避免的，且寬度小于0.05mm的裂縫對使用無多大危害。但當微裂繼續(xù)發(fā)展，在混凝土結構中形成有害裂縫時，則必須進行治理，以確保工程質量和使用安全。

2、工程基本情況

馬家岔水庫位于黃河流域支流祖厲河二級支流東河上游的馬家岔溝上，地處定西市安定區(qū)境內(nèi)。水庫建成于1976年，以灌溉為主、兼顧防洪，屬Ⅳ等小(1)型水庫，其樞紐工程由粘土心墻土壩、溢洪道、輸水泄洪洞三部分組成。

水庫運行至今，因庫內(nèi)淤泥嚴重，大壩老化失修等不安全隱患，于2004年被水利部大壩安全管理中心鑒定為病險水庫并列入水庫除險加固工程項目。

2.1工程存在的問題

水庫存的主要問題是：水庫淤積嚴重;防洪標準不能滿足規(guī)范要求;大壩結構穩(wěn)定不足;輸水洞存在安全隱患等。其中，大壩結構穩(wěn)定不足主要是指泄洪洞進口塔架及溢洪道出現(xiàn)裂縫，嚴重影響著工程的安全和正常使用。

2.2裂縫現(xiàn)狀

泄洪洞進口塔架由六根斷面為0.5*0.4(m2)的塔架柱、橫梁及斜梁組成,塔架頂部為啟閉機工作房，鋼筋混凝土桁架拱工作橋一端支承于前壩坡上，另一端則支承于塔架頂部橫梁上。現(xiàn)狀塔架柱產(chǎn)生沿柱軸線平行的縱向裂縫，縫寬均在3mm以上，嚴重的鋼筋已經(jīng)外露、混凝土剝落。支承工作橋邊梁的塔架橫梁在工作橋兩側對

稱產(chǎn)生45°斜向裂縫，并基本貫穿梁全部，縫寬上大下小，呈“V”字形，最寬處可達5mm。

溢洪道底板由30cm厚混凝土襯砌而成，基層為30cm厚3:7灰土墊層?，F(xiàn)狀平順段垂直于溢洪道縱軸線出現(xiàn)二道裂縫，縫寬均在0.5cm以上，最寬處達1cm。在水庫安全鑒定時，在裂縫左右側不同部位用錘敲擊和鉆孔檢驗，均未發(fā)現(xiàn)混凝土襯砌面下灰土墊層有空鼓現(xiàn)象，說明墊層完好，未進水，無須處理。

3、裂縫產(chǎn)生的原因分析

3.1塔架縱向裂縫

從現(xiàn)狀看,塔架橫梁及斜梁均未見有裂縫產(chǎn)生,說明柱裂縫非塔架地基沉降原因引起。因而分析可能引起塔架柱產(chǎn)生裂縫的原因有：

1)凍融破壞引起

在經(jīng)常蓄水位以下，由于凍融侵蝕，使混凝土表層脫落，凍融裂紋深進至縱向受力鋼筋，鋼筋銹蝕發(fā)生膨脹，引起混凝土開裂;

2)應力引起

啟閉機工作時，產(chǎn)生巨大的豎向應力，使柱主筋不斷受拉或受壓，此應力由于箍筋的作用，轉換為垂直于柱縱向的橫向拉力或壓力，從而使混凝土沿主筋方向產(chǎn)生裂縫。

3)箍筋間距不夠引起

在柱配筋時，可能存在箍筋間距過大現(xiàn)象，在第2)種情況下，能加劇混凝土裂縫的發(fā)展。

3.2塔架頂部橫梁裂縫

通過查閱資料，得知馬家岔水庫在初建時，工作橋為鋼架拱橋，后在1984年改造時因鋼架橋失穩(wěn)扭曲不能使用而拆除，并在原位置重建混凝土桁架拱橋。分析可能引起塔架頂部橫梁產(chǎn)生裂縫的原因有：

1)重力引起

塔架從水庫建成至今未重修也未加固，原來頂部橫梁配筋是按支承鋼架拱橋所設計，鋼架拱橋重量遠比現(xiàn)在的混凝土桁架拱橋要輕，由于超重的原因，原配筋無法支撐現(xiàn)有的巨大剪力而使橫梁支承部位沿45°方向開裂。

2)應力引起

在塔架頂部橫梁與工作橋連接部位，結構受力非常復雜，有工作橋產(chǎn)生的豎直向下的重力，有塔架柱產(chǎn)生的向上的支承力，有沿梁縱向的拉力或壓力，有啟閉機工作時產(chǎn)生巨大的豎向應力，在這些力的共同作用下，結點形成復雜的超靜定結構，由于原有的梁配筋不能克服這些應力的共同作用，從而使橫梁發(fā)生剪切破壞。

3.3溢洪道底板裂縫

通過查原始資料，分析溢洪道底板產(chǎn)生裂縫的原因比較簡單：

1)不均勻沉降引起

在裂縫部位，正好為挖填方結合部位，由于地基軟硬不均，或局部存在松軟土，未經(jīng)夯實或夯實度不夠，混凝土澆筑后，地基局部產(chǎn)生不均勻沉降而引起裂縫。

2)分縫不當引起

在一般情況下，混凝土除按結構分縫外，在挖填方結合部位、斷面形狀發(fā)生突變部位、新舊混凝土結合部位應當設立沉降縫，而從圖中可以看出，其分縫只按固定的間距設立，沒有在地基挖填部位設立沉降縫，當填方地基發(fā)生沉降時，極易引發(fā)混凝土開裂。

4、裂縫治理方法

4.1裂縫治理原則

1.必須充分了解設計意圖和技術要求，嚴格遵循設計和施工規(guī)范的有關規(guī)定。

2.應認真分析裂縫產(chǎn)生的原因和性質，根據(jù)不同受力情況和使用要求，分別采取不同的治理方法。

3.處理方法應從實際出發(fā)，在安全可靠的基礎上，要考慮技術上和施工條件的可能性，力求施工簡單易行，安全可靠，經(jīng)濟合理。

4.2裂縫治理方法

4.2.1.塔架裂縫的治理

塔架屬于承力結構，既有表面裂縫，也有深進及貫穿性裂縫，因此適用圍套加固法處理。其方法是：

對構件裂縫嚴重、尚未破碎裂透或一側破裂的，將裂縫部位鋼筋保護層鑿去，如鋼筋已銹蝕，應噴砂除銹。對構件裂縫較輕微部位，加固時，將原混凝土表面鑿毛洗凈，或將主筋鑿出。外露鋼筋除銹完成后，外包鋼絲網(wǎng)一層，在鋼絲網(wǎng)外側，增配一層縱向受力筋和箍筋，增配的鋼筋應根據(jù)裂縫程度由計算確定。然后重新澆筑一層10cm厚的細石混凝土，以提高其承載能力。澆筑圍套混凝土前，模板與原結構均應充分澆水濕潤。模板頂部設八字口，使?jié)仓嬗幸粋€自重壓實的高度。采用高一級的細石混凝土，控制水灰比，加適量減水劑，注意搗實，每段一次澆筑完畢，并加強養(yǎng)護。

4.2.2.塔架頂部橫梁裂縫的治理

塔架頂部橫梁裂縫已嚴重影響到工作橋的安全性，如果鋼筋繼續(xù)銹蝕就會發(fā)生斷裂，因此此處加固必須首先考慮阻銹問題，其次才能考慮加固問題。

鋼筋阻銹采用環(huán)氧樹脂漿液灌漿法。按環(huán)氧樹脂(g)：鄰苯二甲酸二丁酯(ml)：二甲苯(ml):乙二胺(ml)=100：10：40：10的比例配制環(huán)氧樹脂漿液，用手壓泵將配好的溶液壓入縫內(nèi)，為防止漏液，可用環(huán)氧膠泥(或膩子)封閉構件側面裂縫。

采用預應力加固法加固結構。用鉆機在結構或構件上垂直裂縫鉆孔，然后穿入鋼筋拉桿，用電熱法建立預應力使裂縫閉合，鋼材

表面應涂刷防銹漆二遍。

采用預應力加固能使裂縫得到閉合，對提高構件強度作用不太明顯，為了提高橫梁的實際承載力，應在加固塔架柱的同時，在該段梁的支承柱上部對稱現(xiàn)澆45°鋼筋混凝土“牛腿”，對已剪切破壞的梁能起到輔助支撐作用。

4.2.3.溢洪道底板裂縫的治理

從溢洪道底板裂縫的現(xiàn)狀分析，此裂縫已屬陳舊性裂縫，說明此處地基沉降已基本完成，因此只須作一般性處理，便能達到目的。

將縫內(nèi)混凝土面修理平整并洗凈，嵌填時槽內(nèi)保持干燥，否則應先導滲、烘干。然后用刮刀將環(huán)氧膠泥柔性填料嵌入槽內(nèi)并壓實抹光。

裝配式建筑作為一種新興的建筑施工方法，其很多優(yōu)點都是傳統(tǒng)建筑無法比擬的。以上內(nèi)容就是“裝配式建筑工程知識分享：加固工程混凝土構件裂縫的治理方法”，更多精彩內(nèi)容可繼續(xù)關注環(huán)球網(wǎng)校!點擊下方免費下載，可領取裝配式精華考點/課程講義。