裂缝修复对混凝土结构耐久性的影响
钢筋混凝土构件的自防水是建筑物防水体系的重要组成部分。当构件因温度、收缩出现裂缝后,随之而来的渗漏往往给使用者带来很大麻烦。如现在多数写字楼均建有地下车库,地下室现浇的顶板、墙体出现开裂渗漏的案例时有发生。此类裂缝一般通过灌缝处理解决,因所处环境为室内环境,构件的耐久性问题不突出。但在桥梁、隧道等工程中,裂缝渗水不仅带来适用性的降低,更不能忽视的是裂缝对结构长期耐久性和安全性的影响。
对渗水裂缝,修补前应弄清开裂的原因。例如,如果开裂由收缩引起,经过一段时间后裂缝会稳定;还有其他情况,例如开裂是由于地基沉降引起的,则沉降问题未解决之前进行修补是无效的。对于“活动缝”,要求选用柔性材料进行防水和封闭处理,以适应裂缝变化;对于“死缝”,则可选用刚性材料进行防水和补强处理。
碳化或氯离子侵蚀。当锈蚀积累到一定程度后,往往导致构件的顺筋开裂,此类裂缝用灌缝等方法是无法根治的,必须针对具体的锈蚀原因进行修复。对碳化锈蚀引起的裂缝,可以采用挖补法,替换原来的混凝土保护层,并在钢筋上涂保护材料,如使钢筋恢复钝化的物质,或保护钢筋的富锌底漆等。最后可在混凝土表面采用防碳化涂料进行涂装。对氯离子引发的锈蚀裂缝,还需进一步分析氯离子的来源:是混凝土原材料带入的还是从外界环境中侵入的,处理方法也不同。
内掺型氯离子,这种情况是建造时氯离子已在混凝土中,结构建成后全面替换混凝土是不可能的。若氯离子含量超过一定限值,要抑制钢筋的锈蚀,可能的方案包括电化学脱盐或阴极保护。这两种方案实施的代价较高,实际上有的工程负担不起,只能拆除建筑物,我国某些沿海地区最近也拆除了一些使用海砂的混凝土结构。
在修复此类结构时,首先需做的就是封堵裂缝。裂缝的注入和密封应该在对未来活性和膨胀仔细评估的基础上。用压缩空气清除干净裂缝及附近区域,注入环氧树脂、氯丁橡胶等密封剂来封堵宽的裂缝,有助于阻止外界侵蚀性介质的侵入,同时还能阻断凝胶流动和凝胶填充的通道。但是封堵后会增加内部压力,导致新的裂缝出现。如果用环氧树脂填充缝宽为0.2mm的表面裂缝,只能填充25~30mm深,并不能渗透进入很窄的裂缝。当裂缝在0.5~2.0mm时,硅烷的渗透也很小。环氧树脂是很脆弱的,很少能够起到裂缝搭桥的作用。已经有采用环氧树脂注入修补后,环氧树脂开裂,新的裂缝出现,其他裂缝加宽的例子。以我们目前的认识,我们认为:保护性涂层是一种保护混凝土结构免受周围环境和正在进行的碱-集料反应的有效可靠措施。
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