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在實際工程中,鋼筋混凝土結構出現裂縫是一種非常普遍的現象,這不僅對構築物外觀產生較大影響, 同時對構築物的使用功能和耐久性產生影響, 嚴重時對構築物的安全性構成威脅, 甚至於完全喪失其使用功能。目前,裂縫問題引起了人們的廣泛關注。 因此, 探討鋼筋混凝土結構裂縫的產生原因和預防措施及其補救措施是很有必要的。
 

鋼筋混凝土產生裂縫的原因


  引起裂縫的原因是多方面的,例如外荷載的作用、濕度、溫度的變化、基礎不均勻沉降、混凝土的收縮徐變,構件的配筋不合理以及施工方法不當等等都有可能引起混凝土構件的開裂,下面就工程中比較常見的裂縫進行闡述。

施做前         案起緣由:由於當初灌漿的時候,並未做好養護,於是產生乾縮裂縫,進而導致滲水或漏水。業主經由土木技師介紹,使用CDPS解決,混凝

                                          土裂縫等問題。施作:台北市內湖科技園區,施作面積:約400M2。施作日期:2008、12月

(一) 溫度變化引起的裂縫

  混凝土具有熱脹冷縮的性質,當環境溫度發生變化時就會產生溫度變形,由此產生附加應力,當這種應力超過混凝土的抗拉強度時就會產生裂縫,在工程中,這類裂縫比較常見,譬如現澆屋面板上的裂縫、大體積混凝土的裂縫。溫度裂縫大多發生在施工的中後期間,縫寬受溫度變化影響較明顯。表面溫度裂縫多緣于較大溫差。特別是大體積混凝土基礎在澆灌混凝土後,在硬化期間放出大量水化熱,內部的溫度不斷上升,使混凝土表面和內部溫差很大。當溫差出現非均勻變化時,如施工中過早拆除模板,冬季施工過早拆除保溫層,或受到寒潮襲擊,都會導致混凝土表面急劇的溫度變化,使其因降溫而收縮。此時,表面受到內部混凝土的約束,將產生很大的拉應力,而混凝土早期抗拉強度又很低,因此出現裂縫。但這種溫差僅在表面處較大,離開表面就很快減弱。因此,這種裂縫只在接近表面較淺的範圍內出現。深入和貫穿性的溫度裂縫多緣于結構溫差大。如大體積混凝土凝結和硬化過程中,水泥和水產生化學反應,釋放出大量的熱量,稱為“水化熱”,導致混凝土塊體溫度升高,當混凝土塊體內部的溫度與外部的溫度相差很大,以致所形成的溫度應力或溫度變形超過混凝土當時的抗拉強度或極限拉伸應變,就會形成裂縫。

(二)荷載作用引起的裂縫

  構件承受不同性質的荷載作用,其裂縫形狀也不同,通常裂縫方向大致是與主拉應力的方向正交。結構受載後產生裂縫的因素很多,在施工中和使用中都可能出現裂縫。例如早期受地震,脫模過早或方法不當,構件堆放、運輸、吊裝時的墊塊或吊點位置不當,施工超載,張拉預應力值過大等均可能產生裂縫。

(三) 結構基礎不均勻沉降引起的裂縫

   當結構的基礎沉降不均勻時,結構構件受到強迫變形,導致結構物中構件與構件之間產生斜拉和剪切作用,從而使得結構構件開裂,隨著不均勻沉降的進一步發展,裂縫會進一步擴大。這類裂縫的大小、形狀、方向取決於地基變形的情況。 由於地基變形造成的應力一般較大,因此裂縫裂縫寬度較大、多呈45°,並且通常是貫穿性的。

(四) 荷載作用引起的裂縫

  構件承受不同性質的荷載作用,其裂縫形狀也不同,通常裂縫方向大致是與主拉應力的方向正交。結構受載後產生裂縫的因素很多,在施工中和使用中都可能出現裂縫。例如早期受地震,脫模過早或方法不當,構件堆放、運輸、吊裝時的墊塊或吊點位置不當,施工超載,張拉預應力值過大等均可能產生裂縫。

(五) 混凝土乾縮引起的裂縫

  在混凝土硬化過程中,產生內部乾縮而引起體積變化,當這種體積變化受到約束時,就可能產生乾縮裂縫。乾縮裂縫處在結構的表面,較細,其走向縱橫交錯,沒有規律性。這類裂縫一般在混凝土露天養護完畢一段時間後,在表層或側面出現,並隨濕度和溫度變化而逐漸發展。如混凝土成型後,因養護不當,受到風吹日曬,使得表面水散發快,體積收縮大,而內部濕度變化很小,收縮也小,因而表面的收縮變形受到內部混凝土的約束,產生拉應力,引起混凝土表面裂縫;或者構件因水分蒸發產生體積收縮,受到地基或墊層的約束而出現乾縮裂縫。此外,混凝土構件長期露天堆放,表面濕度經常發生劇烈變化;採用含泥量大的粉砂配製混凝土;混凝土過度振搗,表面形成水泥含量較多的砂漿層;用後張法預應力製成的構件,露天生產後長久不張拉等等,都會產生這種裂縫。

(六) 塑性收縮裂縫

   塑性裂縫出現在結構表面,形狀不規則且長短不一,這種裂縫大多出現在混凝土澆築初期。塑性裂縫又稱龜裂,嚴格說來屬於乾縮裂縫,出現很普遍。產生這種裂縫的因素是多方面的:如當新拌混凝土的坍落度較大,而振動時間過長時,水泥漿浮在上層,骨料下沉時受到鋼筋或其他物質的約束,出現不均勻沉降,從而使混凝土的表層產生裂縫;澆築後混凝土表面沒有及時覆蓋,受風吹日曬,表面水分蒸發過快,產生急劇收縮,而此時混凝土早期強度不能抵抗這種變形應力,因而開裂;使用收縮率較大的水泥,水泥用量過多,或使用過量的細砂和粉砂混凝土水灰比過大,也會導致這種裂縫出現。

 

施作前

施作後           使用CDPS結晶滲透塗封劑後,約14日裂縫結晶並癒合,在樓版上方試水,無滲漏水痕跡

 

裂縫產生後常見的補救方法 佳淂榮實業有限公司提供解決混凝土結晶滲透、混凝土滲透結晶、混凝土防水、混凝土龜裂、混凝土修補、混凝土裂縫、混凝土剝落、混凝土瑕疵、混凝土問題、xypex混凝土結晶滲透 防水材料及施工

 

(一) 水泥灌漿

  一般用於大體積混凝土結構的修補,主要施工程式是鑽孔、沖洗、止漿、堵漏、埋管、試水、灌漿。

  鑽孔孔距一般為1m∼1.5m ,鑽孔軸線與裂縫呈30°∼40°斜角,孔深應穿過裂縫面0.5m以上,當有兩排或兩排以上的孔時,宜交錯或呈梅花形佈置;沖洗在鑽孔完畢後進行,其順序按豎向排列自上而下逐孔沖洗;止漿及堵縫是縫面沖洗乾淨後,在裂縫表面用水泥砂漿(或環氧膠泥) 塗抹;埋管安裝前應在外壁裹上舊棉絮並用麻絲纏緊,然後旋入孔中,孔口管壁周圍的孔隙用舊棉絮或其它材料塞緊,並用水泥砂漿或硫酸砂漿封堵,防止冒漿或灌漿管從孔口脫出;試水是用0.098MPa∼0.196MPa 壓力水作滲水試驗,採用灌漿孔壓水、排氣孔排水的方法,檢查裂縫和管路暢通情況,然後關閉排氣孔,檢查止漿堵漏效果,並濕潤縫面,以利於粘結;灌漿應採用425 號以上的普通水泥,灌漿壓力一般為0.294MPa∼0.491 MPa ,壓漿完畢時漿孔內應充滿灰漿,並填入濕凈砂,用棒搗實,每條裂縫應按壓漿順序依次進行,當出現大量滲露情況時,應立即停止泵堵漏,然後繼續壓漿。

(二) 表面修補法

  適用於對承載力沒有影響的表面裂縫及深進裂縫的處理,亦適用於大面積細裂縫防滲、防漏的處理。

  (1)表面塗抹水泥砂漿。將裂縫附近的混凝土表面鑿毛,或沿深進裂縫鑿成凹槽,掃除並灑水濕潤,先刷水泥凈漿1層,然後用水泥砂漿塗抹,並用鐵抹壓密抹光。
  (2)表面塗抹環氧膠泥。用鋼絲刷、砂紙、毛刷清除乾淨並洗凈,油污可用二甲苯或丙酮擦洗一遍,如表面潮濕,應用噴燈烤乾燥、預熱,以保證環氧膠泥與混凝土粘結良好,若基層難以乾燥,則用環氧煤焦油膠泥(塗料) 塗抹。
  (3)表面涂刷油漆、瀝青。涂刷前,混凝土表面應乾燥。
  (4)表面鑿槽嵌補。沿混凝土裂縫鑿一條V 形或U 形深槽, V 形槽用於一般裂縫的治理,U 形槽用於滲水裂縫的治理。槽內嵌水泥砂漿或環氧膠泥、聚氯乙烯膠泥、瀝青油膏等,表面作砂漿保護層。



(三) 結構補強加固法

  用錨桿、鋼板、鋼筋混凝土等材料對結構作補強加固, 可扼制裂縫進一步發展, 恢復結構的整體性。
(1)錨桿常用水泥砂漿或樹脂灌注, 錨桿與縫面夾角越大越好。漿液凝固後, 錨桿成為結構的一部分, 能增強結構的承載能力。採用預應力錨桿, 錨固作用更明顯, 甚至能使混凝土彌合。

(2)鋼板補強法, 是將鋼板用粘合劑粘結在混凝土表面上, 再用錨桿安裝固定。為了結合緊密, 也可先將鋼板固定,再灌漿充填鋼板與混凝土之間的空隙。

(3)鋼筋混凝土補強法,是在原結構表面澆築一層鋼筋混凝土, 起到封閉裂縫, 提高承載力, 阻止裂縫發展的作用。

(四) 內部修補法

  用壓漿泵將膠結材料壓入裂縫中,由於其凝結、硬化而起到補縫作用,以恢復結構的整體性。這種方法適用於對結構整體性有影響,或有防水、防滲要求的裂縫修補。常用的灌漿材料有水泥和化學材料,可按裂縫的性質、寬度、施工條件等具體情況選用。一般對寬度大於0.5mm的裂縫,可採用水泥灌漿,對寬度小于0.5mm的裂縫,或較大的溫度收縮裂縫,宜採用化學灌漿。

(五)化學灌漿

  化學灌漿能控制凝結時間,有較高粘結強度和一定的彈性恢復力,結構整體性效果好,適用於各種情況下的裂縫修補及堵漏、防滲處理。灌漿材料應根據裂縫性質、裂縫寬度和乾燥情況選用。常用的灌漿材料有環氧樹脂漿液(能修補縫寬0.2 mm以下的乾燥裂縫) 、甲凝(能灌0.03 mm∼0.1mm的乾燥細微裂縫) 、丙凝(用於堵水、止漏及滲水裂縫的修補,能灌0.1mm以下的細裂縫)等,環氧樹脂漿液具有粘結強度高、施工操作方便、成本低等優點,應用最廣。

  灌漿操作主要工序是表面處理(佈置灌漿嘴和試氣) 、灌漿、封孔,一般採取騎縫直接用灌漿嘴施噴,不另設鑽孔。

 

 

混凝土滲透結晶型系列防水材料 循環結晶示意圖





縱觀上述補強方法,不是步驟煩複、就是成本過高,是否有價錢合理、不影響混凝土呼吸、不反潮、能夠讓混凝土裂縫自動癒合而且有防水功能的材料呢?筆者曾經參考過CDPS的防水材料,這樣的材料也曾應用過很多大的工程,國內好像也有這樣的材料,中文的名稱叫"康溼附",網址是http://www.evercoating.com/index.html

,有興趣的人可以上yahoo或google的搜尋引擊找找看-「混凝土結晶滲透 」「混凝土滲透結晶」............


自動修復混凝土裂縫,能快速有效幫您解決因混凝土瑕疵或裂縫的防水材料,有效降低混凝土裂縫等各項修補預算與成本,快速提升工程品質最佳材料。

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CDPS結晶原理介紹

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CDPS防水原理

  CDPS它是由波特蘭水泥、矽沙和多種特殊的活性化學物質所組成的灰色粉末狀無機材料。其防水原理是CDPS特有的活性化學物質,利用水泥混凝土本身的化學特性及多孔性,以水做載體,借助滲透作用在混凝土毛細管中傳輸、並催化混凝土內的微粒和未完全水化的成份再次發生水化作用,而形成不溶性的枝蔓狀結晶,並與混凝土結合成為一體,進而使任何方向來的水或液體被堵塞,達到永久性的防水、防潮和保護鋼筋、增強混凝土結構強度的效果。工作示意圖如下:

圖1

把CDPS防水材料按應用指南的料與水比例調成灰漿,均勻地塗刷在經過處理的混凝土表面上。

圖2

CDPS防水材料中的活性化學物質以水做載體,滲透到混凝土的毛細管孔道中,使水泥再行水化作用,形成不溶性的晶體,使任何方向來的水及其它液體均被堵塞和封閉

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CDPS電子顯微鏡觀察

  下面是加拿大的一個獨立研究小組拍攝的電子顯微鏡照片。它充分顯示了CDPS在混凝土毛細管和微小通道中的結晶過程和效果。

1. 未經處理的混凝土

在表層以下50mm處切取的混凝土試樣。可以看到在切面照片上呈現的氫氧化鈣立方體和菱形六面體的膠體及微粒。

2. CDPS結晶過程的初始狀態

在CDPS處理過的混凝土試樣上,離表層以下50mm處切取的顯示結晶反應的初始狀態,可以看到結晶正在形成。

3. CDPS結晶過程的成熟狀況

這張照片所示為CDPS濃縮劑處理後第28天的混凝土,在深度為50mm處切取的試樣,可以看到混凝土毛細管中已生成了致密的結晶體結構,這種結晶大大增強了混凝土的密實度,並完全切斷了水的流動通道。

 

使用CDPS,可以使混凝土或水泥牆面自動修復裂縫與裂縫自癒。同時有下列的特性

1、CDPS可在潮濕的混凝土表面上施工,適用地下結構與長期潮溼的地方。
2、CDPS能抗氯離子的危害、耐紫外線、耐輻射、耐氧化、耐碳化。屬無機質,不老化,與混凝土同壽命。
3、CDPS防水作用是永久的,而且具有自我修復能力。遇到水又可以二次、三次等多次產生結晶,填補裂縫,故其防水作用是永久的。
4、CDPS由於具有循環結晶修補的特性,進而提高混凝土水密性,達到軀體防水的效果。
5、CDPS正負水壓均可施作。(負水壓施作為背水面施作)
6、CDPS水泥基滲透結晶型防水材能長期耐受強水壓且可長期浸泡水中,不會水解或分解。
7、CDPS是無毒、無公害的產品、無揮發性氣體,可於侷限空間施作,可用於蓄水池及飲用水儲槽。
8、CDPS能增強混凝土強度、防止化學腐蝕對混凝土的破壞,並對鋼筋及金屬埋件起保護作用。
9、CDPS處理後還可接受別的塗層。
10、CDPS施工成本較低,施工方法簡單,混凝土接面上勿須用介面劑。
11、CDPS施作容易,使用刷子及噴槍即可進行塗佈,且品質安定。
12、CDPS塗層不影響混凝土的呼吸,使混凝土結構保持乾爽、不反潮。
13、CDPS屬於水泥系之塗料,能與結構體結合為一體。
14、CDPS由於具有循環結晶修補的特性,進而提高混凝土水密性,達到軀體防水的效果。
15、CDPS抗各種化學物質的侵蝕,長期接觸pH可達3 ∼ 11。
16、CDPS施工完養護期後不怕穿刺及撞碰,而且膨脹係數與混凝土基本一致


        

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