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改善混凝土裂縫及提高防水性能應用

 

混凝土,是由膠凝材料、骨料和水按適當比例配置,再經過一定時間硬化而成的人工石材。混凝土的硬度高、堅固耐用、原料來源廣泛、製作方法簡單、成本低廉、可塑性強、適用於各種自然環境,是世界上使用量最大的人工建築材料,廣泛使用於房屋、橋樑、公路、跑道、擋土牆、護堤、涵洞、水壩、水箱、水塔、油槽、渠道、水溝、碼頭、防波堤、軍事工事、核能發電廠等構造物。 

混凝土裂縫的種類及原因

鋼筋混凝土產生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。

 () 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於結構溫差大。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。

 ()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。

 () 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。

 () 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。

() 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。

混凝土裂縫是工程上常出現的問題

() 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。

佳淂榮防水網專門處理新建地下室防水,地下室外牆防水,屋頂防水,外牆防水,地下室大底防水灌漿防水,預防裂縫,改善裂縫,減少裂縫。本公司有提供相關的材料、防水工法及專業的施工人員。

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, 同時因裂縫而產生的滲漏的問題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,裂縫及滲漏的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是很有必要的!

 Conmix混凝土結晶防水摻劑作用原理

本工法係澆灌構造物混凝土時,添加專用混凝土防護掺劑,可使混凝土軀體化學改質,促進多次水化作用,循環再生不溶於水之無機質枝蔓狀結晶體,可充填混凝土微裂縫與毛細孔隙,藉此活化並強化混凝土結構,達到防水(漏),並改善鹽害、碳化、風化與硫化物等..危害情況之延壽處理工法。 如下圖所示:

 

圖一、混凝土內部有許多裂縫及水路

圖二、ConMix可修補水路及裂縫

 

防水添加劑系統比較

特色

親水型 (結晶體)

斥水型 (孔隙封阻)

添加率/M3 混凝土

0.8 to 1.0 % of cement

5.0 to 30 litres

耐久性

無機質不老化

有機質會老化,水解

防水關鍵能力

整體結晶生長/軀體

表面孔隙阻塞/潑水劑

裂縫自癒能力

綠色環保標章

Yes

No

圖三、防水添加劑系統比較

 

ConMix 是一種水泥基化學添加劑,用於處理混凝土和其他含有矽酸鹽水泥的物質。該產品可以簡易而有效地使鋼筋免蝕,並可保護混凝土抗潮氣滲透、水壓和水載化學物質的侵害。

預防混凝土裂縫及滲漏等問題方案研擬

適當提高材料的抗裂能力和材料的收縮能力,配置混凝土所用的水泥,儘量避免使用收縮性較大的礦渣水泥,另外加入CWA混凝土結晶防水摻劑。減少水灰比,混凝土所用的骨材應控制其含泥量和級配,因為含泥量太大會使混凝土的“乾”縮性增加。另外儘量減小鋼筋的直徑,加密鋼筋間距等,這些都是預防混凝土結構產生裂縫及提高防水性能的有效措施。

1.      ConMix應用方法、施作過程

預拌廠模式

◎砂

◎級配(骨材)

◎水泥

CWA混凝土結晶防水摻劑

◎水

預拌車模式

◎建議預先混拌成漿狀(slurry)è倒入預拌車

 

 Weigh material required.

 

 2.ConMix混凝土結晶防水摻劑技術資料

Water permeability (DIN 1048)滲透試驗

    抗滲性(DIN 1048.5)    <20 mm 

Rapid chloride permeability (RCP)抗氯化物

    游離氯含量(EN 480-10) <0.2%

Self-sealing 自癒力

     0.4 mm以下裂縫自行癒合

Sulfate resistance抗硫化物

◎抗化性(ASTM C267)   pH3-11

Compressive strength improvement強度試驗

Crack and shrinkage reduction 減少裂縫及乾縮

Resistance to hydrostatic pressure 抗靜水壓

Non-detrimental to concrete 對混凝土無害

 

3.ConMix混凝土結晶防水摻劑試驗

 

執行坍度試驗

混凝土方塊試驗

 

測試結果

Test results

 

Test

Concrete Mix

CWA (實驗室)

CWA (現場)

坍度 (mm)

140

150

Meet

Specification

抗滲性 test at 3/5 bar @ 72 hrs BS EN 12390

19.3

12.7 (at 1 %)

15 (at 1%)

無毒性

 

Passed SS 375

 

 

4.可應用範圍 :適用所有RC結構

              

                 樓板                                                    屋頂                                                        地下室                                             預鑄構件

ConMix 是具有永久高速生長性的可循環結晶防水添加劑。在混凝土配料工廠或其他工地的使用中,ConMix在混凝土團中形成化學晶體,提供最高的防水性,可完全替代使用成本昂貴的防水膜。在建築物的使用期內,該產品在時間和材料雙方面均能有效地降低建築成本。

ConMix添加到混凝土中,能通過強化水合晶體的生長從而增強混凝土的自然水合過程。同時,ConMix在混凝土物質中生成數以百萬計的細長如發絲狀的結晶,填充所有剩餘孔洞和縫隙。處理後的混凝土能抗水流和水載化學物的滲透。

ConMix的獨特性在於隨著時間的推移性能不斷增加。部分CWA一直留在混凝土體內並處於睡眠狀態,一旦潮氣滲入,會激發形成更多針狀水合晶體,阻斷水的侵入。該特性使 ConMix 混凝土即使在施用多年以後,建築仍然具有裂縫自修補的能力。自我修補的特性可以節省大量的維修成本。

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