杨 洋,梁健涛,邱小佩
(广州市泰利斯固结补强工程有限公司,广东广州,510375)
作者简介: 杨洋(1979—),男,广东中山人,工程师,主要从事建筑物防水堵漏施工。
【摘 要】 由于混凝土结构存在热胀冷缩的特性,设计通常考虑设置变形缝以缓解结构热胀冷缩带来的开裂问题。但由于施工原因和后期结构土体的原因,变形缝产生渗水漏水以及次生性灾害问题,是不可忽视的重要问题。本文通过对变形缝漏水的原因分析及其产生的危害性,探讨处理的方法。
【关键词】 变形缝; 漏水; 危害; 治理
根据混凝土结构刚性的特点,受气候温差变化影响,结构混凝土极易产生裂缝,为了调节、缓解温差变化引起的收缩,通常对超长混凝土结构体采用设置变形缝的方法。变形缝采用中埋式变形止水带或者中埋式结合外贴式变形止水带,变形止水带多数采用全橡胶止水带、橡胶钢板止水带、止水铜片和可注式橡胶止水带等。不论止水带采用何种材料,首先要满足变形止水要求,目前常用止水带的安装形式见图1、图2、图3。
图1 中埋式止水带变形缝
图2 中埋与内贴式止水带变形缝
图3 中埋与外贴式止水带变形缝
1 变形缝渗漏的原因
(1)变形缝安装不当
在施工中没有按要求正确安装止水带,止水带安装出现偏移,单边尺寸咬合不够,在热胀冷缩中极易被拉脱,外水顺拉脱位漏入结构内侧,见图4。
图4 变形缝止水带不正确的安装
(2)变形缝见图5。
图5 止水带后浇混凝土连接部位浇捣不密实渗水、漏水
(3)变形缝中埋式止水带在混凝土的后浇捣部分因浇捣过程中,安装的止水带脱出原位,导致变形缝漏水,见图6。
图6 止水带后浇混凝土浇捣时止水带边脱出走位产生漏水
(4)结构受热胀冷缩影响,在冷缩过程中,变形缝因收缩骤然过大,止水带未能满足骤冷的变化,产生抬动渗水漏水,见图7。
图7 结构冷缩后止水带拉脱松动产生漏水
(5)变形缝在渗漏水的过程中,将外侧土体带走流失,导致变形缝处地基掏蚀,脱空,变形缝出现不均匀沉降,导致变形缝撕裂,脱出,变形缝漏水。
图8 结构变形缝因不均匀沉降止水带的撕裂漏水
图9 结构变形缝因不均匀沉降止水带脱土漏水
(6)地下结构受邻近新建筑物地下空间建筑的影响,结构出现不均匀沉降或侧向变形,变形缝是受影响最敏感和影响最大的部位,出现拉脱剥离渗漏水。
2 变形缝漏水引起的病害及对结构稳定性影响引起的次生灾害问题
(1)溶蚀;
(2)化学侵蚀;
(3)掏蚀;
(4)水土流失;
(5)不均匀沉降,结构走位变形。
3 处理思路及要点
通常地下工程结构变形缝为满足热胀冷缩变形要求需要,设计变形缝口宽度为20~30mm,特殊的结构可大于30mm。因此变形缝在地下结构中是引起渗漏、不均匀下沉的薄弱环节。值得注意的是,当变形缝出现渗漏时与其他部位的渗漏不一样,当渗漏出现时,由于变形缝口较宽,外部土体中的水极易流入到变形缝中,随水的不断渗流,导致变形缝出水量加大,外侧土体颗粒随水流入结构内,导致变形缝口部位逐渐被掏蚀脱空,当脱空大于结构荷载时,变形缝出现不均匀沉降,严重时导致结构变形。当地下结构变形缝周边与河道近邻时,地下结构变形缝的出水量可达65L/min,即每日出水方量达93.7m3/d,会导致地下混凝土结构变形,地表下沉的严重后果。
变形缝口的渗漏,对地下混凝土结构耐久性存在一定的影响,因为外水内渗漏对变形缝口两侧混凝土存在一定的侵蚀破坏。
3.1 水在混凝土内的侵蚀破坏影响
混凝土主要的胶凝材料为水泥,混凝土中的水泥胶凝后,形成多孔的结石体。当渗漏产生后,水流过混凝土的缝口侧面时,混凝土水化物出现溶蚀破坏,如水化硅酸钙、氢氧化钙、钙矾石等被水溶析后,被渗流中的水带走,缝面的混凝土变疏松,强度下降,变形缝出现扩缝,导致止水带脱出。
3.2 地下混凝土结构受地下有害侵蚀水影响的破坏
地下流动的水中通常含有二氧化碳、酸离子和酸性的盐离子,而混凝土基体中的氢氧化钙极易受到这些酸性介质的影响,产生溶蚀危害,使混凝土表面的氢氧化钙溶解。在溶蚀混凝土氢氧化钙时,又对混凝土内的钢筋产生腐蚀,使钢筋材料失去钝化保护层而产生锈蚀膨胀。当钢筋出现锈蚀膨胀时,就会对包裹其周边的混凝土产生胀力破坏,导致水向混凝土结构内部更进一步的渗透,进行循环性的渐蚀破坏,当水中自由二氧化碳含量达到50mg/L时,碳化侵蚀破坏已经发生。
水在混凝土表面渗流时,混凝土的氢氧化钙损失是其在胶凝浆体中总比例的50%,侵蚀深度可在30mm以内。
同时含酸性介质的水在对混凝土产生侵蚀时,会使对应处混凝土结构体的体积膨胀2倍。随着膨胀体的增长,产生的膨胀应力会使混凝土结构体出现胀裂破坏,随侵蚀时间的发展,加速了混凝土的内在蚀变破坏和剖面扩大化。
因此变形缝的渗漏水问题是不可忽视的重要问题。
3.3 变形缝渗漏的处理思路
变形缝由于具有满足地下结构混凝土热胀冷缩的要求,因此对其处理方法应充分考虑到这一特殊要求。变形缝出现渗漏时,应认真分析渗漏的病害情况:
(1)渗漏的病害是全缝还是局部渗漏;
(2)渗漏部位的出水量和溶出物情况;
(3)渗漏缝位是否出现错合,裂缝拉张情况是否出现不均匀沉降,沉降量的大小,是否将止水带拉裂或拉脱;
(4)变形缝口出现渗漏的外部土体特点和地下水的渗流特性。
根据变形缝渗漏的病害情况,制定相应的治理方案。
3.4 地下混凝土构筑物变形缝的处理原则
(1)对变形缝的渗漏处理,首先应将渗漏水止控,为下一步处理提供无水环境,渗漏水处理应视出水量的大小,制定相应的止水控水措施;
(2)清缝后检查止水带受损情况,属内渗漏水应采用恢复止水带的功能处理措施,对止水带的两翼边进行止水处理;
(3)对出水量大,已产生沉降的变形缝应首先考虑结构主体回填灌浆处理;
(4)对变形缝口进行后置变形材料的修复处理;
(5)对沉降量大,变形缝出现撕裂脱位丧失止水带功能的情况,应采用安装后置式止水带代替原止水带的功能。
参考文献
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