El problema de las grietas es una preocupación generalizada, y la existencia de grietas es un fenómeno muy común en las estructuras de hormigón. Una gran cantidad de investigación científica y práctica han demostrado que las grietas en las estructuras de hormigón son inevitables, y la carga cuando aparecen grietas suele ser del 15% al 25% de la carga final.

En condiciones normales de carga, las estructuras de hormigón armado suelen tener grietas, con un rango de grietas visibles de 0,02 - 0,05 mm. Las grietas de menos de 0,05 mm de ancho se consideran inofensivas y el impacto en la impermeabilidad, resistencia a la corrosión y capacidad de carga es insignificante.

En la actualidad, el estándar para controlar el ancho máximo de grieta de los componentes estructurales de hormigón en condiciones normales de uso es de 0,3 mm. Por lo tanto, desde un punto de vista económico y científico, un cierto grado de fractura es aceptable.

Sin embargo, algunas grietas pueden causar una menor capacidad de carga de la estructura y una menor fiabilidad de la estructura; Aunque algunos pueden no tener un impacto significativo en la capacidad de carga, pueden surgir problemas como el desprendimiento de la capa protectora de hormigón, la corrosión acelerada de las barras de acero y la carbonización del hormigón, reduciendo la durabilidad de la estructura o causando fugas, afectando así su uso.

Cuando el ancho de la grieta alcanza un cierto valor, también puede poner en peligro la seguridad de la estructura. Por lo tanto, cómo evaluar, identificar y reparar las grietas en la estructura de hormigón es de gran importancia práctica para el uso y mantenimiento de la estructura.

Causas y tipos de grietas

Las causas de la formación de grietas generalmente se dividen en dos categorías: grietas estructurales y grietas no estructurales.

Las grietas estructurales se refieren a las grietas causadas por diversas cargas estáticas y dinámicas aplicadas directamente. El daño estructural se caracteriza por una capacidad de carga insuficiente y un esfuerzo que alcanza el valor límite. Este tipo de grietas son muy peligrosas y, si no se tratan adecuadamente, supondrán un riesgo de Seguridad para la estructura.

Las grietas no estructurales son grietas causadas por efectos indirectos como cambios de temperatura, contracción y asentamiento desigual, que limitan la deformación de la estructura. Esta grieta tiene poco impacto en la capacidad de carga de la estructura y se puede reparar de acuerdo con la durabilidad, impermeabilidad, resistencia sísmica y requisitos de uso de la estructura.

En la estructura de ingeniería real, las grietas causadas por la carga representan solo alrededor del 20% del total de grietas, mientras que las grietas causadas por efectos indirectos representan alrededor del 80%.

Las causas de las grietas son complejas y el impacto en la estructura es diferente. Solo comprendiendo el Estado de tensión estructural y el impacto de las grietas en la estructura se pueden determinar las medidas de reparación correspondientes.

Investigación y análisis de grietas

La investigación de las causas de las grietas incluye la investigación de la calidad de los materiales y la construcción, el cálculo del diseño y la construcción, el entorno de uso y la carga, proporcionando una base para el análisis de las grietas.

Al observar la situación actual de las grietas e investigar sus causas, se determina si las grietas son estructurales o no estructurales.

Las grietas que mantienen una anchura y longitud constantes se consideran grietas estables. Se consideran componentes seguros siempre que su anchura no sea grande, cumplan con los requisitos regulatorios y sean de bajo riesgo;

El ancho y la longitud de las grietas se amplían con el tiempo, lo que indica que el estrés en las barras de acero puede acercarse o alcanzar el límite de flujo, lo que tiene un grave impacto en la capacidad de carga y se deben tomar medidas oportunas.

Detección de grietas

La detección de grietas es una inspección de la situación actual de las grietas, a través de la cual se dibuja un mapa de distribución de grietas para proporcionar una base para el análisis de grietas y la evaluación de peligros.

Los instrumentos comunes de inspección de apariencia de grietas incluyen lupas, tarjetas de comparación de grietas, etc. la profundidad de las grietas se detecta principalmente mediante ultrasonido o perforación directa del núcleo. Los pasos generales de la prueba son los siguientes:

01 dibuja el mapa de distribución de grietas

Primero, dibuja la forma del componente que produce la grieta, y luego marca la ubicación y longitud de la grieta en el gráfico, y numera e indica el tiempo de ocurrencia de cada grieta.

Para facilitar la investigación y el análisis, se deben dibujar dibujos de grietas uno por uno de acuerdo con los componentes y se debe indicar la dirección en los dibujos. Cuando hay una gran cantidad de grietas, se puede dibujar un cuadrado en la superficie del componente con grietas. El tamaño del cuadrado debe estar entre 200 y 500 mm, dependiendo del tamaño del componente. Se puede dibujar una línea a lo largo de la grieta en un lado de la grieta con un cepillo o tiza, y luego copiarla al libro de registro en función de la misma ubicación. Para las grietas de forma especial, también se deben tomar fotos y videos.

02 determinación del ancho de la grieta

En el momento de la medición, la longitud total de la grieta se divide en cuatro partes iguales, es decir, el punto central y ambos extremos, así como el punto central y el tercer punto medio en el medio. Medir el ancho vertical de la dirección de la grieta, utilizando un microscopio especial con escala, alinear la escala verticalmente con la apertura de la grieta, medir el ancho de la apertura de la grieta, registrar la lectura y marcarla en el gráfico.

También se puede utilizar una lupa de dibujos animados de grietas para estimar el ancho de la grieta, pero este método tiene un gran error. La longitud de la grieta se puede medir con una regla de acero, y el final de la grieta debe tener una marca marcada para el próximo año, mes y día para observar el desarrollo de la grieta.

Al mismo tiempo que se mide la longitud y la anchura de la grieta, se debe confirmar el espesor de la capa protectora. Cuando el espesor del hormigón de la capa protectora no es adecuado para el cincelamiento, se puede utilizar un detector de barras de acero para determinar su espesor.

03 determinación de la profundidad de la grieta

La profundidad de la grieta se detecta generalmente mediante un método ultrasónico que calcula la profundidad de la grieta en función de la relación entre el tiempo acústico medido y la sonda.

La detección por ultrasonido de la profundidad de la grieta debe realizarse evitando las barras de acero y solo se aplica a algunas grietas tensas, ya que el hormigón a ambos lados de tales grietas suele estar completamente separado. Si el hormigón de ambos lados no está completamente separado, la prueba ultrasónica no es muy precisa.

Para los componentes con grietas poco profundas y una dirección aproximadamente recta, se puede utilizar la extracción directa del núcleo para la detección.

El método implica perforar muestras de núcleo de hormigón en la dirección de la profundidad en una posición con grietas, lo que permite medir directamente la profundidad de las grietas en el lado de la muestra de núcleo. Sin embargo, su desventaja es que puede causar algunos daños a los componentes.

04 observación del crecimiento de la grieta

Para las grietas activas, se deben observar regularmente utilizando instrumentos especiales como extensores de contacto y medidores de tensión de vibración. La forma más fácil es aplicar el pastel de yeso a las grietas para su observación.

Aplicar un pastel de yeso cuadrado de unos 50 mm en la posición típica de la grieta y observar si el pastel de yeso se agrieta a lo largo de la grieta original para determinar si la grieta continúa desarrollándose. El ancho de las grietas anchas del pastel de yeso indica que las grietas también se expanden mucho. registre los cambios en las grietas en el gráfico. Los mapas de grietas formados por las observaciones anteriores pueden usarse como base para el análisis de grietas.

Medidas de reparación de grietas

Principios del tratamiento de grietas:

1) En primer lugar, debe garantizar la capacidad de carga original, la integridad, el rendimiento impermeable y antifiltración de la estructura después del tratamiento de grietas;

2) En segundo lugar, debe tenerse en cuenta la influencia de la temperatura y la tensión de contracción a largo plazo para evitar la aparición de nuevas grietas después del tratamiento;

3) Una vez más, es necesario prevenir más daños humanos a la estructura y los componentes, tratar de evitar cambios y reparaciones importantes y mantener la apariencia de la estructura original tanto como sea posible.

Los tipos de grietas son diferentes y los métodos de reparación y tratamiento también son diferentes. Existen varios métodos generales para tratar las grietas, incluidos los siguientes:

01 Reparación de superficies

Sellando la superficie de la grieta para mejorar su impermeabilidad y durabilidad. Adecuado para grietas finas y poco profundas que son difíciles de rellenar con lechada y no tienen impacto en la capacidad portante estructural, así como para microgrietas con una profundidad que no llega a la superficie de la barra de acero (generalmente menos de 0,2 mm de ancho).

Los materiales utilizados para la reparación deben tener sellado, impermeabilidad y resistencia al envejecimiento, y ser compatibles con la deformación del hormigón. Cuando se trata de áreas grandes, se debe prestar atención a evitar el ahuecamiento y el descascarado.

Los métodos de reparación de superficies incluyen principalmente la aplicación superficial de resina epoxi, poliuretano, mortero de polímero, etc. La tela de fibra de vidrio, la tela de fibra de carbono y la geomembrana se utilizan comúnmente para la unión de superficies.

Antes de reparar, se debe limpiar el polvo y los residuos flotantes cerca de la grieta. Cuando se utiliza sellador adhesivo de superficie, se debe pulir la superficie estructural.

02 Reparación interna

Usando una bomba de lechada para inyectar adhesivo y lechada selladora en la parte profunda de la grieta, el material de unión se solidifica y endurece dentro de la grieta, desempeñando un papel en la reparación de la junta, logrando así el objetivo de restaurar la integridad general, durabilidad e impermeabilización de la estructura.

Los materiales de lechada generalmente requieren una buena fluidez y un cierto grado de fuerza de unión. Los materiales de lechada comúnmente utilizados incluyen cemento y materiales químicos, que se pueden seleccionar de acuerdo con las condiciones específicas, como la naturaleza, el ancho y las condiciones de construcción de las grietas.

Generalmente, para grietas con un ancho mayor a 0,5 mm, se puede utilizar lechada de cemento; para grietas con un ancho menor a 0,5 mm, se debe utilizar lechada química. Los materiales de lechada química incluyen principalmente resina epoxi y poliuretano.

La lechada a presión se puede dividir en dos métodos: inyección a baja presión e inyección a alta presión. El método de inyección apropiado debe seleccionarse en función del tipo de estructura y grieta que se esté reparando.

La inyección a baja presión es adecuada para construir grietas de ancho estrecho y poca profundidad; la inyección a alta presión es adecuada para construir grietas de ancho amplio y profundidad profunda.

03 Refuerzo y fortalecimiento

El refuerzo estructural tiene como objetivo evitar la reaparición y expansión de grietas y garantizar la seguridad estructural. Existen muchos métodos para el refuerzo estructural, entre los que se incluyen principalmente el método de aumento de la sección transversal, el método de acero en ángulo externo, el método de unión de acero, el método de unión de fibra de carbono y el método de refuerzo de pretensado.

La selección de los métodos de refuerzo debe determinarse en función de los resultados de las pruebas y análisis, la reducción de la función estructural y las razones del refuerzo, combinados con factores como las características estructurales, las condiciones locales específicas y los nuevos requisitos funcionales.

A diferencia del tratamiento de reparación, el tratamiento de refuerzo tiene como objetivo restaurar la capacidad portante de los componentes de hormigón reducidos por grietas, lo que implica cambios en la seguridad estructural y el uso funcional de los edificios. Por lo tanto, es necesario calcular la capacidad portante en función de la seguridad confirmada y proponer un plan razonable y detallado.

Existen muchos tipos de grietas en las estructuras de hormigón con causas complejas. En la práctica, las causas específicas de las grietas deben analizarse en función de sus diferentes características y deben adoptarse los métodos correspondientes para la reparación y el tratamiento para controlar eficazmente la aparición y el desarrollo de grietas, reducir la ocurrencia de accidentes de ingeniería, extender la vida útil de las estructuras y, en última instancia, lograr el objetivo de garantizar la seguridad y durabilidad de los edificios.