วิธีการออกแบบและเลือกแผนการซ่อมรอยแตกร้าวคอนกรีตที่ถูกต้อง

บางครั้งรอยแตกร้าวจำเป็นต้องซ่อมแซมแต่มีตัวเลือกมากมาย เราจะออกแบบและเลือกตัวเลือกการซ่อมแซมที่ดีที่สุดได้อย่างไร? นี่ไม่ยากอย่างที่คิด
หลังจากตรวจสอบรอยแตกร้าวและกำหนดเป้าหมายการซ่อมแซมแล้ว การออกแบบหรือเลือกวัสดุและขั้นตอนการซ่อมแซมที่ดีที่สุดก็ค่อนข้างง่าย ตัวเลือกการซ่อมแซมรอยแตกร้าวโดยสรุปนี้เกี่ยวข้องกับขั้นตอนต่อไปนี้: การทำความสะอาดและการเติม การเท และการซีล/การเติม การฉีดอีพ็อกซี่และโพลียูรีเทน การรักษาตัวเอง และ "ไม่ต้องซ่อมแซม"
ตามที่อธิบายไว้ใน “ส่วนที่ 1: วิธีประเมินและแก้ไขปัญหารอยแตกร้าวของคอนกรีต” การตรวจสอบรอยแตกร้าวและระบุสาเหตุที่แท้จริงของรอยแตกร้าวเป็นกุญแจสำคัญในการเลือกแผนการซ่อมแซมรอยแตกร้าวที่ดีที่สุด กล่าวโดยย่อ รายการสำคัญที่จำเป็นในการออกแบบการซ่อมแซมรอยแตกร้าวที่เหมาะสมคือความกว้างของรอยแตกโดยเฉลี่ย (รวมถึงความกว้างขั้นต่ำและสูงสุด) และการพิจารณาว่ารอยแตกนั้นทำงานอยู่หรือสงบแล้ว แน่นอนว่าเป้าหมายของการซ่อมแซมรอยแตกร้าวมีความสำคัญพอๆ กับการวัดความกว้างของรอยแตกร้าวและการพิจารณาความเป็นไปได้ที่รอยแตกร้าวจะเคลื่อนที่ในอนาคต
รอยแตกที่ใช้งานอยู่กำลังเคลื่อนไหวและเติบโต ตัวอย่างได้แก่ รอยแตกร้าวที่เกิดจากการทรุดตัวของพื้นอย่างต่อเนื่อง หรือรอยแตกร้าวที่เป็นรอยต่อหดตัว/ขยายตัวของส่วนประกอบหรือโครงสร้างคอนกรีต รอยแตกที่อยู่เฉยๆ นั้นคงที่และไม่คาดว่าจะมีการเปลี่ยนแปลงในอนาคต โดยปกติการแตกร้าวที่เกิดจากการหดตัวของคอนกรีตจะเกิดขึ้นมากในช่วงเริ่มต้น แต่เมื่อความชื้นของคอนกรีตคงที่ ในที่สุดก็จะทรงตัวและเข้าสู่สภาวะสงบนิ่งในที่สุด นอกจากนี้ หากเหล็กเส้น (เหล็กเส้น เส้นใยเหล็ก หรือเส้นใยสังเคราะห์ขนาดมหึมา) ทะลุผ่านรอยแตกร้าวได้เพียงพอ การเคลื่อนไหวในอนาคตจะถูกควบคุม และอาจถือว่ารอยแตกร้าวอยู่ในสถานะสงบนิ่ง
สำหรับรอยแตกร้าวที่อยู่เฉยๆ ให้ใช้วัสดุซ่อมแซมแบบแข็งหรือยืดหยุ่น รอยแตกร้าวที่เกิดขึ้นต้องใช้วัสดุซ่อมแซมที่ยืดหยุ่นและข้อพิจารณาในการออกแบบพิเศษเพื่อให้สามารถเคลื่อนที่ได้ในอนาคต การใช้วัสดุซ่อมแซมที่มีความแข็งสำหรับรอยแตกร้าวที่เกิดขึ้นมักส่งผลให้เกิดการแตกร้าวของวัสดุซ่อมแซมและ/หรือคอนกรีตที่อยู่ติดกัน
รูปภาพที่ 1 การใช้เครื่องผสมปลายเข็ม (หมายเลข 14, 15 และ 18) ทำให้สามารถฉีดวัสดุซ่อมแซมที่มีความหนืดต่ำเข้าไปในรอยแตกร้าวของเส้นผมได้อย่างง่ายดายโดยไม่ต้องเดินสายไฟ Kelton Glewwe, Roadware, Inc.
แน่นอนว่าการระบุสาเหตุของการแตกร้าวเป็นสิ่งสำคัญและพิจารณาว่าการแตกร้าวนั้นมีความสำคัญทางโครงสร้างหรือไม่ รอยแตกที่บ่งบอกถึงการออกแบบ รายละเอียด หรือข้อผิดพลาดในการก่อสร้างอาจทำให้ผู้คนกังวลเกี่ยวกับความสามารถในการรับน้ำหนักและความปลอดภัยของโครงสร้าง รอยแตกร้าวประเภทนี้มีความสำคัญทางโครงสร้าง การแตกร้าวอาจเกิดจากน้ำหนักบรรทุก หรืออาจเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงปริมาตรโดยธรรมชาติของคอนกรีต เช่น การหดตัวแบบแห้ง การขยายตัวทางความร้อน และการหดตัว และอาจมีหรือไม่มีนัยสำคัญก็ได้ ก่อนที่จะเลือกตัวเลือกการซ่อม ให้ระบุสาเหตุและคำนึงถึงความสำคัญของการแตกร้าวก่อน
การซ่อมแซมรอยแตกร้าวที่เกิดจากการออกแบบ การออกแบบรายละเอียด และข้อผิดพลาดในการก่อสร้างนั้นอยู่นอกเหนือขอบเขตของบทความง่ายๆ สถานการณ์นี้มักจะต้องมีการวิเคราะห์โครงสร้างที่ครอบคลุมและอาจต้องมีการซ่อมแซมการเสริมแรงพิเศษ
การคืนเสถียรภาพทางโครงสร้างหรือความสมบูรณ์ของส่วนประกอบคอนกรีต การป้องกันการรั่วไหลหรือการปิดผนึกน้ำและองค์ประกอบที่เป็นอันตรายอื่นๆ (เช่น สารเคมีที่ละลายน้ำแข็ง) การให้การสนับสนุนขอบรอยแตก และการปรับปรุงรูปลักษณ์ของรอยแตกร้าวเป็นเป้าหมายการซ่อมแซมทั่วไป เมื่อพิจารณาถึงเป้าหมายเหล่านี้ การบำรุงรักษาสามารถแบ่งคร่าวๆ ได้เป็น 3 ประเภท:
ด้วยความนิยมของคอนกรีตเปลือยและคอนกรีตก่อสร้าง ความต้องการการซ่อมแซมรอยแตกร้าวเพื่อความสวยงามจึงเพิ่มขึ้น บางครั้งการซ่อมแซมความสมบูรณ์และการปิดผนึก/การอุดรอยแตกร้าวก็จำเป็นต้องมีการซ่อมแซมรูปลักษณ์ภายนอกด้วย ก่อนจะเลือกเทคโนโลยีการซ่อมแซม เราต้องชี้แจงเป้าหมายการซ่อมแซมรอยแตกร้าวก่อน
ก่อนที่จะออกแบบการซ่อมแซมรอยแตกร้าวหรือเลือกขั้นตอนการซ่อม จะต้องตอบคำถามสำคัญสี่ข้อก่อน เมื่อคุณตอบคำถามเหล่านี้แล้ว คุณจะเลือกตัวเลือกการซ่อมได้ง่ายขึ้น
ภาพที่ 2 การใช้สก๊อตเทป รูเจาะ และท่อผสมหัวยางที่เชื่อมต่อกับปืนกระบอกคู่แบบมือถือ วัสดุซ่อมแซมสามารถฉีดเข้าไปในรอยแตกร้าวแบบละเอียดได้ภายใต้แรงดันต่ำ เคลตัน เกลวเว, Roadware, Inc.
เทคนิคง่ายๆ นี้ได้รับความนิยมโดยเฉพาะการซ่อมแซมประเภทอาคาร เนื่องจากปัจจุบันมีวัสดุซ่อมแซมที่มีความหนืดต่ำมาก เนื่องจากวัสดุซ่อมแซมเหล่านี้สามารถไหลเข้าไปในรอยแตกร้าวที่แคบมากด้วยแรงโน้มถ่วงได้อย่างง่ายดาย จึงไม่จำเป็นต้องเดินสายไฟ (เช่น ติดตั้งถังเก็บยาแนวรูปสี่เหลี่ยมหรือรูปตัว V) เนื่องจากไม่จำเป็นต้องเดินสายไฟ ความกว้างของการซ่อมขั้นสุดท้ายจึงเท่ากับความกว้างของรอยแตกร้าว ซึ่งมองเห็นได้น้อยกว่ารอยแตกของสายไฟ นอกจากนี้การใช้แปรงลวดและเครื่องดูดฝุ่นยังรวดเร็วและประหยัดกว่าการเดินสายไฟอีกด้วย
ขั้นแรก ทำความสะอาดรอยแตกร้าวเพื่อขจัดสิ่งสกปรกและเศษซาก จากนั้นจึงเติมด้วยวัสดุซ่อมแซมที่มีความหนืดต่ำ ผู้ผลิตได้พัฒนาหัวฉีดผสมที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กมากซึ่งเชื่อมต่อกับปืนสเปรย์แบบกระบอกคู่แบบมือถือเพื่อติดตั้งวัสดุซ่อมแซม (รูปภาพ 1) หากปลายหัวฉีดมีขนาดใหญ่กว่าความกว้างของรอยแตกร้าว อาจจำเป็นต้องมีการกำหนดเส้นทางรอยแตกร้าวบางส่วนเพื่อสร้างช่องทางที่พื้นผิวเพื่อรองรับขนาดของปลายหัวฉีด ตรวจสอบความหนืดในเอกสารของผู้ผลิต ผู้ผลิตบางรายระบุความกว้างของรอยแตกขั้นต่ำสำหรับวัสดุ วัดเป็นเซนติพอยซ์ เมื่อค่าความหนืดลดลง วัสดุจะบางลงหรือไหลลงรอยแตกแคบได้ง่ายขึ้น กระบวนการฉีดแรงดันต่ำแบบง่ายๆ สามารถใช้ในการติดตั้งวัสดุซ่อมแซมได้ (ดูรูปที่ 2)
ภาพที่ 3 การเดินสายไฟและการปิดผนึกเกี่ยวข้องกับการตัดภาชนะยาแนวด้วยใบมีดสี่เหลี่ยมหรือรูปตัววีก่อน จากนั้นจึงเติมยาแนวหรือฟิลเลอร์ที่เหมาะสม ดังที่แสดงในภาพ รอยแตกของเส้นทางจะเต็มไปด้วยโพลียูรีเทน และหลังจากการบ่มแล้ว จะมีรอยขีดข่วนและเรียบไปกับพื้นผิว คิม บาแชม
นี่เป็นขั้นตอนที่พบบ่อยที่สุดในการซ่อมรอยแตกแยก ละเอียด และขนาดใหญ่ (รูปภาพ 3) เป็นการซ่อมแซมที่ไม่ใช่โครงสร้างที่เกี่ยวข้องกับการขยายรอยแตกร้าว (การเดินสายไฟ) และเติมด้วยสารเคลือบหลุมร่องฟันหรือสารตัวเติมที่เหมาะสม ขึ้นอยู่กับขนาดและรูปร่างของอ่างเก็บน้ำยาแนวและประเภทของสารเคลือบหลุมร่องฟันหรือสารตัวเติมที่ใช้ การเดินสายไฟและการปิดผนึกสามารถซ่อมแซมรอยแตกร้าวและรอยแตกที่อยู่เฉยๆ ได้ วิธีนี้เหมาะมากสำหรับพื้นผิวแนวนอน แต่ยังใช้กับพื้นผิวแนวตั้งที่มีวัสดุซ่อมแซมที่ไม่ยุบตัวได้เช่นกัน
วัสดุซ่อมแซมที่เหมาะสม ได้แก่ อีพอกซี โพลียูรีเทน ซิลิโคน โพลียูเรีย และปูนโพลีเมอร์ สำหรับแผ่นพื้น ผู้ออกแบบจะต้องเลือกวัสดุที่มีความยืดหยุ่นและความแข็งหรือความแข็งที่เหมาะสม เพื่อรองรับการสัญจรของพื้นและการเคลื่อนตัวของรอยแตกร้าวในอนาคต เมื่อความยืดหยุ่นของสารเคลือบหลุมร่องฟันเพิ่มขึ้น ความทนทานต่อการแพร่กระจายและการเคลื่อนตัวของรอยแตกร้าวจะเพิ่มขึ้น แต่ความสามารถในการรับน้ำหนักของวัสดุและการรองรับขอบรอยแตกร้าวจะลดลง เมื่อความแข็งเพิ่มขึ้น ความสามารถในการรับน้ำหนักและการรองรับขอบรอยแตกร้าวจะเพิ่มขึ้น แต่ความทนทานต่อการเคลื่อนที่ของรอยแตกร้าวจะลดลง
รูปที่ 1 เมื่อค่าความแข็งฝั่งของวัสดุเพิ่มขึ้น ความแข็งหรือความแข็งของวัสดุจะเพิ่มขึ้น และความยืดหยุ่นจะลดลง เพื่อป้องกันไม่ให้ขอบรอยแตกของรอยแตกร้าวที่สัมผัสกับการจราจรที่ขับเคลื่อนด้วยล้อแข็งหลุดลอกออก จำเป็นต้องมีความแข็งฝั่งอย่างน้อยประมาณ 80 Kim Basham ชอบวัสดุซ่อมแซมที่แข็งกว่า (สารตัวเติม) สำหรับรอยแตกร้าวที่อยู่เฉยๆ บนพื้นจราจรที่มีล้อแข็ง เนื่องจากขอบรอยแตกจะดีกว่าดังแสดงในรูปที่ 1 สำหรับรอยแตกร้าวแบบแอคทีฟ แนะนำให้ใช้น้ำยาซีลแบบยืดหยุ่น แต่ความสามารถในการรับน้ำหนักของน้ำยาซีลและ การรองรับขอบรอยแตกต่ำ ค่าความแข็งฝั่งสัมพันธ์กับความแข็ง (หรือความยืดหยุ่น) ของวัสดุซ่อมแซม เมื่อค่าความแข็งของฝั่งเพิ่มขึ้น ความแข็ง (ความแข็ง) ของวัสดุซ่อมแซมจะเพิ่มขึ้น และความยืดหยุ่นจะลดลง
สำหรับการแตกหักแบบแอคทีฟ ขนาดและรูปร่างของแหล่งกักเก็บสารเคลือบหลุมร่องฟันมีความสำคัญพอๆ กับการเลือกวัสดุเคลือบหลุมร่องฟันที่เหมาะสมที่สามารถปรับให้เข้ากับการเคลื่อนที่ของการแตกหักที่คาดหวังได้ในอนาคต ฟอร์มแฟคเตอร์คืออัตราส่วนกว้างยาวของที่เก็บยาแนว โดยทั่วไป สำหรับวัสดุยาแนวที่มีความยืดหยุ่น รูปแบบที่แนะนำคือ 1:2 (0.5) และ 1:1 (1.0) (ดูรูปที่ 2) การลดขนาดฟอร์มแฟคเตอร์ (โดยการเพิ่มความกว้างสัมพันธ์กับความลึก) จะช่วยลดความเครียดของวัสดุเคลือบหลุมร่องฟันที่เกิดจากการขยายความกว้างของรอยแตกร้าว หากความเครียดสูงสุดของสารเคลือบหลุมร่องฟันลดลง ปริมาณการเติบโตของรอยแตกร้าวที่สารเคลือบหลุมร่องฟันสามารถทนต่อจะเพิ่มขึ้น การใช้ฟอร์มแฟคเตอร์ที่แนะนำโดยผู้ผลิตจะช่วยให้มั่นใจได้ว่าสารเคลือบหลุมร่องฟันจะยืดตัวได้สูงสุดโดยไม่เกิดความเสียหาย หากจำเป็น ให้ติดตั้งแท่งโฟมรองรับเพื่อจำกัดความลึกของวัสดุยาแนว และช่วยสร้างรูปทรงที่ยาว “นาฬิกาทราย”
การยืดตัวที่ยอมให้ของสารเคลือบหลุมร่องฟันจะลดลงตามการเพิ่มขึ้นของปัจจัยรูปร่าง สำหรับ 6 นิ้ว. จานหนา ลึกรวม 0.020 นิ้ว. รูปร่างแฟคเตอร์ของอ่างเก็บน้ำที่ร้าวโดยไม่มีน้ำยาซีลคือ 300 (6.0 นิ้ว/0.020 นิ้ว = 300) ข้อมูลนี้อธิบายได้ว่าเหตุใดรอยแตกร้าวที่ผนึกด้วยน้ำยาซีลยืดหยุ่นโดยไม่มีถังยาแนวจึงมักจะล้มเหลว หากไม่มีอ่างเก็บน้ำ หากมีการแพร่กระจายของรอยแตกร้าว ความเครียดจะเกินความสามารถในการดึงของสารเคลือบหลุมร่องฟันอย่างรวดเร็ว สำหรับรอยแตกร้าวที่ทำงานอยู่ ให้ใช้ถังเก็บยาแนวที่มีรูปแบบที่แนะนำโดยผู้ผลิตยาแนวเสมอ
รูปที่ 2 การเพิ่มอัตราส่วนความกว้างต่อความลึกจะช่วยเพิ่มความสามารถของวัสดุเคลือบหลุมร่องฟันในการทนต่อช่วงเวลาการแตกร้าวในอนาคต ใช้ฟอร์มแฟคเตอร์ 1:2 (0.5) ถึง 1:1 (1.0) หรือตามคำแนะนำของผู้ผลิตสารเคลือบหลุมร่องฟันสำหรับรอยแตกร้าวแบบแอคทีฟ เพื่อให้แน่ใจว่าวัสดุสามารถยืดตัวได้อย่างเหมาะสมเมื่อความกว้างของรอยแตกเพิ่มขึ้นในอนาคต คิม บาแชม
การฉีดพันธะหรือการเชื่อมรอยร้าวด้วยอีพอกซีเรซินที่แคบที่สุดเพียง 0.002 นิ้วเข้าด้วยกัน และคืนความสมบูรณ์ของคอนกรีต รวมถึงความแข็งแรงและความแข็งแกร่ง วิธีนี้เกี่ยวข้องกับการใช้ฝาครอบพื้นผิวของอีพอกซีเรซินที่ไม่ยุบตัวเพื่อจำกัดรอยแตกร้าว การติดตั้งช่องฉีดเข้าไปในรูเจาะในช่วงเวลาใกล้เคียงตามรอยแตกแนวนอน แนวตั้ง หรือเหนือศีรษะ และอีพอกซีเรซินที่ฉีดด้วยแรงดัน (รูปภาพ 4)
ความต้านทานแรงดึงของอีพอกซีเรซินเกิน 5,000 psi ด้วยเหตุนี้ การฉีดอีพอกซีเรซินจึงถือเป็นการซ่อมแซมโครงสร้าง อย่างไรก็ตาม การฉีดอีพอกซีเรซินจะไม่คืนความแข็งแรงของการออกแบบ และจะไม่เสริมกำลังคอนกรีตที่แตกหักเนื่องจากข้อผิดพลาดของการออกแบบหรือการก่อสร้าง ไม่ค่อยมีการใช้อีพอกซีเรซินในการฉีดรอยแตกร้าวเพื่อแก้ไขปัญหาที่เกี่ยวข้องกับความสามารถในการรับน้ำหนักและปัญหาด้านความปลอดภัยของโครงสร้าง
ภาพที่ 4 ก่อนฉีดอีพอกซีเรซิน พื้นผิวรอยแตกจะต้องถูกเคลือบด้วยอีพอกซีเรซินที่ไม่ยุบตัวเพื่อจำกัดอีพอกซีเรซินที่มีแรงดัน หลังจากฉีดแล้ว ฝาอีพอกซีจะถูกถอดออกโดยการเจียร โดยปกติการถอดฝาครอบออกจะทำให้เกิดรอยขูดขีดบนคอนกรีต คิม บาแชม
การฉีดอีพอกซีเรซินเป็นการซ่อมแซมที่มีความแข็งแกร่ง เจาะลึก และรอยแตกร้าวที่ฉีดเข้าไปจะแข็งแรงกว่าคอนกรีตที่อยู่ติดกัน หากรอยแตกร้าวหรือรอยแตกร้าวที่ทำหน้าที่เป็นตัวหดตัวหรือข้อต่อขยายตัวถูกฉีดเข้าไป รอยแตกอื่นๆ คาดว่าจะเกิดขึ้นข้างหรือห่างจากรอยแตกร้าวที่ซ่อมแซมแล้ว ฉีดเฉพาะรอยแตกร้าวหรือรอยแตกที่อยู่เฉยๆ โดยมีจำนวนเหล็กเส้นทะลุผ่านรอยแตกร้าวเพียงพอ เพื่อจำกัดการเคลื่อนไหวในอนาคต ตารางต่อไปนี้สรุปคุณลักษณะการเลือกที่สำคัญของตัวเลือกการซ่อมแซมนี้และตัวเลือกการซ่อมแซมอื่นๆ
โพลียูรีเทนเรซินสามารถใช้ปิดรอยแตกร้าวที่เปียกและรั่วได้แคบถึง 0.002 นิ้ว ตัวเลือกการซ่อมแซมนี้ส่วนใหญ่จะใช้เพื่อป้องกันน้ำรั่ว รวมถึงการฉีดเรซินปฏิกิริยาเข้าไปในรอยแตกร้าวซึ่งรวมกับน้ำเพื่อสร้างเจลบวม อุดรอยรั่วและปิดผนึกรอยแตกร้าว (ภาพที่ 5) เรซินเหล่านี้จะไล่น้ำและเจาะเข้าไปในรอยแตกขนาดเล็กและรูพรุนของคอนกรีตเพื่อสร้างพันธะที่แข็งแกร่งกับคอนกรีตเปียก นอกจากนี้ โพลียูรีเทนที่บ่มแล้วยังมีความยืดหยุ่นและสามารถทนต่อการแตกร้าวในอนาคตได้ ตัวเลือกการซ่อมแซมนี้เป็นการซ่อมแซมแบบถาวร เหมาะสำหรับรอยแตกร้าวที่เกิดขึ้นหรือรอยแตกที่อยู่เฉยๆ
ภาพที่ 5 การฉีดโพลียูรีเทนประกอบด้วยการเจาะ การติดตั้งช่องฉีด และการฉีดด้วยแรงดันของเรซิน เรซินจะทำปฏิกิริยากับความชื้นในคอนกรีตจนเกิดเป็นโฟมที่มีความเสถียรและยืดหยุ่น ปิดผนึกรอยแตกร้าว และแม้กระทั่งรอยแตกร้าวที่รั่วซึม คิม บาแชม
สำหรับรอยแตกร้าวที่มีความกว้างสูงสุดระหว่าง 0.004 นิ้ว ถึง 0.008 นิ้ว นี่เป็นกระบวนการซ่อมแซมรอยแตกร้าวตามธรรมชาติเมื่อมีความชื้น กระบวนการบำบัดเกิดจากการที่อนุภาคซีเมนต์ที่ขาดน้ำสัมผัสกับความชื้นและก่อตัวเป็นแคลเซียมไฮดรอกไซด์ที่ไม่ละลายน้ำซึ่งชะล้างจากสารละลายซีเมนต์ลงสู่พื้นผิวและทำปฏิกิริยากับคาร์บอนไดออกไซด์ในอากาศโดยรอบเพื่อผลิตแคลเซียมคาร์บอเนตบนพื้นผิวของรอยแตกร้าว 0.004 นิ้ว หลังจากนั้นไม่กี่วัน รอยแตกกว้างสามารถหายได้ 0.008 นิ้ว รอยแตกอาจหายได้ภายในไม่กี่สัปดาห์ หากรอยแตกได้รับผลกระทบจากน้ำที่ไหลเร็วและการเคลื่อนไหว การสมานตัวจะไม่เกิดขึ้น
บางครั้ง “ไม่ซ่อม” เป็นตัวเลือกการซ่อมที่ดีที่สุด รอยแตกร้าวไม่จำเป็นต้องได้รับการซ่อมแซมทั้งหมด และการตรวจสอบรอยแตกร้าวอาจเป็นตัวเลือกที่ดีที่สุด หากจำเป็นสามารถซ่อมแซมรอยแตกร้าวได้ในภายหลัง