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市政工程裂縫分類及處理
一、裂縫怎樣分類
裂縫可以通過檢測鑒定來給出確切的分類,裂縫分類對裂縫處理非常重要,通過檢測鑒定,可以對裂縫的性質進行分類,可以確定裂縫的寬度、裂縫的深度,并針對不同結構及受力類型的裂縫給出不同的處理建議。
二、裂縫如何分類
裂縫可以按不同方法進行分類,如根據結構形式的不同,可以分成磚砌體結構裂縫、混凝土結構裂縫、公路路面裂縫、橋梁結構裂縫(包括橋墩)等。
這里主要便于針對不同裂縫給出不同處理方法,對裂縫進行分類。當然,對裂縫進行分類,需要專業的檢測鑒定結構及專業的檢測人員,通過各種現代化的檢測儀器設備(如超聲波探測儀、裂縫測深儀、裂縫測寬儀、裂縫寬度變化監測儀等)對具體工程實施檢測后,針對具體工程,進行定性、定量分析后,才能給出科學的判斷。
三、常見裂縫及處理方法
1.混凝土干縮裂縫
許多公路、橋梁、房屋建筑及各種構筑物,結構的外荷載都沒有加上,混凝土剛剛澆注完成,就出現裂縫,這是結構的受力狀態遠遠沒有達到設計荷載,結構中應力也不大,這種裂縫一般都屬于混凝土干縮裂縫。
裂縫特征為:裂縫成不規則分布、裂縫寬度一般約為0.1~0.4mm。
案例一:
陜西延川縣黃河大橋T形預應力梁,澆注拆模后,發現T梁沿一定間隔出現寬度約為0.2mm的通透性裂縫,裂縫延伸至翼緣。通過檢測鑒定,該T梁的混凝土強度、鋼筋配置及預應張拉順序等都符合設計要求,承臺的剛度也符合要求,綜合裂縫的分布及走向分析,裂縫為凝土干縮裂縫。主要由于拆模時間控制不好引起的。處理方法為采用低壓灌注環氧膠的方法進行處理,要求膠的性能達到國家規范要求,處理完成后,騎縫取芯混凝土抗壓、抗拉強度沒有降低。經混凝土裂縫處理中心現場處理,處理完成后達到設計要求。
案例二:
杭州蕭山臨浦電器化鐵路大橋,施工完成后,橋墩出現不同程度的裂縫,經檢測鑒定,裂縫深度介于0.2~1.1m,部分裂縫為通透性裂縫,裂縫寬度為0.1~1.0mm,裂縫為混凝土干縮裂縫,采用高壓灌注系統,根據業主要求,采用進口灌注膠,部分通縫采用打與裂縫斜交孔的辦法灌注,處理完成后取樣檢測,裂縫灌注密實,混凝土抗拉、抗壓強度均沒有降低。對于這種裂縫,施工單位發現之后就進行處理,是明智的,因為結構質量是終身保修的,如果不進行處理,雨水、雪水滲入之后,會引起鋼筋銹蝕,冬季沿裂縫也會產生不同程度的凍害,后期處理得采取加固補強措施。
案例三:
天津大港油田擋水墻,混凝土強度C25,墻厚1.0m,外側土未回填就出現裂縫,由于沒有荷載作用,判定為混凝土干縮裂縫,采用低壓系統雙面灌注,灌注密實,滿足設計要求。
案例四:
太鋼高爐基礎,裂縫深度4.0m,單純采用低壓灌膠不可能灌注密實,采用高低壓結合的辦法進行灌膠施工,現場騎送實驗室進行檢測,騎縫芯樣混凝土抗壓、抗拉強度均遠遠高于縫取樣結果表明裂縫灌注密實,原混凝土抗壓、抗拉強度。
2.溫度裂縫
溫度裂縫是由于溫度的變化,在混凝土內部產生溫度應力造成的,多出現在超長混凝土結構及溫度梯度變化較大區域。
裂縫特征為:裂縫分布有一定的規律性、一般出現在結構的薄弱部位,裂縫為一條或多條垂直于常軸方向,裂縫寬度一般為0.2mm以上,裂縫貼片觀測會發現隨溫度、季節的變化而變化。
案例五:
混凝土溫度裂縫
處理方法為:首先采用低壓灌注系統,對裂縫進行灌注,以保證水汽等有害氣體不侵入裂縫內部,腐蝕鋼筋,然后垂直于裂縫粘貼一層碳纖維,因為裂縫受溫度影響,雖然裂縫處灌膠可以保證裂縫處不再開裂,但裂縫附近屬于薄弱部位,在溫度應力的作用下易再產生裂縫,所以加粘碳纖維進行約束。
案例六:
砌體結構的裂縫多屬于溫度引起的裂縫,處理可以采用灌注環氧膠的方法,也可以采用剃V形槽,用環氧膠填縫的方法進行。
案例七:
核脈沖堆裂縫處理,采用高低壓結合的辦法進行灌膠施工,現場騎縫取樣結果表明裂縫灌注密實。
案例八:
洞庭湖大橋
98年7月澆注三座塔柱的0號塊混凝土(C50)后,僅在邊梁發現個別短、細裂縫;
99年7月澆注三座塔柱的1號塊混凝土(C60)后,在頂板和邊梁發現多處很長的貫穿裂縫。
水泥625#490kg/m3;硅粉42.5kg/m3;粗骨料白云巖、飽水單軸抗壓強度168.8MPa、針片狀顆粒10~12%;水膠比0.31;坍落度16~18cm;泵送到位;每次澆注時間7~9小時,收漿(抹面)后3~5小時用濕麻袋覆蓋并澆水養護。3天強度60.2MPa;7天73.2MPa;28天89.5MPa開裂原因鑒定:
1.高強混凝土的強度發展快,彈性模量上升迅速,很快產生很大的彈性拉應力;2.高強混凝土徐變小,應力松弛作用差;3.高強混凝土水膠比低,早期自身收縮大;4.混凝土澆注時間長,養護不及時;
5.澆注時節氣溫高,加速水泥水化,溫升大。
采用高低壓結合的辦法進行灌膠施工,現場騎縫取樣結果表明裂縫灌注密實,送實驗室進行檢測,騎縫芯樣混凝土抗壓、抗拉強度均遠遠高于原混凝土抗壓、抗拉強度。
案例九:
北京輕軌
2001年施工;2003年1月正式運行。
北京輕軌箱梁開裂原因分析:
1)施工時采用早強、高強混凝土澆注,溫度收縮和自身收縮大,引起早期開裂;
2)預應力張拉和灌漿不及時,致使波紋管內外存水;
3)冬季水結冰產生凍脹,與動荷載疊加引起縱向裂縫(沿波紋管);
4)雨水沿裂縫進入,攜帶侵蝕性介質,留下可能使混凝土進一步劣化的隱患。
采用高低壓結合的辦法進行灌膠施工,現場騎縫取樣結果表明裂縫灌注密實,送實驗室進行檢測,騎縫芯樣混凝土抗壓、抗拉強度均遠遠高于原混凝土抗壓、抗拉強度。
案例十:
京珠高速
開裂原因分析:
1)基層為水泥穩定碎石,剛度大,對路面板約束強烈;
2)路面板強度高、模量大,變形受基層約束產生高應力;
3)縱縫切得過淺(2~3cm),未發展斷開,從側面形成進一步的約束;
4)主車道受超載重負和填方段路基沉降影響。
采用高低壓結合的辦法進行灌膠施工,現場騎縫取樣結果表明裂縫灌注密實,送實驗室進行檢測,騎縫芯樣混凝土抗壓、抗拉強度均遠遠高于原混凝土抗壓、抗拉強度。