水利施工中混凝土裂缝的成因及处理
    

摘要:目前随着工程技术的不断更新,但是在现代建筑工程技术研究与工程实践的基础上,仍然难以做到完全消除水利工程商品混凝土裂缝的发生。因此,在施工过程中采取必要的技术手段与控制措施,减少裂缝的数量与规模,尽量避免裂缝的发生,减少有害裂缝的发生几率,来保证水利工程的质量。

关键词:水利施工;商品混凝土裂缝;成因;处理措施

Abstract: with the current engineering technology is constantly updated, but in the foundation of modern construction engineering technology research and engineering practice, is still difficult to do occur completely eliminate cracks in concrete of water conservancy project. Therefore, take technical means and necessary control measures in the construction process, reduce the number and size of cracks, try to avoid the occurrence of cracks, reduce the probability of occurrence of the harmful crack, to ensure the quality of the water conservancy project

Keywords: water conservancy construction; concrete crack; causes; measures

中图分类号: TV 文献标识码:A 文章编号:2095-2104(2012)

一、水利施工裂缝的成因分析

调配水资源是水利工程的核心功能,但这一功能的实现要借助于不同的水工建筑物,现代水利施工的主要建筑对象为坝、堤、隧洞、溢洪道、水闸、进水口、渠道、渡漕、筏道、 渔道等。长期监测发现裂缝是水工建筑物的主要病害,不仅破坏了建筑物结构的稳定性,且降低了水利施工的安全系数,极易引起意外事故的发生。

水利施工期间裂缝的成因:

1、材料因素。材料是水利建筑物的基本构成, 材料质量不达标对建筑物的性能有很大的破坏作用。以商品混凝土材料为例,如配制商品混凝土的砂含泥量超标、碎石强度不达标、制施工人员配制混合料未按照标准的比例调配等因素,水工构件性能未达到设计的要求,水利建筑抵制病害的性能减弱易导致病害的发生。

2、受力因素。水利建筑在施工期间需承受来自多方的受力作用,当受力荷载超出水利建筑的承载范围,会在短时间内产生裂缝现象。例如在内外荷载作用下,商品混凝土不仅产生弹性变形,而且产生随时间增长的非弹性变形,这种随时间增长的变形称作徐变。徐变是在加载后随持荷时间的增长逐渐发生的,在较小的应力时就能发生,且卸荷后只能部分恢复。研究表明,商品混凝土的徐变使温度应力和干缩应力均有相当大的松弛,对于防止裂缝一般是有利的,而且徐变还可使商品混凝土的长期极限拉伸值有较大的增加。因此,计算商品混凝土结构的温度应力和干缩应力时,必须考虑徐变的影响。

3、温度因素。

随着温度的变化商品混凝土产生膨胀或收缩,即商品混凝土的温度变形。一般而言,由于温度变形受到约束而在商品混凝土结构中引起的温度应力常常较外荷载引起的应力大。因此,商品混凝土的温度变形是对结构影响最大的一种体积变形形式,往往对商品混凝土结构产生很不利的影响。当温度变形呈收缩状态且受到自身或外部约束所产生的温度应力超过商品混凝土的允许抗拉强度时,商品混凝土结构就会产生温度裂缝。显然,温度变化是引起商品混凝土结构温度变形的主要因素。引起商品混凝土温度变化的因素一般包括:水泥水化热、初始温差、由浇筑时气温变化到商品混凝土结构经长期运行后所达到的稳定温度的温度变化以及由于外界气温变化(气温骤降、气温变化等)而产生的温度变化等四类情况。

另外,干缩变形也是一种与温度有关的导致裂缝出现的原因之一。在商品混凝土的拌和水中约有20%的水分是水泥水化所必需的,其余80%水分都要被蒸发,从而引起商品混凝土失水后体积收缩,这种收缩称为干缩。此外,水泥和水发生水化作用逐渐硬化而形成水泥骨架时, 不断紧缩导致体积收缩,这种收缩称为凝缩。商品混凝土结构的收缩情况分为凝缩和干缩两种情况。商品混凝土收缩是商品混凝土结构的必然结果,是自然属性中的一种。商品混凝土收缩的情况与商品混凝土中水泥的用量、水灰比值、骨料级配等资料直接相关,同时与商品混凝土的外界环境有关。在商品混凝土收缩中干缩是主要的收缩方式,占商品混凝土收缩总量的80%以上。面板商品混凝土由于干缩而引起的干缩裂缝不仅与干缩变形大小有关,而且还与面板内钢筋及垫层对干缩变形的约束等因素有关。此外,在面板浇筑施工期,当面板表面水分蒸发过快时,面板表面的干缩变形大于内部的干缩变形,形成内外干缩变形差,此时在面板内部各质点之间内约束的作用下, 很容易使面板产生表面干缩裂缝。事实上,表面干缩裂缝是商品混凝土面板最为常见的干缩变形破坏形式。

4、工艺因素。施工是水利工程建设的关键环节, 施工质量不合要求极易引发多种病害,也是水利建筑物裂缝病害的成因之一。如:施工人员选择的工艺方案、操作技术、支护结构等与水利工程要求不统一,导致建筑物结构组合达不到标准而形成病害。

二、裂缝控制措施

裂缝控制措施裂缝控制是保证高性能商品混凝土品质的重要措施,高性能水工商品混凝土工程质量控制时应重点关注:

(1)根据环境条件调整商品混凝土配合比,降低商品混凝土收缩值和水化热。

(2)大体积结构商品混凝土,可以通过温度控制实现对裂缝产生的控制。在大体积砼配合比设计中,需要采用水化热或者低水化热而生成均匀的凝胶材料,同时键入缓凝类型的减水剂,通过降低水灰比、骨料级配的合适选择,减少水化热的作用。大体积商品混凝土结构中,如果有必要可以在内部安装水管进行冷却,将商品混凝土内部水化热中的多余部分带出。在浇筑好的商品混凝土表面以保湿保温层进行覆盖,并浇水养护,以防商品混凝土结构表面降温过快,导致深度裂缝与表面裂缝的发生。对控制点与商品混凝土结构外表面的温度差进行控制,在外部环境温度急速降低时,通过外保温层覆盖、红外线等等保温措施进行温度控制。延长模板保持时间,尽量晚完成拆模工序,防治商品混凝土表面冷缩值过大。根据环境温度,确定蒸养温度。若采用40℃~60℃左右低温蒸养时,为保持商品混凝土表面湿度、控制商品混凝土表面温度梯度,夏季高温季节蒸养温度取下界,冬季低温时取上界;合理布置蒸汽管线,使得构件商品混凝土内部温度分布均匀,控制温度梯度;缩短升温时间,尽量延长降温时间,避免温度骤降,导致温度梯度过大。在施工场地风速较大、温度较低的情况下,应采取外模板保温措施,必要时可采取外模板喷涂保温材料。如果必要,应在商品混凝土中掺入一定数量的纤维以增强商品混凝土抗裂性能, 有防腐蚀需要时,宜采用聚丙烯等有机类纤维,严禁使用钢纤维等不耐氯离子侵蚀的材料。

(3)商品混凝土构件间结合部等脆弱部位商品混凝土易产生收缩性表面裂缝,因此在进行商品混凝土配合比设计时,应考虑采取适当的防裂措施。如果必要,应在商品混凝土中掺入一定数量的纤维以增强商品混凝土抗裂性能。

(4)高性能商品混凝土采取蒸养方式时,为防止早期裂缝产生,应严格控制蒸养时间、温度, 降温时间。应尽量延长降温时间,减少降温梯度。模板拆除过程中应制定措施,防止冷空气突然进入,导致构件局部出现剧烈降温产生裂缝。

(5)调整钢筋商品混凝土结构配筋,采取适当减少钢筋直径和间距等构造措施,提高商品混凝土构件抗裂性能。

三、处理裂缝的措施

裂缝是水利工程建设的常见病害,其对水工建筑物的安全性、稳定性、牢固性等均有不利影响。考虑到水利工程对水资源调度的重要意义,制定针对性措施处理裂缝病害是十分重要的。工程单位在制定水利施工方案过程中应顾及到裂缝病害的防治,确保工程施工质量与设计标准相一致。

1、引进技术。裂缝发生后需采取有效的技术处理,避免水工建筑裂缝扩大。目前,裂缝处理技术的方案较多,包括:开凿技术、修补技术、灌浆技术等,水利施工人员要结合裂缝的大小、成因等资料合理选择不同的处理方法。

2、加固结构。鉴于外界应力对水工建筑物的破坏作用,水利施工期间设置相应的支护体系可起到结构加固的效果,增强了建筑物抵制受力冲击的性能。如:对堤坝根基用商品混凝土加固处理,可改善其抗洪抗灾的性能。

3、优化材料。商品混凝土是水利施工的主要材料,控制商品混凝土质量是保证建筑物性能的前提条件。一是要控制商品混凝土各原始材料的比例,二是要经过质量检测合格后才能运用于现场施工,这些都有助于控制病害的发生。

4、综合检测。检测失误不仅会引起裂缝病害,也会扩大裂缝带来的不利影响。水工建筑裂缝形成之前其结构会出现异常,若通过综合检测可及时制定方案防止裂缝。施工单位不仅要重视作业进度,也应加强裂缝病害的防治。

四、结语

总之,水工建筑物裂缝的产生,不仅会降低建筑物的抗渗能力,影响建筑物的使用功能和安全, 而且会降低材料的耐久性,影响建筑物的承载能力,温度、材料强度、施工质量、养护质量、 结构形式、建筑物构件大小等是影响裂缝产生的主要因素。一个裂缝的产生的原因是可能是单一的,也可能是多种因素造成的,因此要对水工构件裂缝进行认真研究、区别对待,并在施工中采取各种有效的预防措施来预防裂缝的出现和发展,对己产生的裂缝采用合理的方法进行处理,保证建筑物和构件安全、稳定地工作。

参考文献

[1]林翠.水利工程中商品混凝土裂缝的治理策略[J].中国科技博览,2010,(14):124.

[2]李红达,叶正麟,王小平.分形插值曲面[J].计算机辅助设计与图形学学报.2002(04);

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    收录时间:2016年11月19日 05:50:00 来源:中国混凝土机械网 作者:匿名
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