淺談水利工程混凝土施工裂縫的成因及解決措施_工程管理

1、淺談水利工程混凝土施工裂縫的成因及解決措施混凝土是水利工程采納的主要建筑材料, 而裂縫問題又是混凝土普遍存在且難于解決的工程實(shí)際問題。筆者綜合工程實(shí)踐閱歷, 對(duì)混凝土裂縫的形成機(jī)理及裂縫的預(yù)防與治理進(jìn)行了探討分析。0概述水工混凝土是由多種脆性材料組成的非勻稱材料, 具有較高的抗壓性和良好的耐久性, 同時(shí)也存在抗拉強(qiáng)度低、抗變形力量差、易開裂等顯著特征。由于混凝土施工和本身變形、外力約束等一系列緣由, 硬化成型的混凝土中存在著眾多的微空隙、氣穴和微裂縫, 即微觀裂縫, 這些微裂縫用肉眼觀看不到,其寬度約為0. 05 mm 以下。微觀裂縫主要有3 種: 1裂縫, 即沿著骨料四周發(fā)覺的骨料與水泥面粘

2、結(jié)面上的裂縫。 2水泥石裂縫, 即分布于骨料之間的水泥漿中的水泥面裂縫。3骨料裂縫, 即存在于骨料本身的裂縫。1宏觀裂縫產(chǎn)生的緣由及預(yù)防措施1. 1 表面干縮裂縫及預(yù)防措施1. 1. 1 表面干縮裂縫產(chǎn)生緣由干縮裂縫多消失在混凝土養(yǎng)護(hù)結(jié)束后的一段時(shí)間或是混凝土澆筑完畢后的7 d 左右。水泥漿中水分的蒸發(fā)會(huì)產(chǎn)生干縮, 但這種收縮是不行逆的。干縮裂縫的產(chǎn)生主要是由于混凝土內(nèi)外水分的蒸發(fā)程度不同而導(dǎo)致的結(jié)果, 混凝土受外部條件的影響, 表面水分損失過快, 變形較大, 內(nèi)部濕度變化較小, 變形較小, 較大的表面干縮變形受到混凝土內(nèi)部約束, 產(chǎn)生較大拉應(yīng)力而產(chǎn)生裂縫。相對(duì)濕度越低, 水泥漿體干縮越大,

3、干縮裂縫越簡單產(chǎn)生。干縮裂縫多為表面性的平行線狀或網(wǎng)狀淺細(xì)裂縫, 寬度多為0.05 0.2 mm 之間, 大體積混凝土中平面部位多見。干縮裂縫通常會(huì)影響混凝土的抗?jié)B性, 引起鋼筋的銹蝕, 影響混凝土的耐久性, 在水壓力的作用下會(huì)產(chǎn)生水力劈裂,影響混凝土的承載力等?；炷粮煽s主要和混凝土的水灰比、水泥的成分、水泥的用量、骨料的性質(zhì)和外加劑的用量等有關(guān)。1. 1. 2 主要預(yù)防措施( 1)選用干縮較小的水泥, 如用中低熱水泥和粉煤灰水泥,在保證混凝土強(qiáng)度等級(jí)的前提下, 降低水泥的用量。( 2)混凝土的干縮受水灰比的影響較大, 水灰比越大干縮越大, 因此在混凝土協(xié)作比設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量掌握好水灰比大小,同

4、時(shí)摻加合適的減水劑。( 3)嚴(yán)格掌握混凝土攪拌時(shí)間和施工中的協(xié)作比, 混凝土的用水量肯定不能大于協(xié)作比設(shè)計(jì)所給定的用水量, 用水量誤差掌握在規(guī)范允許的范圍之內(nèi)。( 4)混凝土平面收光要恰到好處, 最終一道收光要用力反復(fù)揉搓。混凝土表面既達(dá)到最密實(shí)的程度, 又能收好光。( 5)加強(qiáng)混凝土的早期養(yǎng)護(hù), 并適當(dāng)延長混凝土的養(yǎng)護(hù)時(shí)間, 保持混凝土表面常常潮濕, 既保濕又保溫。( 6)在混凝土結(jié)構(gòu)中設(shè)置合適的收縮縫。1. 2塑性收縮裂縫及預(yù)防措施1. 2. 1塑性收縮產(chǎn)生緣由塑性收縮是指混凝土在終凝之前表面因失水較快而產(chǎn)生的收縮。塑性收縮裂縫一般在干熱或大風(fēng)天氣消失, 裂縫多呈中間寬、兩端細(xì)且長短不一、

5、互不連貫狀態(tài)。較短的裂縫一般長20 30 cm, 較長的裂縫可達(dá)1 2 m, 寬1 5 mm。其產(chǎn)生的主要緣由為混凝土在凝聚前幾乎沒有強(qiáng)度或強(qiáng)度很小, 或者混凝土剛剛終凝而強(qiáng)度很小時(shí), 受高溫或較大風(fēng)力的影響, 混凝土表面失水過快, 造成毛細(xì)管中產(chǎn)生較大的負(fù)壓而使混凝土體急劇收縮, 而此時(shí)混凝土的強(qiáng)度又無法反抗其本身收縮, 因此產(chǎn)生龜裂。影響混凝土塑性收縮開裂的主要因素有水灰比、混凝土凝聚時(shí)間、水泥的安定性、環(huán)境溫度、風(fēng)速、相對(duì)濕度等。1. 2. 2主要預(yù)防措施( 1)選用干縮值較小, 且早期強(qiáng)度較高的一般硅酸鹽水泥。( 2)嚴(yán)格掌握水灰比和水泥用量, 選擇級(jí)配良好的石子, 削減空隙率和砂率。

6、( 3)澆筑混凝土之前, 將基層和木模板澆水潮濕。( 4)振搗要密實(shí), 表面壓實(shí)。( 5)準(zhǔn)時(shí)用塑料薄膜或潮濕的草簾子養(yǎng)護(hù), 保濕保溫, 或噴灑養(yǎng)護(hù)劑。( 6)避開高溫柔大風(fēng)天氣下澆筑, 防止暴曬風(fēng)干。1. 3 溫度裂縫及預(yù)防措施1. 3. 1溫度裂縫產(chǎn)生緣由溫度裂縫多發(fā)生在大體積混凝土表面或溫差變化較大的中間位置。混凝土在澆筑后, 在硬化過程中, 水泥水化作用產(chǎn)生大 量的水化熱, 由于混凝土體積較大, 大量的水化熱積聚在混凝土內(nèi)部而不易散發(fā), 導(dǎo)致內(nèi)部溫度急劇上升, 而混凝土表面散熱較快, 產(chǎn)生較大溫差, 較大的溫差造成內(nèi)部與外部熱脹冷縮的程度不同, 使混凝土表面產(chǎn)生肯定的拉應(yīng)力。當(dāng)拉應(yīng)力超

7、過混凝土的抗拉強(qiáng)度極限時(shí), 混凝土表面就會(huì)產(chǎn)生裂縫, 這種裂縫多發(fā)生在混凝土施工的后期。在混凝土的施工中當(dāng)溫差變化較大或混凝土受到寒潮的攻擊時(shí)會(huì)造成混凝土表面收縮, 表面收縮的混凝土受內(nèi)部混凝土的約束, 將產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力而產(chǎn)生裂縫。溫度裂縫通常只在混凝土表面較淺的范圍內(nèi)產(chǎn)生。溫度裂縫的走向通常無肯定的規(guī)律。大面積結(jié)構(gòu)裂縫常縱橫交叉; 梁板類長度尺寸較大的結(jié)構(gòu)物裂縫多平行于短邊;深化和貫穿性的溫度裂縫一般與短邊方向或平行或接近平行,裂縫沿長邊分段消失, 中間較密。裂縫寬度大小不一, 受溫度變化影響較為明顯, 冬季較寬, 夏季較窄。高溫膨脹引起的混凝土溫度裂縫通常中間粗兩端細(xì), 而冷卻裂縫的粗細(xì)

8、變化不太明顯。此種裂縫的消失會(huì)引起鋼筋的銹蝕、混凝土的碳化, 降低混凝土的抗凍融、抗疲憊、抗?jié)B力量等。1. 3. 2主要預(yù)防措施( 1)盡量選用低熱或中熱水泥, 如礦渣水泥、粉煤灰水泥等。( 2)削減水泥用量, 在混凝土中摻加適量粉煤灰或減水劑。( 3)降低水灰比, 一般混凝土的水灰比掌握在0. 6以下。( 4)改善骨料的級(jí)配, 采納多級(jí)連續(xù)配料, 摻加粉煤灰或高效減水劑等來削減水泥用量以降低水化熱。( 5)改善混凝土的澆筑溫度, 寒冷天氣要盡快入倉, 盡量提高入倉的溫度, 入倉溫度保證在450以上; 熱季要降低入倉溫度, 砂石骨料要堆高遮陽, 取用地下水為拌合用水, 混凝土盡快入倉, 入倉溫

9、度掌握300以下。( 6)在混凝土中摻加減水緩凝劑, 改善混凝土拌合物的流淌性和保水性, 降低水化熱, 推拖延緩熱峰的消失時(shí)間。( 7)大體積混凝土的溫度應(yīng)力與結(jié)構(gòu)尺寸相關(guān), 混凝土結(jié)構(gòu)尺寸越大, 溫度應(yīng)力越大, 因此要合理支配施工工序, 分層、分塊澆筑, 以利于散熱, 削減約束。( 8)在大體積混凝土內(nèi)部設(shè)置冷卻管道, 通冷水或者冷氣冷卻, 削減混凝土內(nèi)外的溫差。( 9)加強(qiáng)混凝土溫度的監(jiān)控, 準(zhǔn)時(shí)實(shí)行冷卻愛護(hù)措施。( 10)預(yù)留溫度收縮縫。( 11)削減約束, 澆筑混凝土前應(yīng)在基巖和老混凝土上鋪設(shè)5 mm 左右的砂墊層或用瀝青等材料涂刷。( 12)加強(qiáng)混凝土養(yǎng)護(hù), 混凝土澆筑后準(zhǔn)時(shí)用潮濕的

10、草簾、麻布等掩蓋, 并留意灑水養(yǎng)護(hù), 適當(dāng)延長養(yǎng)護(hù)時(shí)間, 愛護(hù)混凝土表面緩慢冷卻, 在寒冷季節(jié)混凝土表面應(yīng)設(shè)置保溫措施, 以防寒潮攻擊。( 13)混凝土中配置表層毛細(xì)鋼筋或者摻入纖維材料, 將混凝土的溫度裂縫掌握在肯定的范圍之內(nèi)。1. 4沉陷裂縫及預(yù)防措施沉陷裂縫的產(chǎn)生緣由是由于結(jié)構(gòu)地基土質(zhì)不均、松軟或回填土不實(shí)或浸水而造成不勻稱沉降所致, 或者由于模板剛度不足、模板支撐間距過大或支撐底部松動(dòng)等導(dǎo)致, 特殊是在冬季,模板支撐在凍土上, 凍土化凍后產(chǎn)生不勻稱沉降致使混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫, 其走向與沉陷狀況有關(guān), 一般與地面垂直或呈300 450方向進(jìn)展, 較大的沉陷裂縫往往有肯定的錯(cuò)位, 裂縫寬度

11、往往與沉陷量成正比關(guān)系, 裂縫寬度受溫度變化的影響較小, 地基變形穩(wěn)定之后, 沉陷裂縫也基本趨于穩(wěn)定。主要預(yù)防措施.( 1)對(duì)松軟土填土地基在上部結(jié)構(gòu)施工前應(yīng)進(jìn)行必要的夯實(shí)和加固。( 2)保證模板有足夠的強(qiáng)度和剛度, 且支撐堅(jiān)固, 并使地基受力勻稱。( 3)防止混凝土澆筑過程中地基被水浸泡。( 4)模板拆除時(shí)間不能太早且要留意拆換的先后挨次。( 5)在凍土上搭設(shè)模板時(shí)要留意實(shí)行肯定的預(yù)防措施。2裂縫處理2. 1表面修補(bǔ)法表面修補(bǔ)法是一種簡潔、常見的修補(bǔ)方法, 主要適用于穩(wěn)定和對(duì)結(jié)構(gòu)承載力沒有影響的表面裂縫以及深度裂縫的處理。通常的處理措施是在裂縫的表面涂水泥漿、環(huán)氧膠泥或在混凝土表面涂刷油漆、

12、瀝青等防腐材料, 在防護(hù)的同時(shí)為了防止混凝土受各種作用的影響連續(xù)開裂, 通?？梢圆杉{在裂縫表面粘貼玻璃絲布等措施。2. 2灌漿、嵌縫封堵法灌漿法主要適用于對(duì)于結(jié)構(gòu)整體有影響或者 有防滲要求的混凝土裂縫的修補(bǔ)。利用壓力設(shè)備將膠結(jié)材料壓入混凝土的裂縫中, 膠結(jié)材料硬化后與混凝土形成一個(gè)整體, 從而達(dá)到封堵加固的目的。常用的膠結(jié)材料有水泥漿、環(huán)氧樹脂、甲基丙烯酸、聚氧脂等化學(xué)材料。嵌縫法是裂縫封堵中常用的一種方法, 它通常是沿裂縫鑿糟, 在糟中嵌填塑料或剛性止水材料, 以達(dá)到封閉裂縫的影響。常用的塑性材料有聚氧乙烯膠泥、塑料油膏、丁基橡膠等等, 常用的剛性止水材料為聚合物水泥砂漿。2. 3結(jié)構(gòu)加固法當(dāng)裂縫影響到混凝土結(jié)構(gòu)的性能時(shí), 就要考慮實(shí)行加固法對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行處理。結(jié)構(gòu)結(jié)實(shí)中常用的主要有以下幾種方法: 加大混凝土結(jié)構(gòu)的截面積, 在構(gòu)件的角部外包型鋼, 采納預(yù)應(yīng)力法加固、粘貼鋼板加固、增設(shè)支點(diǎn)加固以及噴射混凝土劑加固。2. 4 混凝土置換法混凝土置換法是處理嚴(yán)峻損壞混凝土的一種有效方法, 此方法是將損壞的混凝土剔掉, 然后置換新的混凝土或其他材料, 常用的置換材料有一般混凝土或水泥砂漿、聚合物或改性聚合物混凝