南水北調中線渠道機械化襯砌混凝土裂縫預防與處理

呂愛民

摘要:裂縫是混凝土結構中普遍存在的一種現象,它的出現不僅會降低渠道板面的抗?jié)B能力,從而影響整體外觀形象,另外由于混凝土的碳化,降低材料的耐久性,影響混凝土的承載能力,因此要對混凝土裂縫預防處理要區(qū)別對待,采用合理的預防措施與處理方法,有效的預防措施來預防裂縫的出現和發(fā)展,并且經處理后節(jié)約成本,保證混凝土機械襯砌的快速發(fā)展。

關鍵詞:裂縫;施工;渠道

南水北調中線渠道工程施工的混凝土面板,采用機械化襯砌,施工過程中產生了不同程度的裂縫,為了預防裂縫的產生與處理,在施工過程中總結了些經驗,在此闡述如下:混凝土是一種由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而形成的非均質脆性材料。由于混凝土施工和本身變形、約束等一系列問題,硬化成型的混凝土中存在著眾多的微孔隙、氣穴和微裂縫,這樣就降低混凝土材料的承載能力、耐久性及抗?jié)B能力,影響渠道外觀、使用壽命,混凝土裂縫產生的原因很多,有變形引起的裂縫:如溫度變化、收縮、膨脹、不均勻沉陷等原因引起的裂縫;有機械設備在施工過程中引起的裂縫;有養(yǎng)護環(huán)境不當引起的裂縫等等。根據實際情況,在施工過程中分析裂縫產生的原因來采取預防及處理。

1 渠道機械化襯砌混凝土工程中常見的裂縫及預防

1.1 干縮裂縫及預防

干縮裂縫多出現在混凝土養(yǎng)護結束后的一段時間或是混凝土澆筑完畢后的一周左右。水泥漿中水分的蒸發(fā)會產生干縮,且這種收縮是不可逆的。裂縫的產生主要是由于混凝土內外水分蒸發(fā)程度不同而導致變形不同的結果: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部約束,產生較大拉應力而產生裂縫。相對濕度越低,水泥漿體干縮越大,裂縫越易產生。裂縫多為表面性的平行線狀或網狀淺細裂縫,寬度多在0.05~0.2mm之間,裂縫通常會影響混凝土的抗?jié)B性及外觀。混凝土干縮主要和混凝土的水灰比、水泥的成分、水泥的用量、集料的性質和用量、外加劑的用量等有關。

主要預防措施:⑴選用收縮量較小及安定性穩(wěn)定的水泥,一般采用中低熱及強度較高水泥和粉煤灰水泥。⑵混凝土的干縮受水灰比的影響較大,水灰比越大,干縮越大,因此在混凝土配合比中應盡量控制好水灰比的選用,同時摻加合適的減水劑。⑶嚴格控制混凝土施工中的配合比、坍落度、機械滑模的行走速度、提漿機提漿、抹面時間。⑷加強混凝土的早期養(yǎng)護,并適當延長其養(yǎng)護時間。冬季施工時要適當延長混凝土保溫覆蓋時間,覆蓋采用塑料薄膜及加厚草簾。⑸嚴格按照設計要求切割收縮縫(混凝土強度在5Mpa左右為最佳)。

1.2 塑性收縮裂縫及預防

塑性收縮是在混凝土凝結之前,表面因失水較快而產生的收縮。裂縫一般在干熱或大風天氣出現,裂縫多呈中間寬、兩端細且長短不一,互不連貫狀態(tài)。較短的裂縫一般長20~30cm,較長的裂縫可達2~3m,寬1~5mm,容易使混凝土板面形成貫穿性裂縫。其產生的主要原因為:混凝土在終凝前幾乎沒有強度或強度很小,或者受高溫或較大風力的影響,混凝土表面失水過快,造成毛細管中產生較大的負壓而使其體積急劇收縮,而此時混凝土的強度又無法抵抗其本身收縮,因此產生龜裂。影響混凝土塑性收縮開裂的主要因素有水灰比、混凝土的凝結時間、環(huán)境溫度、風速、相對濕度等。

主要預防措施:⑴選用干縮值較小早期強度較高的硅酸鹽或普通硅酸鹽水泥。⑵嚴格控制水灰比,摻加高效減水劑來增加混凝土的坍落度和和易性,減少水泥及水的用量。⑶澆筑混凝土之前,將底層保溫板及土基面用水濕潤。⑷及時覆蓋塑料薄膜或者潮濕的草簾、無紡布,保持混凝土終凝前表面濕潤,或在混凝土表面噴灑養(yǎng)護劑進行養(yǎng)護。⑸在高溫和大風天氣要設置遮陽和擋風設施,及時養(yǎng)護,盡量避免施工。

1.3 沉陷裂縫及預防

沉陷裂縫的產生是由于地基土質不勻、松軟,回填土不實或浸水而造成不均勻沉降所致;或因為保溫板與基面接觸不緊密,保溫板有翹動現象導致,特別是在冬季,保溫板支撐在凍土上,凍土化凍后產生不均勻沉降,致使混凝土結構產生裂縫。此類裂縫多為深進或貫穿性裂縫,其走向與沉陷情況有關,一般沿與地面垂直或呈30°~45°角方向發(fā)展,較大的沉陷裂縫,往往有一定的錯位,且裂縫寬度與沉降量成正比關系。地基變形穩(wěn)定之后,沉陷裂縫也基本趨于穩(wěn)定。另外,通縫切割不及時,及留置不當同樣會造成。

主要預防措施:⑴對松軟土、填土地基在上部結構施工前應進行必要的夯實和加固,嚴格杜絕坡面土方超挖。⑵防止混凝土澆灌過程中地基被水浸泡。⑶及時切割通縫,按設計要求正確留置沉降縫。

1.4 溫度裂縫及預防

本工程溫度裂縫多發(fā)生在混凝土澆筑后,在硬化過程中,水泥水化產生大量的水化熱,由于晝夜溫差較大,很容易造成內部與外部熱脹冷縮的程度不同,使混凝土表面產生一定的拉應力(實踐證明當混凝土本身溫差達到25℃~26℃時,混凝土內便會產生大致在5MPa左右的拉應力)。當拉應力超過混凝土的抗拉強度極限時,混凝土表面就會產生裂縫,這種裂縫多發(fā)生在混凝土施工中后期。

主要預防措施:⑴改善骨料級配,摻加粉煤灰或高效減水劑等來減少水泥用量,降低水化熱。⑵在氣溫較高時,采取一些辦法(在混凝土中摻加一定量的具有減水、增塑、緩凝等作用的外加劑,改善混凝土拌合物的流動性、保水性,降低水化熱,推遲熱峰的出現時間。來降低混凝土的入倉溫度。⑶加強混凝土養(yǎng)護,及時用濕潤的草簾、無紡布等覆蓋,適當延長養(yǎng)護時間。

2 針對渠道機械化襯砌混凝土裂縫處理措施

裂縫的出現不但會影響結構的整體性和剛度以及渠道外觀,還會引起加速混凝土的碳化、降低混凝土的耐久性和抗疲勞、抗?jié)B能力。因此根據裂縫的性質和具體情況簡述如下處理措施:

2.1 裂縫處理材料的選用

采用施工單位、監(jiān)理、設計、業(yè)主經論證后的專用材料

對于縫寬≤0.2mm的裂縫采用水泥基滲透結晶型剛性防水材料進行表面涂抹處理;對于縫寬0.2<δ<0.4mm的裂縫采用水泥基柔性防水材料進行表面涂抹處理;⑶對于縫寬≥0.4mm的裂縫嵌縫采用聚硫密封膠進行鑿槽嵌縫處理;

2.2 裂縫處理的措施

表面涂抹水泥基滲透結晶型防水材料(縫寬≤0.2mm)

防水基面預處理。除去浮灰、水泥浮漿,并用水沖洗干凈,空鼓、疙瘩以及起皮等疏松部位,將其鏟除,并用水沖洗。若表面較光滑,用鋼絲刷、砂磨機等工具將表面打磨粗糙后,在用水沖洗。必須用水充分浸透防水基層,而不可僅僅是表面濕潤。

料漿制備(根據說明書)完成后,根據待涂面積,確定水泥基滲透結晶型防水材料用量并稱量。在裂縫混凝土表面直接涂刷,涂刷范圍裂縫兩側各10cm,涂刷一遍,厚度約1mm。采用圓形軌跡的方式涂刷,避免出現漏刷。

養(yǎng)護。養(yǎng)護以噴灑水霧為主,當涂層固化到不會被灑水損壞時養(yǎng)護就可以開始,每天噴灑水霧至少3次(當天氣炎熱干燥,水分散失快時,噴灑水霧的次數應相應增加,并應采取遮蔭或以潮濕的麻布覆蓋等保護措施),連噴3天以上。養(yǎng)護期間嚴禁采用不透氣的材料(如:塑料薄膜等)直接附于涂層上。禁止用污水、壓力水養(yǎng)護涂層,也不得用水浸泡養(yǎng)護。

施工溫度

施工環(huán)境溫度不宜低于5℃,不宜高于40℃。

表面涂抹水泥基柔性防水材料(縫寬0.2<δ<0.4mm)

水泥基柔性防水材料涂抹前,基層混凝土強度應不低于設計值的80%。

基層應平整、堅固、潔凈,無浮塵雜物,不得有疏松、凹陷處;如果有油污、孔洞等要進行清洗、修補處理。

施工前,基層面要保持基本干燥,無大面潮濕面時即可施工。

施工主要采用人工抹面方法,在裂縫兩側各10cm范圍內涂刷。涂刷一遍,厚度2mm,表面應壓實、抹平。

水泥基柔性防水材料凝結后,進行自然養(yǎng)護,養(yǎng)護溫度不低于5℃。

水泥基柔性防水材料未達到硬化狀態(tài)時,不得澆水養(yǎng)護或直接受雨水沖刷。

2.3 鑿槽嵌縫(縫寬≥0.4mm)

使用開鑿工具,沿裂縫方向鑿成一個寬25mm、深38mm的“U”槽溝,根據裂縫實際情況可以稍有區(qū)別,但應滿足槽深為槽寬的1.5倍。不要將槽溝鑿成“V”。

清除縫內的污物及雜質,確保施工面干凈,涂抹建面劑。

將拌制好的材料填入槽內壓實,為確保表面的平整度,用抹刀用力來回刮平。