水工混凝土裂縫的成因與控制措施

摘要:在水利工程建設(shè)中，混凝土產(chǎn)生裂縫是水工建筑物最常見(jiàn)的通病，只有掌握混凝土施工產(chǎn)生裂縫的多方面因素，在施工過(guò)程中采取防治措施進(jìn)行嚴(yán)格控制，確保混凝土工程質(zhì)量和使用功能達(dá)到預(yù)期目的。現(xiàn)就結(jié)合本人多年實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)水工建筑物混凝土產(chǎn)生裂縫淺談幾點(diǎn)成因與控制措施，提供大家參考。

關(guān)鍵詞:水工混凝土;裂縫;控制

引言

在水利工程重力壩、水閘、渡槽、涵洞、渠道施工中，由于混凝土的施工和本身變形，約束等一系列因素，均產(chǎn)生大量的表面裂縫和貫穿性裂縫。因?yàn)榱芽p的存在和發(fā)展，破壞了水工建筑物結(jié)構(gòu)的整體性，影響了水工建筑物的結(jié)構(gòu)受力狀況和穩(wěn)定，降低水工建筑物結(jié)構(gòu)的耐久性，甚至?xí)饾B透變形，危及水工建筑物的結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。由此可見(jiàn)，分析裂縫的成因，探討防治措施，對(duì)水利工程建筑的應(yīng)用有著極其重要的意義。

一、水工混凝土裂縫的成因

(一)荷載作用引起裂縫的成因

水工建筑物混凝土結(jié)構(gòu)在荷載作用下，由于截面的混凝土拉應(yīng)力大多是大于混凝土極限拉伸值的，所以在構(gòu)件使用時(shí)總是帶縫工作。這類(lèi)裂縫總是與主拉應(yīng)力方向大致垂直，且最先在荷載效應(yīng)最大處產(chǎn)生。如果荷載效應(yīng)相同，裂縫首先在混凝土抗拉能力最薄弱處產(chǎn)生。

(二)非荷載作用引起裂縫的成因

在水工建筑物混凝土構(gòu)件中，所產(chǎn)生裂縫大多是非荷載因素引起，主是是材料、混凝土拌制和振搗、氣候與養(yǎng)護(hù)、基礎(chǔ)不均勻沉降等多方面因素。

1、材料:粗細(xì)骨料含泥量過(guò)大，造成混凝土收縮增大; 粗骨料針片狀含量大，和易性差，難以搗實(shí)成型; 礦渣水泥比普通水泥收縮大，早強(qiáng)型水泥收縮也大。

2、混凝土拌制與振搗:設(shè)計(jì)配合比與施工配合比控制不到位，產(chǎn)生水灰比偏高;粗細(xì)骨料搭配不合理; 混凝土入模與振搗時(shí)間間隔太長(zhǎng); 振搗方法與工序不規(guī)范等都能使混凝土產(chǎn)生裂縫。

3、氣候與養(yǎng)護(hù):陽(yáng)光強(qiáng)烈輻射，風(fēng)力變化能直接影響混凝土表面大量收縮引起裂縫，是外因條件引起的干縮縫; 由于水泥和水在混凝土硬化過(guò)程中引起化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生大量的水化熱引起混凝土內(nèi)部溫度升高，如果熱量不能散失，內(nèi)部和外部溫差過(guò)大，使構(gòu)件內(nèi)部受壓，外部受拉，混凝土將產(chǎn)生裂縫，這是內(nèi)因條件引起的收縮縫。

4、基礎(chǔ)不均勻沉降:由于基礎(chǔ)承載力不均衡，產(chǎn)生混凝土構(gòu)件局限部位受壓或受拉處于超靜狀態(tài)，從而導(dǎo)致裂縫。

二、荷載作用引起裂縫的控制措施

(一)荷載作用引起裂縫的控制措施

根據(jù)設(shè)計(jì)和規(guī)范要求合理配筋，主筋應(yīng)選用混凝土粘結(jié)較好的螺紋鋼筋，應(yīng)控制鋼筋的應(yīng)力不能過(guò)高，鋼筋直徑不能過(guò)粗，在混凝土的受壓和受拉區(qū)應(yīng)分布均勻，這樣就能較好地控制正常使用條件下產(chǎn)生裂縫的最小寬度。

(二)非荷載作用引起裂縫的控制措施

1、材料:

(1)水泥:水泥盡可能選擇適合混凝土強(qiáng)度等級(jí)的水泥，除水下構(gòu)件處一般不選用早強(qiáng)型水泥。

(2)砂石料:砂石料粗、中、細(xì)顆粒應(yīng)級(jí)配合理，石子含泥量應(yīng)少于1%，針片狀含量應(yīng)少于15%; 砂雜質(zhì)含量應(yīng)小，含泥量應(yīng)少于3%。

(3)水:應(yīng)用飲水用，避免采用混濁水、工業(yè)污水和沼澤水。

(4)外加濟(jì):為了改善混凝土的和易性，調(diào)節(jié)凝結(jié)時(shí)間，提高強(qiáng)度和耐久性，應(yīng)根據(jù)規(guī)定用量不能過(guò)多。

(5)鋼筋:使用前應(yīng)對(duì)鋼筋表面的浮銹、油漬、浮皮清除干凈，調(diào)直后按設(shè)計(jì)的長(zhǎng)度劃線下料，鋼筋接頭盡量采用焊接。

2、混凝土拌制與振搗

(1)混凝土配料:實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)應(yīng)按當(dāng)天砂石料的含水量進(jìn)行實(shí)測(cè)，應(yīng)對(duì)設(shè)計(jì)配合比調(diào)整為施工配合比，才能控制水灰比，使混凝土硬化后使水汽孔更少。

(2)混凝土拌和:混凝土拌和盡可能采用機(jī)拌，拌和一次時(shí)間應(yīng)控制在2-3分鐘，在無(wú)條件機(jī)拌采用人工拌制的，應(yīng)實(shí)行“三干三濕法”。

(3)混凝土入模與振搗:混凝土入模后立即振搗

為宜，振搗時(shí)間過(guò)長(zhǎng)和過(guò)短都不利，振搗時(shí)間過(guò)短，混凝土內(nèi)部空氣排不凈而空隙率大。振搗時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，混凝土容易產(chǎn)生離析現(xiàn)象而影響均勻性，使混凝土漏漿和蜂窩產(chǎn)生裂縫。

3、氣候與養(yǎng)護(hù):

(1)除水下混凝土施工外，一般不宜在大風(fēng)的氣候澆灌混凝土，否則將嚴(yán)重造成混凝土表面干縮而產(chǎn)生裂縫。

(2)在夏季澆灌混凝土?xí)r，應(yīng)采用低溫入模、低溫養(yǎng)護(hù)，以控制延長(zhǎng)混凝土的凝結(jié)時(shí)間。

(3)在冬季(無(wú)冰凍的條件下)澆灌混凝土?xí)r除添加促凝劑外，在終凝期過(guò)后立即采取保暖養(yǎng)護(hù)，使混凝土水化熱與氣溫差更少。

(4)基礎(chǔ)不均勻沉降:

根據(jù)基礎(chǔ)條件及上部混凝土結(jié)構(gòu)形式，在不影響使用功能的前提下，采用合理的構(gòu)造措施或設(shè)置沉降縫。

三、結(jié)束語(yǔ)

裂縫是水工建筑物混凝土構(gòu)件中普遍存在的一種現(xiàn)象，它不權(quán)是降低水工建筑物的抗?jié)B能力，且影響水利工程的整體效益，只要建設(shè)者做到以防為主，認(rèn)真對(duì)待，不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，采取更有效的預(yù)防措施來(lái)控制水工混凝土裂縫的出現(xiàn)和發(fā)展，保證水工建筑物混凝土構(gòu)件的安全、經(jīng)久、耐用。

參考文獻(xiàn)

[1]黃國(guó)興，陳改新. 水利工程混凝土建筑物修補(bǔ)技術(shù)及應(yīng)用[M]. 北京:中國(guó)水利水電出版社，1986

[2]何佩德，徐永年. 小型水利工程施工. 水利電力出版社，1987

[3]李常升. 水利工程質(zhì)量監(jiān)控與通病防治全書(shū)[M]. 北京:中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，1999