水閘閘墩細(xì)微裂縫的原因分析與防治方法

摘 要：建設(shè)水利工程的過程中，混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)揮著極端重要的作用。不過雖然施工的進(jìn)程中，借助于諸多不同的措施對裂縫予以了防止，但是水閘閘墩這個(gè)地方，還是很容易有裂縫出現(xiàn)和產(chǎn)生?；诖耍疚闹饕Y(jié)合實(shí)例對水閘閘墩細(xì)微裂縫的原因與防治方法進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：水閘閘墩 細(xì)微裂縫 原因分析 防治方法

中圖分類號：TU7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）02（a）-0081-02

水工建筑物中一個(gè)比較常見的就是水閘，而閘墩則非常容易發(fā)生裂縫，對于結(jié)構(gòu)自身的持久穩(wěn)定產(chǎn)生不良的影響。這個(gè)問題對于工程界來講，一直是一個(gè)巨大的困擾，也一直沒有得到較好的解決?？梢哉f閘墩裂縫在不同的層面，不同的程度上都對水閘工程產(chǎn)生著危害。故而其引起了越來越重要的關(guān)注。

1 工程概況

某水利樞紐工程包含了攔河閘、消力池、防滲鋪蓋、護(hù)坦、泄洪沖沙閘，工程總長度達(dá)到了780 m，上下游河段（縱坡為1/680）等等。攔河閘工作水頭介于3.15～3.37 m。整個(gè)工程的閘墩數(shù)有十一個(gè)，邊墩有110 cm厚，中墩有150 cm厚，澆筑選用的混凝土型號為C25。澆筑閘墩選擇的時(shí)間為秋天，氣候方面非常的適宜，溫度整體上介于6℃～28℃之間。為了讓澆筑得到很好的質(zhì)量保證，澆筑選擇的開始時(shí)間為：下午5：45～次日上午8：45。在九月份一共澆筑完成8個(gè)不同的閘墩。所在地10月份的氣溫介于5℃～20℃，十月份澆筑的具體時(shí)間為：9：45am至次日凌晨2：45。從2010年9月3日開始澆筑2#中墩，混凝土的運(yùn)輸選擇的為自卸汽車，進(jìn)行的是水平運(yùn)輸，運(yùn)立罐的規(guī)格為1m3，通過起重機(jī)進(jìn)行吊運(yùn)，起重機(jī)共有兩部，在互相配合的情況下做好溜桶入倉。

截止到2010年10月14日，所有閘墩都完成了澆筑，拆模觀察外觀，質(zhì)量整體良好。但是2#閘墩對應(yīng)的牛腿位只有一條裂縫，這個(gè)裂縫寬度不到0.15 mm，是豎向的，也不連續(xù)。具體可以參看圖1；11月5日進(jìn)行的大檢過程中，在8#、5#、1#這三個(gè)不同的閘墩對應(yīng)的牛腿位置也都發(fā)現(xiàn)了相似的裂縫。整體上裂縫的具體特征如下：（1）都產(chǎn)生于養(yǎng)護(hù)期以后。（2）都是豎向的，位置都在牛腿周邊。（3）寬度都介于0.1～0.15 mm中間。

2 分析裂縫出現(xiàn)原因

2.1 混凝土出現(xiàn)干縮

比較內(nèi)外混凝土對應(yīng)的具體水分蒸發(fā)情況，可以說外表的蒸發(fā)速度以及蒸發(fā)的程度都比內(nèi)部要大出很多。在收縮方面，表層也比內(nèi)部要大，對應(yīng)的拉應(yīng)力總體也比較大，這樣就會產(chǎn)生干縮，不過干縮一般情況下僅僅在表層發(fā)生。如果混凝土本身的體積比較大，要想實(shí)現(xiàn)6 cm的干縮，通常需要一個(gè)月左右。但是一般情況下，對于大體積的混凝土來講，內(nèi)部是沒有干縮這一問題的，盡管如此對于表面的干縮，這個(gè)問題絕對不能夠予以忽視。其會誘發(fā)出現(xiàn)拉裂縫。對于閘墩而言，其本身的結(jié)構(gòu)為水工薄壁，相對而言，在風(fēng)大干熱的季節(jié)，就會受到較大的影響，如果處理以及養(yǎng)護(hù)不及時(shí)的話，那么局部就會出現(xiàn)貫穿性的裂縫。影響干縮的因素主要為混凝土組成以及相關(guān)材質(zhì)的配合比。一般情況下，水泥用量和干縮之間呈現(xiàn)正向的關(guān)系。骨料密度、級配以及彈性模、骨料粒徑越大，越有助于降低干縮。另外，養(yǎng)護(hù)和具體的環(huán)境也影響到干縮的具體情況。

2.2 墩體的表里有溫差

水泥水化就會有大量水化熱出現(xiàn)和產(chǎn)生，1～3d的時(shí)間就能釋放出全部熱量的一半以上。閘墩，本身體積比較大，內(nèi)外具備不一樣的散熱條件，外部因?yàn)闂l件比較好，所以散熱也比較容易，內(nèi)部因?yàn)闂l件比較差，故而相比來講散熱比較困難。在這樣的情況下，相同的時(shí)間，外部的溫度就會比內(nèi)部要低出很多，無論是在升溫階段，還是降溫階段，閘墩內(nèi)外都會存在一個(gè)溫度梯度，對應(yīng)的收縮也就會受到一定的約束和限制，進(jìn)而出現(xiàn)裂縫。在初期的時(shí)候，裂縫一般都比較細(xì)。但是伴隨著時(shí)間的前移，裂縫出現(xiàn)變深、擴(kuò)大的趨勢。影響的相關(guān)因素除了水化，還有環(huán)境，尤其是伴隨著寒潮或者其他表面溫度有很大的改變的情況下，裂縫就會更加嚴(yán)重的惡化。內(nèi)外溫差受到影響的主要因素包括了：水泥用量和具體品種，環(huán)境的具體溫度以及入模的具體溫度等。

2.3 從外部做好約束

閘墩通常固結(jié)于一定的底板之上。一般情況下，澆筑完成地板之后，間隔一段時(shí)間就要進(jìn)行閘墩的澆筑。這個(gè)時(shí)候底板已經(jīng)出現(xiàn)固結(jié)。沿高度方向，閘墩出現(xiàn)自由伸縮，底板不會對其產(chǎn)生一定的約束力。厚度層面上，因?yàn)殚l頓本身不夠厚，故而很少受到約束，水流方向上，相對而言，會受到較大的約束，對應(yīng)的，也就存在較大的拉應(yīng)力。這個(gè)時(shí)候，混凝土本身因?yàn)辇g期比較短，對應(yīng)的強(qiáng)度比較低，故而有裂縫產(chǎn)生。也就是說在外部層面上主要的約束因素包括了閘墩對應(yīng)的澆筑混凝土的時(shí)間長度和分縫長度。

2.4 自生體積出現(xiàn)變形

水泥水化的過程中，因?yàn)闀罅康南乃?，這樣就會使得凝膠孔對應(yīng)的液面下降，進(jìn)而混凝土出現(xiàn)變形，有彎月面產(chǎn)生。水泥因?yàn)楣┧牟怀渥悖@樣就會有自干燥的功效，相對而言，濕度在一定程度上被降低，體積也就縮減。拆模前出現(xiàn)自生收縮。量值雖然并不是很大，不過一旦和別的收縮相疊加，那么就會增大表面的拉應(yīng)力。閘墩斷面對應(yīng)的尺寸雖不大，不過對于混凝土自身的體積結(jié)構(gòu)比較大的情況下，就一定要將水化熱予以解決，這樣才能夠降低因?yàn)闇囟仁湛s以及自生收縮產(chǎn)生的疊加影響。對收縮產(chǎn)生影響的相關(guān)因素包括了水灰比、材料的化學(xué)構(gòu)成等等。水灰比在0.5以上的時(shí)候，可以忽略自生收縮，水灰比在0.35以下的時(shí)候，自生收縮基本上等同于干縮，這個(gè)時(shí)候一定要予以考慮和分析。

3 防治措施

3.1 控制溫度

為了對溫度做出控制，入倉的具體溫度一定要降低?，F(xiàn)場拌制混凝土的具體溫度要控制在五度左右。高溫的時(shí)候，可以用冰片代替水做好冷卻。澆筑選擇在秋天，避開中午高溫的時(shí)期。對于輸送的工具以及澆筑的具體倉面，都要做好降溫，內(nèi)部可以通過埋設(shè)冷卻水管的方法進(jìn)行人工導(dǎo)熱降溫，外部可以借助于隔熱進(jìn)行降溫，縮小內(nèi)外溫差。

3.2 原材料

選擇原材料對于裂縫的預(yù)防發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。水化熱的降低可以借助于中、低熱硅酸鹽水泥得到實(shí)現(xiàn)，這樣水泥的用量也可以得到很好的控制。把活性的混合料摻加到混凝土里面。借助于外加劑，可以防裂。借助于緩凝劑，能夠幫助很好地消熱。借助于減水劑，可以對水化熱予以降低；借助于膨脹劑可以很好的提升混凝土對應(yīng)的自生收縮性，在預(yù)壓應(yīng)力的作用下收縮拉應(yīng)力。需要強(qiáng)調(diào)的是，膨脹劑的具體使用部位為：閘墩底。這樣不同部位的混凝土之間就會在變形上得到很好的協(xié)調(diào)，避免出現(xiàn)內(nèi)部超過外表的膨脹。也就是說對于合理的配比，一定要加強(qiáng)關(guān)注。

3.3 施工的具體工藝和方法

閘墩混凝土的具體澆筑過程中，盡可能不用泵輸送混凝土可以發(fā)揮防裂的功效。不過泵送本身因?yàn)榫哂泻芎玫氖┕ば?，故而對于閘墩上面的部位，因?yàn)楸旧聿粫艿胶艽蟮募s束，故而可以選用，但是底部，一定要用常態(tài)的混凝土。為了讓混凝土能夠更好散熱，澆筑可以分層進(jìn)行。每層厚一到一米半。前一層初凝后就可以進(jìn)行上一層的澆筑。最下面的可以和底板一起進(jìn)行澆筑。借此，底板約束閘墩混凝土的具體狀況就可以得到消除或削弱。此外，長度是另外一個(gè)對約束會產(chǎn)生重要影響的因素，故而可以縮短長度，降低約束，分段進(jìn)行。后澆帶預(yù)留一到兩米的長度，等到完成收縮以后，再進(jìn)行膨脹型的澆筑。

3.4 養(yǎng)護(hù)

早期進(jìn)行養(yǎng)護(hù)的時(shí)間可以提前至沒有拆模的時(shí)候，這樣環(huán)境風(fēng)速產(chǎn)生的不良影響才能被最小化。拆模后的具體養(yǎng)護(hù)可以自頂部進(jìn)行澆水，也可以自頂部進(jìn)行淋水。這樣混凝土表面就會保持濕潤。為了提升養(yǎng)護(hù)效果，可以先包裹塑料膜至閘墩四周，而后再自頂部進(jìn)行澆水或者進(jìn)行淋水。拆模在時(shí)間上可以推遲四五天，這樣可以保濕，也可以隔熱。拆模后，涂抹防裂劑到混凝土的表面，產(chǎn)生很好的保濕效果。

4 結(jié)論

綜上，閘墩裂縫本身是一個(gè)比較復(fù)雜的問題，受到了日漸廣泛的關(guān)注。產(chǎn)生的具體原因是多種多樣的，為了有效的控制裂縫，一定要加強(qiáng)研究，獲得相關(guān)機(jī)理，推陳出新，拿出新的方法，獲得新的技術(shù)，加強(qiáng)不同的利益相關(guān)方之間的具體協(xié)作和幫助。讓問題得到更加有效地解決。

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