淺談節制閘閘墩裂縫成因分析與防治措施

陸身明 戴建國

【摘要】：節制閘就是調節上游水位，控制下泄流量的水閘，研究節制閘閘墩裂縫的原因,通常是因為墩體內外溫度不一樣、混凝土的收縮、自生體積形變和外部作用引起的,且每樣原因均有一定程度的影響力.對于上述原因和影響因素,從材料、溫度控制、施工方法和工藝以及養護等方面下點功夫,來實現避免和掌控裂縫的成效。

【關鍵詞】：節制閘閘墩裂縫防治

中圖分類號： TV66文獻標識碼： A

【正文】：

前言：

節制閘是中原大地見得很多的水工建筑物,閘墩位置好出現裂縫,很久以來干擾著工程界,從來沒有獲得的解決.閘墩裂縫的產生給節制閘工程造成了多方面不一樣程度的干擾,也日益得到學術界的關注.在文獻資料的前提下,下面對這一問題的成因和防治手段展開了概括性的研究和評價。

一 工程現狀

節制閘通常由底板和閘墩構成,外形大體式倒T字形“墻板”式水工混凝土結構.閘墩最下邊受閘底板作用,上部能夠任意伸縮.閘墩裂縫大約豎直向,兩端小,中間大,外形大體為棗核形。

閘墩裂縫的產生,務必將對其整體性、安全性產生一定的影響.另外因為混凝土開裂后會出現碳化等化學反應,干擾其耐久性.當做水工建筑物,其抗滲性也將得到一定的影響,因此將引起溶蝕破壞作用.至于邊墩,偶爾將出現經由裂縫而出現滲透變形的狀況.裂縫產生后再修補,又加大了工程的維修成本.還有,產生裂縫還干擾了建筑物的外觀,給大家帶來視覺上的不好效果和心理上的不穩定感。

二 研究現狀

現在在處理混凝土結構裂縫問題,通常是可以出現裂縫,而對其寬度進行必要的約束,不一樣國家和地區對不樣使用條件和規定下的混凝土建筑物的裂縫寬度有不一樣的控制準則.我國相關規范規定裂縫寬范圍為0.2~0.3mm,美國有關規范規定為0.108mm,法國有關規范為0.27mm,加拿大有關規范是0.064mm。

還有,王鐵夢教授在對待裂縫一事上給出“抗”和“放”的兩種手段.形變導致的約束作用力先要求結構所處的環境可以給結構以形變的機會，即變形獲得滿足,就不會出現約束作用力。

現在通常認為,混凝土建筑物產生裂縫是不會的或是不易的.避免裂縫產生,在材料、設計、施工、運行和維護等方面都有相關的分析,然而還不太完善或效果不是相當顯著.在水工結構工程中,由于水的原因,以“抗”為主,力求工程每個部位均不出現裂縫。

三 成因機理

為了進一步地控制裂縫與采納很好的措施對裂縫來預防,務必對裂縫出現的機理作出全面的分析.大規模的工程試驗說明,閘墩裂縫的出現大多與墩體內外溫差、混凝土的干縮、自生體積形變、外部約束等相關,一般是多元速綜合作用造成的.

3.1 墩體內外溫差

水泥水化出現大量的水化熱,在1~3d內能夠散出熱量的一半,或者更多,在混凝土實現最高溫度后，由于熱量的散發在一次降溫,直到與周圍溫度一樣。

閘墩當作大體積混凝土,熱量傳遞的同時一點也不難在里面積存,造成里面溫度大于表面溫度,內面產生峰值溫度.升溫時期完畢后,是散熱階段.內外混凝土散熱條件不同,外部混凝土和外界環境接觸,散熱條件好,熱量容易散發,內部混凝土散熱條件差,于是在降溫階段又造成了外部混凝土溫度低于內部混凝土溫度.如此一來在升溫與降溫時期都讓閘墩內外混凝土生成了一個方向的溫度梯度,引起了它的形變的不同.里面膨脹得到外面的約束,或外部收縮得到里面制約,所以在外面混凝土中出現了拉應力.

混凝土水化造成的溫度影響,運行期環境溫度變化也會起到一定的作用.尤其是面對寒潮襲擊、表面溫降非常大時,裂縫發展非常厲害.從上述可知,作用內外溫差的大多數原因有混凝土水泥用量、水泥種類、模板溫度和周圍溫度等。

3.2 混凝土的收縮

里面的水分,少部分滿足了水泥水化的標準,少量泌出喪失,大量水分是在澆搗結束后逐漸蒸發掉的.因為水泥逐漸變硬,混凝土中的水分在尚未飽和氣體中逐漸消失,導致混凝土體積有所減小、形狀有所變化,這種狀況就是干縮.因為混凝土的水分的喪失和含水分含量的不平均分布,出現濕度變化梯度.其水分逐漸減少一直是從外向內.表面混凝土的水分消失程度和速度一直是大于內面,表面混凝土干縮的程度就越大,其形狀變化將得到內面混凝土的約束,在表面混凝土中也出現拉應力,讓表面混凝土的拉應力變大,出現干縮裂縫.然而干縮通常僅出現在表面,對大塊混凝土來說,收縮擴散有6 cm深要1個月左右,所以收縮縮裂縫也僅是表層裂縫或開展深度稍微有點小。混凝土的配合比和構成是干擾收縮的最常見的因素.一般情況下廣泛運用水泥,水灰比不小,所以干縮將很大.骨料密度合適,級配量,彈性模量合理,骨料粒徑大,可以使低混凝土的收縮.另外,混凝土的養護對收縮還具有一定程度的作用。

3.3 自生體積形變

混凝土就是讓無水分消失,它每個構成部分的化學反應也會產生自生體積發生形狀改變.在底板應力作用范圍內,膨脹型自生體積出現變化將出現預壓應力,有助于避免裂風出現;干縮型自生體積出現變化對有防裂沒有任何幫助.一般混凝土的自生體積變化大多是收縮型的.它也是因為水分的轉移而導致的.然而不是向外逐漸損失,而是因為水泥水化時應用水分引起凝膠孔的液面降低,出現彎月面,水泥石供水短缺,生成自干燥的功效,讓混凝土體對于濕度減小,體積變小.混凝土的自生收縮通常在尚未拆模時完工,雖然其量值小,然而一旦同別的收縮加在一塊,將讓表層拉應力邊大.如節制閘閘墩此類的斷面尺寸還不足夠大,然而屬于務必排除水化熱難題的大體積混凝土結構,一定想到自生干縮參與溫度干縮等疊加的作用.干擾混凝土自生體積收縮的原因一般是材料的化學和物理性質.水灰比的浮動對自發干縮的作用和對干縮的作用恰恰相反.在水灰比多于0.5時,它的自生收縮與干縮比較是可以忽落的.而在水灰比少于0.35時,自生收縮與干縮的影響差別不大,一定要考慮。

四 防止和控制措施

混凝土在多種不樣條件下的開裂有著很多因素,并且一般是多因素影響的結果.當得知每種因素及影響機理后,就能夠采取措施,將死或避免混凝土出現開裂.。

1 材 料

混凝土材料的科學選擇是避免并控制裂縫的關鍵條件.為了減小水化熱,能選用中熱硅酸鹽水泥和低熱礦渣硅酸鹽水泥.降低水泥用量,可使水化熱變小,使混凝土的拉應力大大變小.摻入粉煤灰的百分數就是溫度和水化熱降低的百分數.緩凝劑可減慢混凝土放熱的速率,有利于熱量消散.減水劑可在水灰比不變時減少水和水泥用量,降低水化熱.膨脹劑能夠補償混凝土的自生收縮,產生一定的預壓應力,抵消結構由于收縮產生的拉應力.值得關注的是,膨脹劑當應用在閘墩最下邊有外部作用力的地方,關注每個地方混凝土膨脹變形的適應性,防止里面膨脹比表面膨脹大的狀況出現.還有,尤其注意混凝土科學配合比的設置.

2 溫度約束

首先做的要降低混凝土的入倉溫度,讓新拌混凝土的溫度被約束在6度上下.在高溫期攪拌時,能夠加入冰片替換一些水對混凝土冷卻.澆筑時最好在春天與秋天,避免在夏天午間過熱時和冬天做.對運輸混凝土的工具作出遮陽和降溫;在這要減小里外溫差,里層溫度上升和外面溫度減小共同作用會讓溫度梯度有所增加.需要的話,在混凝土內部設置冷卻水管,用地下水于人工冷卻水進行人工導熱,降低混凝土的內部溫度.但是,對于表層混凝土需進行隔熱處理,來協調表層溫度減小的速度,使內外溫差有所減小.

3 施工方法與技術

為了增大混凝土的運輸效率,現在多選用泵送混凝土.因為泵送混凝土需要流動性大,大量運用水泥,水灰比不小,粗骨料粒徑不大,水化熱溫升高,不難出現收縮裂縫.因此當澆筑閘墩混凝土時,為了避免裂縫出現,最好不用泵送混凝土.由于泵送混凝土施工速度快,能顧用于受作用力很小的閘墩上邊,而最下邊選用常態混凝土。

【結語】:

綜上所述,因為混凝土裂縫的成因非常復雜,可能是一個原因引起的,也有可能是多個原因一起作用的后果,另外水閘工程的關鍵性,所以,大家務必科學研究水閘閘墩裂縫的出現的原因,從而引用有關的防治策略,如此方能快速解決存在的安全問題,方可以保證水閘的正常運行,方可以發揮其應用的功效。

【參考文獻】：[1]古麗巴哈爾·阿熱甫.水閘閘墩細微裂縫成因及防治措施[J].新疆水利. 2009(01)

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