試論水利施工中砼裂縫產(chǎn)生的原因及防治
時間:
戴世雄1由 分享
[論文關(guān)鍵詞] 水利工程 混凝土 裂縫 施工
[論文摘 要] 砼裂縫直接影響著水利工程的外觀和耐久性,應(yīng)給予高度重視。本文分析了水利施工中砼裂縫產(chǎn)生的原因,并從多個角度提出了系統(tǒng)的防治措施,以供參考。
水利工程施工中,混凝土開裂會使混凝土內(nèi)部的鋼筋材料產(chǎn)生腐蝕,降低鋼筋砼結(jié)構(gòu)的承載力、耐久性和使用壽命,甚至?xí){著人們的生命和財產(chǎn)安全。因此,在水利工程中,應(yīng)對混凝土的裂縫產(chǎn)生原因進(jìn)行仔細(xì)分析,并在施工中采取有針對性的措施來預(yù)防裂縫的出現(xiàn)和發(fā)展,保證建筑物的使用安全。
1、水利施工中砼裂縫產(chǎn)生的原因
1.1塑性收縮裂縫
混凝土在凝固的過程中,會逐漸散熱和蒸發(fā),這是引起混凝土體積收縮的主要原因,尤其是一些大體積的混凝土。如果混凝土在收縮時受到外界環(huán)境的約束,就會自然的形成收縮應(yīng)力,當(dāng)這種應(yīng)力超出當(dāng)時混凝土極限抗拉強(qiáng)度時,混凝土就會產(chǎn)生裂縫。裂縫是混凝土建筑物最常見的病害之一。裂縫是材料的不連續(xù)現(xiàn)象,屬于物理性病害,是水工混凝土耐久性的首要影響因素。裂縫的出現(xiàn),多數(shù)在施工期就存在,有的雖然在施工期以后,也多在運(yùn)行初期5~10年以內(nèi),不是由于運(yùn)行期長工程老化問題,而是早期的問題。裂縫的存在直接導(dǎo)致混凝土抗拉性能的降低,裂縫也會引導(dǎo)有害物質(zhì)進(jìn)入混凝土內(nèi)部,造成鋼筋銹蝕,甚至混凝土結(jié)構(gòu)破壞。對于水庫蓄水發(fā)電和灌溉來說,擋水混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫會直接引起滲漏,如果滲漏量達(dá)到一定程度,就直接危及工程的蓄水能力;對于混凝土重力壩來說,如果裂縫達(dá)到一定貫穿深度和寬度,會引起壩體揚(yáng)壓力的急劇增長,削弱壩體的抗滑能力,對結(jié)構(gòu)抗震非常不利、甚至?xí)φ麄€壩滑能力,對結(jié)構(gòu)抗震非常不利,甚至?xí)φ麄€壩體的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和安全造成威脅。
1.2溫差裂縫
溫差裂縫是由于混凝土內(nèi)部和外部之間產(chǎn)生溫差所引起的,溫差產(chǎn)生的原因是水泥水化熱引起的混凝土內(nèi)部和混凝土表面的溫差過大。在溫度正負(fù)交替過程中,混凝土微孔中的水成為結(jié)冰或過冷的水,體積膨脹產(chǎn)生凍脹壓力,過冷的水遷移產(chǎn)生滲透壓力,當(dāng)兩者的附加作用力超過混凝土的抗拉強(qiáng)度時,混凝土就遭受破壞。溫差裂縫主要有三種情況:(1)水工混凝土在施工初期,產(chǎn)生大量的水化熱,內(nèi)外的溫差使其產(chǎn)生裂縫;(2)混凝土拆模前后,混凝土表面的溫度會急速下降,裂縫產(chǎn)生;(3)由于混凝土內(nèi)部溫度到達(dá)極限,但是熱量散發(fā)慢,而產(chǎn)生溫差裂縫。施工中的大體積混凝土,主要是由于溫差產(chǎn)生裂縫,諸如水工大壩、分洪閘、攔河壩等體積水工混凝土更易發(fā)生此類裂縫。
1.3安定性裂縫
安定性裂縫主要是龜裂,通常是因為混凝土的質(zhì)量不合格引起的。另外,鋼筋因為外界的腐蝕也會引起混凝土裂縫。
2、水工砼裂縫的防治措施
2.1優(yōu)化混凝土的設(shè)計配合比
采集原材料進(jìn)行試拌,盡可能地減少水泥用量,添加I級粉煤灰,將水膠比控制在規(guī)范允許的范圍內(nèi),粗骨料采用二級配。摻入適量的粉煤灰對改善混凝土的和易性、降低溫升、減少收縮、提高抗侵蝕具有良好的作用。在裂縫易發(fā)生部位如孔洞周圍以及轉(zhuǎn)角處布置一些斜筋,從而讓鋼筋代替混凝土承擔(dān)拉應(yīng)力,這樣可以有效的控制裂縫的發(fā)展。為了避免裂縫的出現(xiàn),在設(shè)計中利用中低強(qiáng)度底水泥充分利用混凝土的后期強(qiáng)度。在工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中要特別注意降低結(jié)構(gòu)的約束度。對于混凝土中鋼筋保護(hù)層的厚度應(yīng)當(dāng)盡量取較小值,因為保護(hù)層的厚度愈大愈容易發(fā)生裂縫。
2.2加強(qiáng)混凝土養(yǎng)護(hù)措施
在混凝土拆模后要掛草簾或鋪草澆水,以便養(yǎng)護(hù)保濕。初澆注的混凝土就好像初生嬰兒,要加倍的關(guān)心和愛護(hù)。混凝土的保養(yǎng)不僅是為了預(yù)防初期產(chǎn)生裂縫,還能促進(jìn)混凝土后期的穩(wěn)定,保障其承壓能力和強(qiáng)韌度。對于混凝土的養(yǎng)護(hù),在現(xiàn)代水利工程施工中,都需要得到充分的認(rèn)識和重視。由于鋼筋銹蝕是氧化反應(yīng),氧化是產(chǎn)生銹的主要原因,因此,加強(qiáng)混凝土的密實(shí)度,防止空氣進(jìn)入,加強(qiáng)混凝土表面的保護(hù)層厚度,預(yù)防氧化。在混凝土表面噴涂或涂刷聚合水泥砂漿、瀝青、環(huán)氧樹脂等防腐層。選擇抗腐蝕性強(qiáng)的鋼筋材料和混凝土材料,避免使用堿骨料等措施,對防止混凝土裂縫有較好的效果。堿骨料化學(xué)反應(yīng)對結(jié)構(gòu)的耐久性影響很大,為控制堿骨料的化學(xué)反應(yīng),最好選擇優(yōu)質(zhì)骨料和低含堿量的水泥以及中性拌和水,在提高混凝土密實(shí)度的同時合理降低水灰比。
2.3避免混凝土基礎(chǔ)不均勻沉降
解決方法有減輕結(jié)構(gòu)的重量,合理安排施工的工序,改善混凝土結(jié)構(gòu)等。如果只簡單的依靠減輕結(jié)構(gòu)重量來控制沉降,只會使整個結(jié)構(gòu)的自身重量加大,穩(wěn)定性不強(qiáng),會加重不均勻的沉降。在工程實(shí)踐中,應(yīng)以抵抗不均勻沉降為主要保護(hù)措施。
2.4塑性收縮裂縫的預(yù)防措施
首先是要選擇合適的材料,一般選用干縮值較小、強(qiáng)度好的硅酸鹽或普通硅酸鹽水泥。嚴(yán)格控制水灰比例,摻加高效減水劑來增加混凝土的強(qiáng)度,減少水和水泥的分量。在澆注混凝土之前,將基層和模板澆水均勻濕透。要及時在混凝土的表面覆蓋一層薄膜,保證混凝土的濕度,或者在混凝土表面噴灑養(yǎng)護(hù)劑等進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。如果在高溫和大風(fēng)天氣施工的話,最好設(shè)置防風(fēng)和遮陽的設(shè)施,積極保護(hù)混凝土結(jié)構(gòu)。
2.5沉陷裂縫的預(yù)防措施
要保證地基的穩(wěn)定,對松軟土的地質(zhì)結(jié)構(gòu)在施工前要進(jìn)行必要的夯實(shí)和加固。要保證模板有足夠的強(qiáng)度和剛度,有較強(qiáng)的支撐力,保證地基的受力均勻。混凝土在澆注的過程中不能被水浸泡,模板的拆除要控制在一定的時間以內(nèi),還要注意拆模的先后順序。在凍土上搭設(shè)模板時要注意采取一定的預(yù)防措施。
2.6施工管理措施
首先,要增加技術(shù)含量,加強(qiáng)技術(shù)管理。技術(shù)是貫徹整個施工工藝流程的重要工作。在混凝土澆筑施工過程中的施工技術(shù)至關(guān)重要,可以影響到整個工程的質(zhì)量及安全。因此,技術(shù)管理在施工中具有重要作用。要建立技術(shù)交底責(zé)任制,并加強(qiáng)施工質(zhì)量檢驗、監(jiān)督和管理,從而提高質(zhì)量;嚴(yán)格依照施工技術(shù)規(guī)范及質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢驗,建立健全質(zhì)量檢測機(jī)構(gòu)和檢驗制度。其次,實(shí)行全面的質(zhì)量管理,全面提高工程質(zhì)量。在全面質(zhì)量管理中,質(zhì)量和全部管理目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)有關(guān),它把過去的以事后檢驗和把關(guān)為主轉(zhuǎn)變?yōu)橐灶A(yù)防為主;從過去的就事論事、分散管理,轉(zhuǎn)變?yōu)橐韵到y(tǒng)的觀點(diǎn)為指導(dǎo)進(jìn)行全面的綜合治理,突出以質(zhì)量為中心,圍繞質(zhì)量開展全員的工作,從而提高工程質(zhì)量。
3、結(jié)束語
混凝土產(chǎn)生裂縫的原因是多方面的,如荷載引起的應(yīng)力裂縫、有地基沉降不均引起的沉降裂、溫差或溫度變化引起的溫度裂縫,養(yǎng)護(hù)不善引起的收縮裂縫等。為防止混凝土產(chǎn)生裂縫,必須從配合比設(shè)計、施工質(zhì)量控制、混凝土溫度控制、混凝土養(yǎng)護(hù)、施工管理等方面采取系統(tǒng)措施。
參 考 文 獻(xiàn)
[1] 鞠麗艷.混凝土裂縫抑制措施的研究進(jìn)展[J].混凝土,2002,(05).
[2] 鐘進(jìn)章.混凝土裂縫成因及控制措施[J].混凝土,2004,(10).
[3] 毛登睿.水工混凝土裂縫的修補(bǔ)處理方法與實(shí)踐[J].混凝土,2006,(07).
[論文摘 要] 砼裂縫直接影響著水利工程的外觀和耐久性,應(yīng)給予高度重視。本文分析了水利施工中砼裂縫產(chǎn)生的原因,并從多個角度提出了系統(tǒng)的防治措施,以供參考。
水利工程施工中,混凝土開裂會使混凝土內(nèi)部的鋼筋材料產(chǎn)生腐蝕,降低鋼筋砼結(jié)構(gòu)的承載力、耐久性和使用壽命,甚至?xí){著人們的生命和財產(chǎn)安全。因此,在水利工程中,應(yīng)對混凝土的裂縫產(chǎn)生原因進(jìn)行仔細(xì)分析,并在施工中采取有針對性的措施來預(yù)防裂縫的出現(xiàn)和發(fā)展,保證建筑物的使用安全。
1、水利施工中砼裂縫產(chǎn)生的原因
1.1塑性收縮裂縫
混凝土在凝固的過程中,會逐漸散熱和蒸發(fā),這是引起混凝土體積收縮的主要原因,尤其是一些大體積的混凝土。如果混凝土在收縮時受到外界環(huán)境的約束,就會自然的形成收縮應(yīng)力,當(dāng)這種應(yīng)力超出當(dāng)時混凝土極限抗拉強(qiáng)度時,混凝土就會產(chǎn)生裂縫。裂縫是混凝土建筑物最常見的病害之一。裂縫是材料的不連續(xù)現(xiàn)象,屬于物理性病害,是水工混凝土耐久性的首要影響因素。裂縫的出現(xiàn),多數(shù)在施工期就存在,有的雖然在施工期以后,也多在運(yùn)行初期5~10年以內(nèi),不是由于運(yùn)行期長工程老化問題,而是早期的問題。裂縫的存在直接導(dǎo)致混凝土抗拉性能的降低,裂縫也會引導(dǎo)有害物質(zhì)進(jìn)入混凝土內(nèi)部,造成鋼筋銹蝕,甚至混凝土結(jié)構(gòu)破壞。對于水庫蓄水發(fā)電和灌溉來說,擋水混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫會直接引起滲漏,如果滲漏量達(dá)到一定程度,就直接危及工程的蓄水能力;對于混凝土重力壩來說,如果裂縫達(dá)到一定貫穿深度和寬度,會引起壩體揚(yáng)壓力的急劇增長,削弱壩體的抗滑能力,對結(jié)構(gòu)抗震非常不利、甚至?xí)φ麄€壩滑能力,對結(jié)構(gòu)抗震非常不利,甚至?xí)φ麄€壩體的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和安全造成威脅。
1.2溫差裂縫
溫差裂縫是由于混凝土內(nèi)部和外部之間產(chǎn)生溫差所引起的,溫差產(chǎn)生的原因是水泥水化熱引起的混凝土內(nèi)部和混凝土表面的溫差過大。在溫度正負(fù)交替過程中,混凝土微孔中的水成為結(jié)冰或過冷的水,體積膨脹產(chǎn)生凍脹壓力,過冷的水遷移產(chǎn)生滲透壓力,當(dāng)兩者的附加作用力超過混凝土的抗拉強(qiáng)度時,混凝土就遭受破壞。溫差裂縫主要有三種情況:(1)水工混凝土在施工初期,產(chǎn)生大量的水化熱,內(nèi)外的溫差使其產(chǎn)生裂縫;(2)混凝土拆模前后,混凝土表面的溫度會急速下降,裂縫產(chǎn)生;(3)由于混凝土內(nèi)部溫度到達(dá)極限,但是熱量散發(fā)慢,而產(chǎn)生溫差裂縫。施工中的大體積混凝土,主要是由于溫差產(chǎn)生裂縫,諸如水工大壩、分洪閘、攔河壩等體積水工混凝土更易發(fā)生此類裂縫。
1.3安定性裂縫
安定性裂縫主要是龜裂,通常是因為混凝土的質(zhì)量不合格引起的。另外,鋼筋因為外界的腐蝕也會引起混凝土裂縫。
2、水工砼裂縫的防治措施
2.1優(yōu)化混凝土的設(shè)計配合比
采集原材料進(jìn)行試拌,盡可能地減少水泥用量,添加I級粉煤灰,將水膠比控制在規(guī)范允許的范圍內(nèi),粗骨料采用二級配。摻入適量的粉煤灰對改善混凝土的和易性、降低溫升、減少收縮、提高抗侵蝕具有良好的作用。在裂縫易發(fā)生部位如孔洞周圍以及轉(zhuǎn)角處布置一些斜筋,從而讓鋼筋代替混凝土承擔(dān)拉應(yīng)力,這樣可以有效的控制裂縫的發(fā)展。為了避免裂縫的出現(xiàn),在設(shè)計中利用中低強(qiáng)度底水泥充分利用混凝土的后期強(qiáng)度。在工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中要特別注意降低結(jié)構(gòu)的約束度。對于混凝土中鋼筋保護(hù)層的厚度應(yīng)當(dāng)盡量取較小值,因為保護(hù)層的厚度愈大愈容易發(fā)生裂縫。
2.2加強(qiáng)混凝土養(yǎng)護(hù)措施
在混凝土拆模后要掛草簾或鋪草澆水,以便養(yǎng)護(hù)保濕。初澆注的混凝土就好像初生嬰兒,要加倍的關(guān)心和愛護(hù)。混凝土的保養(yǎng)不僅是為了預(yù)防初期產(chǎn)生裂縫,還能促進(jìn)混凝土后期的穩(wěn)定,保障其承壓能力和強(qiáng)韌度。對于混凝土的養(yǎng)護(hù),在現(xiàn)代水利工程施工中,都需要得到充分的認(rèn)識和重視。由于鋼筋銹蝕是氧化反應(yīng),氧化是產(chǎn)生銹的主要原因,因此,加強(qiáng)混凝土的密實(shí)度,防止空氣進(jìn)入,加強(qiáng)混凝土表面的保護(hù)層厚度,預(yù)防氧化。在混凝土表面噴涂或涂刷聚合水泥砂漿、瀝青、環(huán)氧樹脂等防腐層。選擇抗腐蝕性強(qiáng)的鋼筋材料和混凝土材料,避免使用堿骨料等措施,對防止混凝土裂縫有較好的效果。堿骨料化學(xué)反應(yīng)對結(jié)構(gòu)的耐久性影響很大,為控制堿骨料的化學(xué)反應(yīng),最好選擇優(yōu)質(zhì)骨料和低含堿量的水泥以及中性拌和水,在提高混凝土密實(shí)度的同時合理降低水灰比。
2.3避免混凝土基礎(chǔ)不均勻沉降
解決方法有減輕結(jié)構(gòu)的重量,合理安排施工的工序,改善混凝土結(jié)構(gòu)等。如果只簡單的依靠減輕結(jié)構(gòu)重量來控制沉降,只會使整個結(jié)構(gòu)的自身重量加大,穩(wěn)定性不強(qiáng),會加重不均勻的沉降。在工程實(shí)踐中,應(yīng)以抵抗不均勻沉降為主要保護(hù)措施。
2.4塑性收縮裂縫的預(yù)防措施
首先是要選擇合適的材料,一般選用干縮值較小、強(qiáng)度好的硅酸鹽或普通硅酸鹽水泥。嚴(yán)格控制水灰比例,摻加高效減水劑來增加混凝土的強(qiáng)度,減少水和水泥的分量。在澆注混凝土之前,將基層和模板澆水均勻濕透。要及時在混凝土的表面覆蓋一層薄膜,保證混凝土的濕度,或者在混凝土表面噴灑養(yǎng)護(hù)劑等進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。如果在高溫和大風(fēng)天氣施工的話,最好設(shè)置防風(fēng)和遮陽的設(shè)施,積極保護(hù)混凝土結(jié)構(gòu)。
2.5沉陷裂縫的預(yù)防措施
要保證地基的穩(wěn)定,對松軟土的地質(zhì)結(jié)構(gòu)在施工前要進(jìn)行必要的夯實(shí)和加固。要保證模板有足夠的強(qiáng)度和剛度,有較強(qiáng)的支撐力,保證地基的受力均勻。混凝土在澆注的過程中不能被水浸泡,模板的拆除要控制在一定的時間以內(nèi),還要注意拆模的先后順序。在凍土上搭設(shè)模板時要注意采取一定的預(yù)防措施。
2.6施工管理措施
首先,要增加技術(shù)含量,加強(qiáng)技術(shù)管理。技術(shù)是貫徹整個施工工藝流程的重要工作。在混凝土澆筑施工過程中的施工技術(shù)至關(guān)重要,可以影響到整個工程的質(zhì)量及安全。因此,技術(shù)管理在施工中具有重要作用。要建立技術(shù)交底責(zé)任制,并加強(qiáng)施工質(zhì)量檢驗、監(jiān)督和管理,從而提高質(zhì)量;嚴(yán)格依照施工技術(shù)規(guī)范及質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢驗,建立健全質(zhì)量檢測機(jī)構(gòu)和檢驗制度。其次,實(shí)行全面的質(zhì)量管理,全面提高工程質(zhì)量。在全面質(zhì)量管理中,質(zhì)量和全部管理目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)有關(guān),它把過去的以事后檢驗和把關(guān)為主轉(zhuǎn)變?yōu)橐灶A(yù)防為主;從過去的就事論事、分散管理,轉(zhuǎn)變?yōu)橐韵到y(tǒng)的觀點(diǎn)為指導(dǎo)進(jìn)行全面的綜合治理,突出以質(zhì)量為中心,圍繞質(zhì)量開展全員的工作,從而提高工程質(zhì)量。
3、結(jié)束語
混凝土產(chǎn)生裂縫的原因是多方面的,如荷載引起的應(yīng)力裂縫、有地基沉降不均引起的沉降裂、溫差或溫度變化引起的溫度裂縫,養(yǎng)護(hù)不善引起的收縮裂縫等。為防止混凝土產(chǎn)生裂縫,必須從配合比設(shè)計、施工質(zhì)量控制、混凝土溫度控制、混凝土養(yǎng)護(hù)、施工管理等方面采取系統(tǒng)措施。
參 考 文 獻(xiàn)
[1] 鞠麗艷.混凝土裂縫抑制措施的研究進(jìn)展[J].混凝土,2002,(05).
[2] 鐘進(jìn)章.混凝土裂縫成因及控制措施[J].混凝土,2004,(10).
[3] 毛登睿.水工混凝土裂縫的修補(bǔ)處理方法與實(shí)踐[J].混凝土,2006,(07).