摘要：裂縫是混凝土結構物中普遍存在的問題,也是全世界公認的難題,對圍堤護砌混凝土裂縫成因進行相應的分析,提出相應的質量控制措施,以減少裂縫的產(chǎn)生。
關鍵詞：圍堤護砌;混凝土裂縫;成因;質量控制措施
滄州渤海新區(qū)供水工程為引黃濟冀工程,位于滄州市東部,工程由引水工程、調蓄工程、供水工程三大部分組成。其中調蓄工程即楊埕水庫,是滄州市東部地區(qū)供水工程的核心工程。水庫圍堤長12.097 km,堤高8 m,面積10.9 km2,蓄水深度6.5 m,總庫容6 568萬m3。滄州市東部地區(qū)供水工程圍堤護砌項目是楊埕水庫新建工程的一部分,水庫圍堤護砌采用現(xiàn)澆混凝土護坡結構,工程采用機械化施工。本文結合滄州市東部地區(qū)供水工程圍堤護砌項目的施工情況,對機械化混凝土施工過程中裂縫產(chǎn)生的原因作了簡單的分析,并提出了預防裂縫的具體措施。
1圍堤護砌砼裂縫產(chǎn)生的主要原因
裂縫是混凝土結構物中普遍存在的問題,混凝土裂縫產(chǎn)生的原因很多,往往是多種不利因素綜合作用的結果,其中施工不規(guī)范為主要因素。圍堤護砌采用機械化施工,其重點是要保證混凝土襯砌工程的質量,因此控制裂縫的出現(xiàn)顯得尤為重要。
產(chǎn)生混凝土裂縫的主要原因有三方面:一是混凝土的組成成分和原材料的檢測、試驗;二是選用襯砌形式,合理地分縫分塊,避免襯砌面基礎過大;三是施工的季節(jié)、氣候及所處地理位置的土質狀況。因此,在施工過程中要特別從原材料、混凝土配合比、施工工藝、建基面處理及混凝土養(yǎng)護等方面加強控制,盡量減少裂縫的出現(xiàn),以確保工程的應用效果和耐久性[1-4]。其根據(jù)不同的成因可以分為以下幾種類型。
1.1溫度裂縫
由于混凝土結構在硬化期間表面和內部溫差較大,此時其表面將受到很大的拉應力而出現(xiàn)裂縫。表現(xiàn)為:走向無一定規(guī)律,一般薄板類和長度較大的構件進深和貫穿的溫度裂縫與短邊平行或接近平行,沿長度方向分段出現(xiàn),寬度不一,出現(xiàn)在施工期間,但進深裂縫或貫穿裂縫一般出現(xiàn)在澆筑后2~3個月。溫度影響系數(shù)受多種因素影響,其中溫度、濕度、散熱界面、初凝時間、風速、溫差等影響較大,特別是風速和溫差較大時,溫度影響系數(shù)較大。
1.2干縮裂縫
多出現(xiàn)在混凝土終凝后的養(yǎng)護階段,主要是由于混凝土內外水分蒸發(fā)程度不同而造成的,較大的表面干縮變形受到混凝土內部的約束,產(chǎn)生較大的拉應力而導致裂縫。干縮裂縫通常會影響混凝土的抗?jié)B性、耐久性,引起鋼筋的銹蝕,在水壓力作用下會產(chǎn)生水力劈裂,影響混凝土的承載力等�；炷粮煽s主要與水灰比、水泥的成分、水泥的用量、集料的性質和用量、外加劑的用量及現(xiàn)場養(yǎng)護等有關。
1.3外力荷載作用產(chǎn)生的裂縫
常見的是局部位置堆放材料超過承重能力,造成受力結構進深、貫穿裂縫;還有就是在混凝土強度未達到規(guī)范要求的情況下,拆除支撐和模板,致使混凝土結構遭到破壞,導致裂縫。
1.4化學反應引起的裂縫
混凝土拌合后骨料、水泥的堿活性反應使其體積增大,造成結構疏松、膨脹開裂,此裂縫一旦出現(xiàn)就很難補救。另外,由于澆筑、振搗不良或者鋼筋保護層較薄,致使鋼筋產(chǎn)生銹蝕,體積膨脹,也會導致混凝土脹裂,此種裂縫多在縱向沿鋼筋的位置出現(xiàn)。
1.5伸縮縫質量不好引發(fā)裂縫
圍堤伸縮縫填料嵌填粗糙,造成圍堤滲漏量大,降低了土基強度而誘發(fā)裂縫。主要原因為:對縫內的雜質、污染物等清理不徹底;填料嵌填因縫小而有一定難度,造成填料不能與襯砌面很好地結合;填充飽滿度不夠。
1.6基面平整度引發(fā)裂縫
圍堤基面的表面平整度將影響混凝土的約束力,過大的凹凸會造成局部應力集中,產(chǎn)生裂縫,基層厚度不一致,過薄處或厚薄交界處將成為薄弱斷面,在混凝土收縮時將難以承受拉應力而開裂。
1.7沉陷裂縫
由于地基土質不均、回填不實或浸水造成的不均勻沉降所致,此類裂縫多為進深或貫穿性裂縫,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;削坡時對坡基原狀土的擾動致使坡基土密實度達不到要求,且回填難度大,均勻性差,難以承受混凝土的壓力,造成混凝土板沉陷扭曲、移位甚至坍塌。
1.8塑性收縮裂縫
塑性收縮裂縫是混凝土在凝結之前,表面因失水較快而產(chǎn)生的收縮,一般在于熱或大風天氣出現(xiàn),裂縫多呈中間寬、兩端細、長短不一且互不連貫狀態(tài)。其產(chǎn)生的原因主要為:混凝土在終凝前幾乎沒有強度或強度很小,表面失水過快,造成毛細管中產(chǎn)生較大的負壓而使體積急劇收縮,而此時混凝土本身的強度又無法抵抗這種收縮,因此產(chǎn)生龜裂。主要影響因素有水灰比、凝結時間、環(huán)境溫度、風速和相對濕度等。
1.9沉縮裂縫
其是混凝土硬化前沒有沉實、沉實不足或不勻而產(chǎn)生的,此時混凝土尚處于塑性階段。產(chǎn)生的主要原因為:骨料級配不好,用水量大等;振搗不密實、骨料下沉過多或表層浮漿過多;沒有及時抹壓,且表面覆蓋不及時,水分散失快,產(chǎn)生干縮。
2圍堤護砌混凝土質量控制措施
為防止上述裂縫的出現(xiàn),必須控制圍堤護砌混凝土的質量,具體措施如下:一是圍堤的坡面為1.0∶3.5,混凝土護砌采用襯砌機械施工,由皮帶輸送,根據(jù)試驗段得出的結論,混凝土坍落度控制在7 cm左右最好,過小不易提漿,過大在坡面上難以成型。二是圍堤機械化護砌混凝土施工應先進行一段試驗段,試驗段長度不小于100 m。通過試驗段的施工,可以了解襯砌機械化施工系統(tǒng)的機械性能和生產(chǎn)能力,確定襯砌機的適宜工作參數(shù),如襯砌機工作速度以7～8 m/h為宜,同時確定了施工生產(chǎn)組織形式和人員編制,制定切實可行的施工組織方案和施工工藝流程。三是圍堤坡面基礎驗收后,及時鋪設聚苯乙烯泡沫板,基面不平整的地方用細砂填平,使泡沫板緊貼基礎面,無架空等現(xiàn)象,在襯砌混凝土振搗時,泡沫板不會有回彈,保證了混凝土振搗的密實性。四是在聚苯乙烯泡沫保溫板上鋪設復合土工膜加強防滲,關鍵在于膜與膜之間的焊接,要控制好焊接速度和溫度,焊接完成后要進行充氣加壓檢測,如有漏氣現(xiàn)象,則必須用手槍焊補焊,鋪設好的土工膜應當平整,無皺褶。五是安排專人負責指揮布料,布料前試驗員對混凝土進行坍落度檢測,由襯砌機械的皮帶輸送機布料,布料合理,混凝土卸料入倉的下落高度不超過1.2 m,同時控制布料厚度,根據(jù)生產(chǎn)性試驗確定,當混凝土的坍落度在7 cm時,松鋪系數(shù)宜在1.0~1.4。布料與振動碾壓速度相適應,布料后及時振搗。襯砌機工作時宜勻速連續(xù),控制好振動碾壓時間,使混凝土不過振、漏振或欠振,達到表面泛漿,振動碾壓的小車上下行走速度為2~3 m/min。襯砌后的板面上如果出現(xiàn)漏石、蜂窩等現(xiàn)象,應及時人工補原漿混凝土,并重新振動碾壓。當襯砌機行走移動時,混凝土表面出現(xiàn)隆起或凹面時,說明振動碾壓小車高度設置有誤,應及時調整,并重新碾壓振搗。六是圍堤護砌工程對護砌表面的平整度要求非常高;當圍堤混凝土護砌成型后,應用專門的工作臺車進行抹面,在混凝土初凝前及時壓光處理,消除表面氣泡,混凝土表面平整、光滑、無抹痕,加強抹面的質量控制,使混凝土表面平整度嚴格地控制在2.5 mm/m以內。七是將水源接入施工場地,采用草簾或土工布覆蓋,灑水養(yǎng)護,養(yǎng)護時間不少于28 d,避免產(chǎn)生溫度裂縫。大風時,可在草簾上再覆蓋1層塑料布,減少水分揮發(fā)。八是圍堤護砌混凝土分別采取通縫和半縫來滿足溫脹和沉降的要求;其中通縫為預留縫、半縫為切割縫。半縫采用切割機切縫施工,在護砌混凝土抗壓強度為1~5 MPa時切縫最好,可根據(jù)天氣變化情況適當調整。及時按要求切縫,可有效阻止圍堤護砌混凝土板裂縫的產(chǎn)生。
3結語
要使水庫圍堤護砌長期發(fā)揮效益和減少庫區(qū)水資源浪費,預防水庫圍堤護砌裂縫的出現(xiàn),是一項十分復雜和艱巨的施工任務。只有不斷積累施工經(jīng)驗,完善和提高水庫圍堤護砌的施工技術水平,才能更好地服務于大型水利工程建設。
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