摘要:水閘開裂已成為水閘建設(shè)的一個(gè)通病,分析水閘裂縫的成因機(jī)理及防裂措施已成為工程界急需解決的重大課題,為此,本文在充分了解水閘混凝土裂縫及裂縫產(chǎn)生原因的基礎(chǔ)上,采取了科學(xué)有效的防裂措施,以期全面提升工程建設(shè)的整體質(zhì)量。
關(guān)鍵詞:水閘混凝土;裂縫原因;防裂措施
1 水閘混凝土裂縫及產(chǎn)生裂縫的原因
1、設(shè)計(jì)原因產(chǎn)生的裂縫
構(gòu)件斷面突變過多,產(chǎn)生應(yīng)力集中,若不采取措施,斷面縮小處以及陰角部位容易出現(xiàn)裂縫;閘底板或閘墩太長(zhǎng),容易出現(xiàn)伸縮變形引起的裂縫;承重梁板尺寸太小,剛度不足,受拉部位易產(chǎn)生裂縫。
2、混凝土材料原因產(chǎn)生的裂縫
使用導(dǎo)致混凝土收縮性較高的礦渣水泥、快硬水泥、低熱水泥,以及水泥標(biāo)號(hào)過低或水灰比過大均易產(chǎn)生裂縫。此外,將不同廠家的水泥混用,也是產(chǎn)生裂縫的重要因素;炷林写止橇系挠昧看螅樒瑺钍雍扛,會(huì)造成混凝土內(nèi)部孔隙增多,細(xì)骨料的粒徑及含泥量超標(biāo)等會(huì)造成混凝土強(qiáng)度下降,易引起裂縫。選用堿活性骨料,使水泥中的堿性物質(zhì)與骨料中的活性氧化硅等起反應(yīng),生成膠狀物,因體積膨脹而產(chǎn)生裂縫。有些水泥拌制的混凝土出現(xiàn)離析、泌水等不良現(xiàn)象,造成混凝土各種組份分布不均勻,水化反應(yīng)差異性大,容易產(chǎn)生裂縫。另外,混凝土中大量加入粉煤灰等摻合料以減少水泥用量,此時(shí)混凝土早期強(qiáng)度不足以抵抗早期的內(nèi)部拉應(yīng)力而出現(xiàn)裂縫。外加劑(如膨脹劑)選擇不當(dāng),或誤用假冒產(chǎn)品,也會(huì)產(chǎn)生裂縫。
3、施工原因產(chǎn)生的裂縫
混凝土鋼筋保護(hù)層偏小、混凝土坍落度偏大、混凝土表面收漿不好,易產(chǎn)生因沉淀而產(chǎn)生的裂縫,裂縫沿鋼筋縱向出現(xiàn),或以預(yù)埋件為中心出現(xiàn)輻射狀裂縫,出現(xiàn)裂縫部位一般會(huì)高于周圍混凝土表面。混凝土澆筑完畢后抹面及養(yǎng)護(hù)不及時(shí)會(huì)造成塑性裂縫,塑性裂縫一般不長(zhǎng),深度也淺,往往表現(xiàn)為中間寬兩頭細(xì)。
在混凝土水化反應(yīng)初期若表面失水會(huì)產(chǎn)生干縮裂縫,在干縮過程中,混凝土遇到如鋼筋或其他預(yù)埋件的約束,在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生的拉應(yīng)力超過混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)就會(huì)產(chǎn)生裂縫。在配筋率較大(超過3%)的構(gòu)件中,鋼筋對(duì)混凝土收縮的約束比較明顯,混凝土表面容易出現(xiàn)龜裂。另外,骨料的大小和級(jí)配對(duì)干縮也有影響,如使用偏細(xì)砂(或硅粉等比表面積大的材料)時(shí),會(huì)使混凝土收縮值增大。一般來說,膠凝材料用量越多、構(gòu)件尺寸越小或越薄、空氣濕度越小,干縮量則越大。干縮裂縫的特征是表面開裂,走向?yàn)榭v橫交錯(cuò),沒有規(guī)律性,裂縫寬度和長(zhǎng)度都較小。新老混凝土間隔時(shí)間過長(zhǎng)易產(chǎn)生因約束而引起的裂縫,下層混凝土齡期超過一個(gè)月,再澆筑上層混凝土,會(huì)因?yàn)樾吕匣炷林g彈性模量差異過大,老混凝土對(duì)新澆混凝土產(chǎn)生較強(qiáng)的約束,使新混凝土產(chǎn)生裂縫。
夏天澆筑混凝土,由于入倉(cāng)溫度過高,水泥水化產(chǎn)生的熱量還將使混凝土內(nèi)部溫度進(jìn)一步升高,導(dǎo)致混凝土體積的變化,當(dāng)體積變化引起的拉伸應(yīng)變超過混凝土的極限應(yīng)變時(shí),混凝土將會(huì)開裂。低溫季節(jié)澆筑混凝土,遇寒潮來襲,產(chǎn)生內(nèi)外溫差過大,未采取保溫措施,也容易使混凝土產(chǎn)生裂縫。底;蚧A(chǔ)產(chǎn)生沉降,會(huì)使混凝土構(gòu)件產(chǎn)生較大的結(jié)構(gòu)內(nèi)力(彎矩、剪力)。
2 水閘混凝土防裂措施分析
1、設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)通過計(jì)算確定構(gòu)件尺寸,斷面突變處采用增加配筋等措施,超長(zhǎng)構(gòu)件采用設(shè)后澆帶等方法,閘墩的構(gòu)造鋼筋應(yīng)不小于規(guī)范要求的配筋量,以減少裂縫出現(xiàn)的可能性。水泥應(yīng)選用收縮性較低的水泥,合理搭配水泥與混凝土強(qiáng)度等級(jí)之間關(guān)系。一般情況下,水泥強(qiáng)度比所使用的混凝土強(qiáng)度大一個(gè)等級(jí)。如配置C30混凝土,使用強(qiáng)度等級(jí)為42.5的水泥比較合適,可以達(dá)到合理的水灰比,保證施工質(zhì)量。不能只為片面追求經(jīng)濟(jì)效益,使用高標(biāo)號(hào)水泥、大水灰比的配合比。嚴(yán)禁不同廠家的水泥混用。
2、選用級(jí)配良好的粗、細(xì)骨料,嚴(yán)禁粗骨料中針片狀石子超標(biāo),盡量不使用細(xì)砂,含泥量嚴(yán)格控制在規(guī)范要求以內(nèi),氯離子含量不得超標(biāo)。盡量選用收縮率小的骨料,堿活性骨料不得使用。對(duì)于大體積混凝土,盡量使用水化熱低的水泥,可考慮外摻粉煤灰、磨細(xì)礦渣等材料,但應(yīng)通過配合比試驗(yàn)論證確定。減水劑、膨脹劑等外加劑應(yīng)選用公認(rèn)的品牌,謹(jǐn)防假冒產(chǎn)品影響混凝土質(zhì)量,最好通過試驗(yàn)驗(yàn)證后再用。摻用聚丙烯纖維對(duì)防止混凝土出現(xiàn)表面裂縫非常有效。
3、要嚴(yán)格控制鋼筋間距和模板尺寸,盡量采用小水灰比、小坍落度混凝土,保護(hù)層厚度應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。新澆混凝土的抹面工作要及時(shí),一般不少于兩遍。盡量避開在高溫天氣澆筑混凝土,入倉(cāng)溫度應(yīng)控制在規(guī)范允許的范圍內(nèi),若在高溫季節(jié)澆筑混凝土,則應(yīng)采取降低骨料溫度、降低拌和水溫度、加冰屑、運(yùn)輸罐保溫、新澆混凝土通水冷卻等措施,對(duì)澆筑完畢的混凝土要及時(shí)灑水養(yǎng)護(hù)或用塑料薄膜對(duì)混凝土進(jìn)行覆蓋。冬季澆筑混凝土應(yīng)做好新澆混凝土的保溫工作,應(yīng)適當(dāng)延長(zhǎng)拆模時(shí)間,特別在寒潮侵襲時(shí),一定要做好表面覆蓋,有必要時(shí)可采用搭棚升溫,對(duì)閘底板可采用蓄水養(yǎng)護(hù)等措施。
4、加強(qiáng)道路養(yǎng)護(hù),提高機(jī)械完好率,避免機(jī)械故障,縮短混凝土運(yùn)輸及等待卸料的時(shí)間。砼吊罐表面用泡沫板包裹進(jìn)行保溫,減少砼運(yùn)輸過程中的溫度升高量。經(jīng)實(shí)測(cè),采取保溫措施后比不采取保溫措施的情況下,在20分鐘內(nèi)溫度升高值要低約1℃。砼入倉(cāng)后及時(shí)進(jìn)行平倉(cāng)振搗,加快覆蓋速度,縮短混凝土的暴露時(shí)間。采用噴灑水霧的方法降低倉(cāng)面氣溫。對(duì)閘墩大鋼模,在其外表面鋪設(shè)花管進(jìn)行噴灑冷水降溫,防止大鋼模表面溫度過高而對(duì)已入倉(cāng)砼的溫度控制帶來不利影響。對(duì)閘墩砼,由于其倉(cāng)面較小,在其頂部利用滿鋪腳手片,頂面再鋪一層土工布形成遮陽(yáng)棚進(jìn)行防曬。經(jīng)實(shí)測(cè),采取遮陽(yáng)措施后比不采取遮陽(yáng)措施的情況下,砼倉(cāng)面內(nèi)溫度要低約7~10℃。
5、貫穿性裂縫的處理。第一,按活動(dòng)縫處理。有些貫穿性裂縫是由于結(jié)構(gòu)分縫不合理引起,若按死縫處理,處理后仍會(huì)在附近出現(xiàn)同樣的裂縫,則需作為活動(dòng)縫處理,處理后可滿足防滲和耐久性功能要求,處理方法為:表面鑿槽――埋灌漿管――表面封閉――灌丙凝(聚氨脂)漿液。第二,按死縫處理。因結(jié)構(gòu)需要,必須恢復(fù)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度,則需按死縫進(jìn)行加固處理,一般處理方法為:鑿槽――埋灌漿管――表面封閉――環(huán)氧灌漿,表面封閉需采用粘貼碳纖維布、芳韌纖維布等加固性材料。
6、一般性淺表裂縫處理。當(dāng)縫寬超過規(guī)范要求,一般采用鑿槽后用水泥砂漿封閉,要求較高的可采用聚合物砂漿,為追求裝飾效果,砂漿顏色應(yīng)作一些調(diào)試。如縫寬小于規(guī)范要求,可不作處理,若影響外觀質(zhì)量,可考慮采用一種水泥基的涂抹材料XYPEX(賽柏斯)處理,此材料具有增強(qiáng)砼抗?jié)B性和抗凍性的功效,據(jù)稱可向縫內(nèi)滲透40cm,并產(chǎn)生結(jié)晶,使裂縫愈合。
3 結(jié)束語(yǔ)
綜上所述,水利工程建設(shè)中水閘的建設(shè)至關(guān)重要,混凝土是主要建造材料,施工過程中,往往因?yàn)楦鞣N原因出現(xiàn)裂縫,導(dǎo)致水閘無法正常運(yùn)行,存在較大的安全隱患。為此本文對(duì)水閘混凝土的裂縫成因進(jìn)行了分析,并提出了預(yù)防措施,保證混凝土施工質(zhì)量,以實(shí)現(xiàn)水閘結(jié)構(gòu)預(yù)期的設(shè)計(jì)目標(biāo)。
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