水工混凝土裂縫成因和控制措施探討

1、<p>　　水工混凝土裂縫成因和控制措施探討</p><p>　　摘要：混凝土是水利工程建筑物的常用材料，水工混凝土裂縫是一種普遍現(xiàn)象，本文對(duì)該現(xiàn)象的成因進(jìn)行分析，并提出相應(yīng)的預(yù)防和處理措施，供大家參考。 </p><p>　　關(guān)鍵詞： 水工混凝土 裂縫 抗壓強(qiáng)度 控制措施 </p><p><b>　　1前言 </b></p&

2、gt;<p>　　水工混凝土一般都是清水混凝土，混凝土出現(xiàn)裂縫后，不僅影響結(jié)構(gòu)外觀正常使用性能，而且還影響混凝土抵抗外界侵蝕介質(zhì)的能力，從而影響水工混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性。雖然大多數(shù)裂縫早期危害程度較小，隨著時(shí)間的推移，一些表層裂縫會(huì)逐漸發(fā)展成深層或貫穿性裂縫。水工建筑物一旦帶縫工作，將會(huì)使混凝土內(nèi)部的鋼筋等材料產(chǎn)生腐蝕，降低水工混凝土的承載能力及建筑物的安全穩(wěn)定性。如不及時(shí)對(duì)裂縫進(jìn)行修補(bǔ)處理，將會(huì)造成工程失事，嚴(yán)重者將會(huì)威脅

3、到人民生命財(cái)產(chǎn)的安全。 </p><p>　　2 水工混凝土裂縫成因分析 </p><p>　　只有找到產(chǎn)生裂縫的真正原因才可能找到控制和處理裂縫的可靠方法。如果忽視裂縫成因分析，盲目行事，往往會(huì)導(dǎo)致控制或修補(bǔ)措施不當(dāng)，造成人力、物力、財(cái)力的大量浪費(fèi)，甚至發(fā)生嚴(yán)重的工程事故或人身傷亡事故。在實(shí)際工程中，我們一般根據(jù)裂縫基本調(diào)查結(jié)果去推斷開裂原因，然后根據(jù)開裂原因確認(rèn)其所屬類別。弄清裂縫類別

4、后才能正確選用相應(yīng)的技術(shù)處理措施。所以，我們應(yīng)科學(xué)分析開裂原因，正確判斷裂縫類別，為進(jìn)一步采取控制措施提供依據(jù)。 </p><p><b>　　2.1 材料原因 </b></p><p>　　（1）水泥品種選擇不當(dāng)，如礦渣硅酸鹽水泥收縮比普通硅酸鹽水泥收縮大、粉煤灰及礬土水泥收縮值較小、快硬水泥收縮大；一般情況下，C A含量大、細(xì)度更大的水泥干縮大。水泥的非正常凝結(jié)、

5、水泥的水化熱過高、水泥的非正常膨脹及水泥含堿量高等原因也會(huì)誘導(dǎo)水工混凝土開裂。 </p><p>　?。?）使用了泥土含量較高、質(zhì)量低劣或堿活性骨料而導(dǎo)致混凝土裂縫。 </p><p>　?。?）骨料顆粒級(jí)配不良或采取不恰當(dāng)?shù)拈g斷級(jí)配，容易造成混凝土收縮的增大，誘導(dǎo)裂縫的產(chǎn)生。 </p><p>　?。?）骨料粒徑越細(xì)、針片含量越大，混凝土單方用灰量、用水量增多，收

6、縮量增大。 </p><p>　?。?）使用的拌和水含有氯化物。 </p><p>　　（6）外加劑、摻合料選擇不當(dāng)或摻量不當(dāng)，嚴(yán)重增加混凝土收縮造成裂縫。 </p><p>　　（7）水泥等級(jí)越高、細(xì)度越細(xì)、強(qiáng)度越高對(duì)混凝土開裂影響很大。 </p><p><b>　　2.2 設(shè)計(jì)原因 </b></p>

7、<p>　?。?）設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的斷面突變或尖角孔洞等產(chǎn)生的應(yīng)力集中引起局部裂縫。 </p><p>　?。?）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中構(gòu)造鋼筋過少或斷面及鋼筋用量不足、受力鋼筋直徑過粗引起裂縫。 </p><p>　?。?）設(shè)計(jì)中沒有考慮到不均勻沉陷、混凝土收縮變形等原因而引起結(jié)構(gòu)裂縫。 </p><p>　　（4）設(shè)計(jì)中采用的水工混凝土等級(jí)過高，造成用灰量過大，對(duì)收縮不利

8、 。 </p><p>　?。?）配合比設(shè)計(jì)中水灰比過大，容易產(chǎn)生收縮裂縫。 </p><p>　?。?）配合比設(shè)計(jì)中砂率、水灰比選擇不當(dāng)造成混凝土和易性偏差，導(dǎo)致混凝土離析、泌水、保水性不良，增加混凝土收縮。 </p><p>　?。?）單方混凝土水泥用量越大、用水量越高，表現(xiàn)為水泥漿體積越大、坍落度越大，收縮越大。 </p><p>&l

9、t;b>　　2.3 施工原因 </b></p><p>　?。?）水工混凝土摻合料拌和不勻或拌和時(shí)間過長導(dǎo)致裂縫。 </p><p>　　（2）運(yùn)輸時(shí)漏漿改變了漿骨比、運(yùn)距較遠(yuǎn)而受烈日照射或雨淋改變了水灰比。 </p><p>　　（3）澆筑順序不合適，澆筑速度不當(dāng)，振搗不當(dāng)（漏振、過振或振搗棒抽拔過快）；或分縫分塊不恰當(dāng)，難以承受外界條件和荷載的

10、影響等。 </p><p>　?。?）硬化前受到振動(dòng)或加荷，初期養(yǎng)護(hù)時(shí)急驟干燥，初期凍害等造成裂縫。 </p><p>　?。?）溫度控制設(shè)計(jì)不合理，澆筑溫度過高，通水冷卻不及時(shí)，對(duì)水化熱計(jì)算不準(zhǔn)，新澆混凝土氣溫驟降又無保溫措施或保溫效果太差，引起水工混凝土內(nèi)部溫度過高或內(nèi)外溫差過大，從而產(chǎn)生溫度裂縫。 </p><p>　?。?）鋼筋被擾動(dòng)或保護(hù)層厚度不足。 &l

11、t;/p><p>　　（7）模板漏漿或底部滲水、模板變形、模板支撐下沉及過早拆模。 </p><p>　?。?）現(xiàn)場養(yǎng)護(hù)措施不到位，混凝土早期脫水，引起收縮裂縫。 </p><p>　　（9）對(duì)大體積混凝土工程，缺少兩次抹面，易產(chǎn)生表面收縮裂縫。 </p><p>　　2.4 使用與環(huán)境原因 </p><p>　　（1）水

12、工混凝土建筑物基礎(chǔ)不均勻沉降產(chǎn)生沉降裂縫。 </p><p>　　（2）承受超負(fù)荷的意外荷載而引起裂縫。 </p><p>　?。?）酸堿鹽類對(duì)水工混凝土的侵蝕引起裂縫。 </p><p>　　（4）混凝土碳化或氯化物的侵入引起內(nèi)部鋼筋銹蝕，引起體積膨脹，膨脹量在2～4倍左右，此時(shí)混凝土中產(chǎn)生很大的膨脹應(yīng)力而把混凝土保護(hù)層脹裂，形成沿鋼筋的“順筋裂縫”。 </

13、p><p>　?。?）環(huán)境溫濕度的劇烈變化、反復(fù)凍融作用引起裂縫。 </p><p>　?。?）火災(zāi)、地震等意外事件產(chǎn)生裂縫。 </p><p>　　3 水工混凝土裂縫的控制 </p><p><b>　　3.1 材料方面 </b></p><p>　?。?）根據(jù)水工混凝土建筑物的要求選擇合適的水泥品

14、種及等級(jí)；選用質(zhì)地優(yōu)良、級(jí)配良好的砂石骨料，在條件允許時(shí)，粗骨料盡量選用粒徑較大、熱膨脹系數(shù)小的骨料，以降低溫度應(yīng)力；細(xì)骨料以中、粗砂為宜；優(yōu)先選用優(yōu)質(zhì)外摻料；結(jié)合水工混凝土建筑物的工作特性及環(huán)境，優(yōu)化配合比等。通過這些途徑可以有效地改善混凝土的熱學(xué)性能和力學(xué)性能，提高混凝土的密實(shí)性，這是控制混凝土裂縫的基礎(chǔ)。 </p><p>　?。?）混凝土的抗拉強(qiáng)度、極限拉伸值均隨著水灰比的減小而提高，混凝土的收縮則隨著水

15、灰比的減小而減小，所以，在滿足混凝土施工和易性的前提下，減小水灰比對(duì)大體積水工混凝土抗裂是有利的。 </p><p>　?。?）積極采用水工混凝土摻合料和引氣劑。使用摻合料和外加劑可以減小水灰比、減少水泥用量、降低混凝土絕熱溫升、降低水化熱放熱速率、延緩溫度峰值出現(xiàn)的時(shí)間、改善水工混凝土的工作特性，因而可以極大降低產(chǎn)生裂縫的機(jī)會(huì)。我們應(yīng)根據(jù)水工建筑物的工作性態(tài)及部位的不同選用適宜的摻合料和引氣劑。 　　（4）水

16、工混凝土建筑物抗裂要求高的部位可考慮采用混凝土抗裂合成纖維。例如，采用凱泰改性聚丙烯纖維對(duì)抑制裂縫的開展、增強(qiáng)混凝土抗裂性能有良好的作用。 </p><p>　　（5）選用最佳摻量的微膨脹劑對(duì)水工混凝土收縮進(jìn)行補(bǔ)償。如摻用氧化鎂、UEA膨脹劑配制高性能補(bǔ)償收縮混凝土，可以減少混凝土結(jié)構(gòu)的收縮，有效阻止裂縫的產(chǎn)生，對(duì)抗?jié)B等級(jí)要求較高的部位，這往往是必然的選擇。 </p><p><b&

17、gt;　　3.2 設(shè)計(jì)方面 </b></p><p>　?。?）設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量避免結(jié)構(gòu)斷面突變或尖角孔洞等引起的應(yīng)力集中。如因結(jié)構(gòu)工作特性或結(jié)構(gòu)布置方面不得以時(shí)，應(yīng)充分考慮采用加強(qiáng)措施。例如，重力壩內(nèi)廊道如果因廊道周邊應(yīng)力集中或溫度應(yīng)力可能產(chǎn)生貫穿到上游壩面或影響大壩整體性的裂縫，那么可通過配置一定的鋼筋以期限制裂縫的進(jìn)一步擴(kuò)展。 </p><p>　?。?）設(shè)計(jì)中應(yīng)充分考慮不均

18、勻沉陷、混凝土收縮等原因。例如，水電站機(jī)組段、安裝間及副廠房因荷載差異較大可能產(chǎn)生不均勻沉降而導(dǎo)致裂縫，設(shè)計(jì)中應(yīng)視地基情況設(shè)置沉降縫，廠房排架可考慮設(shè)置伸縮縫。 </p><p>　　（3）要糾正設(shè)計(jì)中的矛盾思想。如既在分塊縫面設(shè)置止水，允許其伸縮，卻又埋設(shè)了大量騎縫鋼筋，制止縫面張開，結(jié)果使混凝土毫無規(guī)律地拉裂，這種例子在葛洲壩工程機(jī)組蝸殼頂板普遍存在。 </p><p>　?。?）設(shè)計(jì)

19、中應(yīng)根據(jù)水工建筑物的抗裂要求選用適宜的結(jié)構(gòu)型式。例如，水閘胸墻抗裂要求高，在結(jié)構(gòu)選型時(shí)可優(yōu)先考慮選用簡支式胸墻，這樣的結(jié)構(gòu)型式胸墻迎水面不易產(chǎn)生裂縫。 </p><p>　?。?）積極采用補(bǔ)償收縮混凝土技術(shù)。在常見的水工混凝土裂縫中，有很大部分是由于混凝土收縮造成的。要解決因收縮而產(chǎn)生的裂縫，可在水工混凝土中摻用膨脹劑來補(bǔ)償混凝土的收縮。在有充分論據(jù)的前提下，也可使用微膨脹水泥對(duì)混凝土降溫過程的收縮進(jìn)行補(bǔ)償。 &

20、lt;/p><p><b>　　3.3 施工方面 </b></p><p>　?。?）運(yùn)輸工作：所用的運(yùn)輸設(shè)備，應(yīng)使水工混凝土在運(yùn)輸過程中不致發(fā)生分離、漏漿、嚴(yán)重泌水及過多溫度回升和降低坍落度等現(xiàn)象?；炷吝\(yùn)輸工具及澆筑地點(diǎn)，必要時(shí)應(yīng)有遮蓋或保溫設(shè)施，以避免因日曬、雨淋、受凍而影響混凝土的質(zhì)量。 </p><p>　?。?）澆筑工作：澆筑層的厚度應(yīng)

21、根據(jù)拌和能力、運(yùn)輸距離、澆筑速度、氣溫及振搗器型號(hào)而定。振搗時(shí)要快插慢拔，要避免過振或漏振。每一位置的振搗時(shí)間以混凝土不再顯著下沉、不出現(xiàn)氣泡，并開始泛漿時(shí)為準(zhǔn)。 </p><p>　?。?）溫度控制工作：施工中嚴(yán)格地進(jìn)行溫度控制是防止大體積水工混凝土裂縫的主要措施。溫控的主要任務(wù)是：①降低混凝土內(nèi)部最高溫升，減小內(nèi)外溫差，使內(nèi)外溫差控制在規(guī)范規(guī)定的25℃ 之內(nèi)；② 提高混凝土表面溫度，降低混凝土內(nèi)部溫差③延緩混

22、凝土的降溫速率，充分發(fā)揮混凝土徐變特性。 </p><p>　?。?）養(yǎng)護(hù)工作：在水工混凝土裂縫的防治工作中，對(duì)新澆筑混凝土的早期養(yǎng)護(hù)尤為重要。低溫季節(jié)施工，要注意抵御寒潮襲擊，表面覆蓋塑料薄膜與麻袋作為保溫材料，其中塑料薄膜除了保溫作用外，對(duì)混凝土還具有明顯的保濕效果，只要覆蓋時(shí)幅間搭接嚴(yán)密，薄膜與混凝土表面可以長時(shí)間的保持濕潤狀態(tài)，這對(duì)混凝土的養(yǎng)護(hù)極為有利。 </p><p><

23、b>　　4 裂縫處理措施 </b></p><p>　　4.1 表面修補(bǔ)法 </p><p>　　表面修補(bǔ)法是一種簡單、常見的修補(bǔ)方法，它主要適用于穩(wěn)定和對(duì)結(jié)構(gòu)承載能力沒有影響的表面裂縫以及深進(jìn)裂縫的處理。通常的處理措施是在裂縫的表面涂抹水泥漿、環(huán)氧膠泥或在混凝土表面涂刷油漆、瀝青等防腐材料，在防護(hù)的同時(shí)為了防止混凝土受各種作用的影響繼續(xù)開裂，通?？梢圆捎迷诹芽p的表面粘貼

24、玻璃纖維布等措施。 </p><p>　　4.2 灌漿、嵌縫封堵法 </p><p>　　灌漿法主要適用于對(duì)結(jié)構(gòu)整體性有影響或有防滲要求的混凝土裂縫的修補(bǔ)，它是利用壓力設(shè)備將膠結(jié)材料壓入混凝土的裂縫中，膠結(jié)材料硬化后與混凝土形成一個(gè)整體，從而起到封堵加固的目的。常用的膠結(jié)材料有水泥漿、環(huán)氧樹脂、甲基丙燃酸酯、聚氨酯等化學(xué)材料。 </p><p>　　嵌縫法是裂縫封堵

25、中最常用的一種方法，它通常是沿裂縫鑿槽，在槽中嵌填塑性或剛性止水材料，以達(dá)到封閉裂縫的目的。常用的塑性材料有聚氯乙烯膠泥、塑料油膏、丁基橡膠等等；常用的剛性止水材料為聚合物水泥砂漿。 </p><p>　　4.3 結(jié)構(gòu)加固法 </p><p>　　當(dāng)裂縫影響到混凝土結(jié)構(gòu)的性能時(shí)，就要考慮采取加固法對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行處理。結(jié)構(gòu)加固中常用的主要有以下方法：加大混凝土結(jié)構(gòu)的截面面積、在構(gòu)件的角部外

26、包型鋼、采用預(yù)應(yīng)力法加固、粘貼鋼板加固、增設(shè)支點(diǎn)加固以及噴射混凝土補(bǔ)強(qiáng)加固。 </p><p>　　4.4 混凝土置換法 </p><p>　　混凝土置換法是處理嚴(yán)重?fù)p壞混凝土的一種有效方法，此方法是先將損壞的混凝土剔除，然后再置換入新的混凝土或其他材料。常用的置換材料有：普通混凝土或水泥砂漿、聚合物或 }生聚合物混凝土或砂漿。 </p><p>　　4.5 電化學(xué)

27、防護(hù)法 </p><p>　　電化學(xué)防腐是利用旋加電場在介質(zhì)中的電化學(xué)作用，改變混凝土或鋼筋混凝土所處的環(huán)境狀態(tài)，鈍化鋼筋，以達(dá)到防腐的目的。陰極防護(hù)法、氯鹽提取法、堿性復(fù)原法是化學(xué)防護(hù)法中常用而有效的3種方法。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是防護(hù)方法受環(huán)境因素的影響較小，適用鋼筋、混凝土的長期防腐，既可用于已裂結(jié)構(gòu)也可用于新建結(jié)構(gòu)。 </p><p><b>　　5 結(jié)束語 </b>