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，本文對該現(xiàn)象的成因進行分析，并提出相應的預防和處理措施，供大家參考。 </p><p>　　關鍵詞： 水工混凝土 裂縫 抗壓強度 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，隨著時間的推移，一些表層裂縫會逐漸發(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。如不及時對裂縫進行修補處理，將會造成工程失事，嚴重者將會威脅

3、到人民生命財產(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，往往會導致控制或修補措施不當，造成人力、物力、財力的大量浪費，甚至發(fā)生嚴重的工程事故或人身傷亡事故。在實際工程中，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)開裂原因確認其所屬類別。弄清裂縫類別

4、后才能正確選用相應的技術處理措施。所以，我們應科學分析開裂原因，正確判斷裂縫類別，為進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，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誘導水工混凝土開裂。 </p><p>　?。?）使用了泥土含量較高、質(zhì)量低劣或堿活性骨料而導致混凝土裂縫。 </p><p>　　（3）骨料顆粒級配不良或采取不恰當?shù)拈g斷級配，容易造成混凝土收縮的增大，誘導裂縫的產(chǎn)生。 </p><p>　?。?）骨料粒徑越細、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>　?。?）外加劑、摻合料選擇不當或摻量不當，嚴重增加混凝土收縮造成裂縫。 </p><p>　?。?）水泥等級越高、細度越細、強度越高對混凝土開裂影響很大。 </p><p><b>　　2.2 設計原因 </b></p>

7、<p>　?。?）設計結(jié)構(gòu)的斷面突變或尖角孔洞等產(chǎn)生的應力集中引起局部裂縫。 </p><p>　　（2）結(jié)構(gòu)設計中構(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>　　（3）設計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>　?。?）設計中采用的水工混凝土等級過高，造成用灰量過大，對收縮不利

8、 。 </p><p>　?。?）配合比設計中水灰比過大，容易產(chǎn)生收縮裂縫。 </p><p>　?。?）配合比設計中砂率、水灰比選擇不當造成混凝土和易性偏差，導致混凝土離析、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>　　（1）水工混凝土摻合料拌和不勻或拌和時間過長導致裂縫。 </p><p>　?。?）運輸時漏漿改變了漿骨比、運距較遠而受烈日照射或雨淋改變了水灰比。 </p><p>　?。?）澆筑順序不合適，澆筑速度不當，振搗不當（漏振、過振或振搗棒抽拔過快）；或分縫分塊不恰當，難以承受外界條件和荷載的

10、影響等。 </p><p>　　（4）硬化前受到振動或加荷，初期養(yǎng)護時急驟干燥，初期凍害等造成裂縫。 </p><p>　?。?）溫度控制設計不合理，澆筑溫度過高，通水冷卻不及時，對水化熱計算不準，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>　?。?）鋼筋被擾動或保護層厚度不足。 &l

11、t;/p><p>　?。?）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)護措施不到位，混凝土早期脫水，引起收縮裂縫。 </p><p>　　（9）對大體積混凝土工程，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不均勻沉降產(chǎn)生沉降裂縫。 </p><p>　?。?）承受超負荷的意外荷載而引起裂縫。 </p><p>　?。?）酸堿鹽類對水工混凝土的侵蝕引起裂縫。 </p><p>　?。?）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，此時混凝土中產(chǎn)生很大的膨脹應力而把混凝土保護層脹裂，形成沿鋼筋的“順筋裂縫”。 </

13、p><p>　?。?）環(huán)境溫濕度的劇烈變化、反復凍融作用引起裂縫。 </p><p>　?。?）火災、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>　　（1）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；選用質(zhì)地優(yōu)良、級配良好的砂石骨料，在條件允許時，粗骨料盡量選用粒徑較大、熱膨脹系數(shù)小的骨料，以降低溫度應力；細骨料以中、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性能和力學性能，提高混凝土的密實性，這是控制混凝土裂縫的基礎。 </p><p>　?。?）混凝土的抗拉強度、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)生裂縫的機會。我們應根據(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。 　?。?）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抑制裂縫的開展、增強混凝土抗裂性能有良好的作用。 </p><p>　?。?）選用最佳摻量的微膨脹劑對水工混凝土收縮進行補償。如摻用氧化鎂、UEA膨脹劑配制高性能補償收縮混凝土，可以減少混凝土結(jié)構(gòu)的收縮，有效阻止裂縫的產(chǎn)生，對抗?jié)B等級要求較高的部位，這往往是必然的選擇。 </p><p><b&

17、gt;　　3.2 設計方面 </b></p><p>　?。?）設計中應盡量避免結(jié)構(gòu)斷面突變或尖角孔洞等引起的應力集中。如因結(jié)構(gòu)工作特性或結(jié)構(gòu)布置方面不得以時，應充分考慮采用加強措施。例如，重力壩內(nèi)廊道如果因廊道周邊應力集中或溫度應力可能產(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一步擴展。 </p><p>　?。?）設計中應充分考慮不均

18、勻沉陷、混凝土收縮等原因。例如，水電站機組段、安裝間及副廠房因荷載差異較大可能產(chǎn)生不均勻沉降而導致裂縫，設計中應視地基情況設置沉降縫，廠房排架可考慮設置伸縮縫。 </p><p>　?。?）要糾正設計中的矛盾思想。如既在分塊縫面設置止水，允許其伸縮，卻又埋設了大量騎縫鋼筋，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組蝸殼頂板普遍存在。 </p><p>　　（4）設計

19、中應根據(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>　?。?）積極采用補償收縮混凝土技術。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混凝土降溫過程的收縮進行補償。 &

20、lt;/p><p><b>　　3.3 施工方面 </b></p><p>　　（1）運輸工作：所用的運輸設備，應使水工混凝土在運輸過程中不致發(fā)生分離、漏漿、嚴重泌水及過多溫度回升和降低坍落度等現(xiàn)象?；炷吝\輸工具及澆筑地點，必要時應有遮蓋或保溫設施，以避免因日曬、雨淋、受凍而影響混凝土的質(zhì)量。 </p><p>　　（2）澆筑工作：澆筑層的厚度應

21、根據(jù)拌和能力、運輸距離、澆筑速度、氣溫及振搗器型號而定。振搗時要快插慢拔，要避免過振或漏振。每一位置的振搗時間以混凝土不再顯著下沉、不出現(xiàn)氣泡，并開始泛漿時為準。 </p><p>　?。?）溫度控制工作：施工中嚴格地進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>　　（4）養(yǎng)護工作：在水工混凝土裂縫的防治工作中，對新澆筑混凝土的早期養(yǎng)護尤為重要。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，對混凝土還具有明顯的保濕效果，只要覆蓋時幅間搭接嚴密，薄膜與混凝土表面可以長時間的保持濕潤狀態(tài)，這對混凝土的養(yǎng)護極為有利。 </p><p><

23、b>　　4 裂縫處理措施 </b></p><p>　　4.1 表面修補法 </p><p>　　表面修補法是一種簡單、常見的修補方法，它主要適用于穩(wěn)定和對結(jié)構(gòu)承載能力沒有影響的表面裂縫以及深進裂縫的處理。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，在防護的同時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，它是利用壓力設備將膠結(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>　　當裂縫影響到混凝土結(jié)構(gòu)的性能時，就要考慮采取加固法對混凝土結(jié)構(gòu)進行處理。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、采用預應力法加固、粘貼鋼板加固、增設支點加固以及噴射混凝土補強加固。 </p><p>　　4.4 混凝土置換法 </p><p>　　混凝土置換法是處理嚴重損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

27、防護法 </p><p>　　電化學防腐是利用旋加電場在介質(zhì)中的電化學作用，改變混凝土或鋼筋混凝土所處的環(huán)境狀態(tài)，鈍化鋼筋，以達到防腐的目的。陰極防護法、氯鹽提取法、堿性復原法是化學防護法中常用而有效的3種方法。這種方法的優(yōu)點是防護方法受環(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>