水閘閘墩細微裂縫的原因分析與防治方法

摘 要：建設水利工程的過程中，混凝土結構發揮著極端重要的作用。不過雖然施工的進程中，借助于諸多不同的措施對裂縫予以了防止，但是水閘閘墩這個地方，還是很容易有裂縫出現和產生。基于此，本文主要結合實例對水閘閘墩細微裂縫的原因與防治方法進行了探討。

關鍵詞：水閘閘墩 細微裂縫 原因分析 防治方法

中圖分類號：TU7 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）02（a）-0081-02

水工建筑物中一個比較常見的就是水閘，而閘墩則非常容易發生裂縫，對于結構自身的持久穩定產生不良的影響。這個問題對于工程界來講，一直是一個巨大的困擾，也一直沒有得到較好的解決。可以說閘墩裂縫在不同的層面，不同的程度上都對水閘工程產生著危害。故而其引起了越來越重要的關注。

1 工程概況

某水利樞紐工程包含了攔河閘、消力池、防滲鋪蓋、護坦、泄洪沖沙閘，工程總長度達到了780 m，上下游河段（縱坡為1/680）等等。攔河閘工作水頭介于3.15～3.37 m。整個工程的閘墩數有十一個，邊墩有110 cm厚，中墩有150 cm厚，澆筑選用的混凝土型號為C25。澆筑閘墩選擇的時間為秋天，氣候方面非常的適宜，溫度整體上介于6℃～28℃之間。為了讓澆筑得到很好的質量保證，澆筑選擇的開始時間為：下午5：45～次日上午8：45。在九月份一共澆筑完成8個不同的閘墩。所在地10月份的氣溫介于5℃～20℃，十月份澆筑的具體時間為：9：45am至次日凌晨2：45。從2010年9月3日開始澆筑2#中墩，混凝土的運輸選擇的為自卸汽車，進行的是水平運輸，運立罐的規格為1m3，通過起重機進行吊運，起重機共有兩部，在互相配合的情況下做好溜桶入倉。

截止到2010年10月14日，所有閘墩都完成了澆筑，拆模觀察外觀，質量整體良好。但是2#閘墩對應的牛腿位只有一條裂縫，這個裂縫寬度不到0.15 mm，是豎向的，也不連續。具體可以參看圖1；11月5日進行的大檢過程中，在8#、5#、1#這三個不同的閘墩對應的牛腿位置也都發現了相似的裂縫。整體上裂縫的具體特征如下：（1）都產生于養護期以后。（2）都是豎向的，位置都在牛腿周邊。（3）寬度都介于0.1～0.15 mm中間。

2 分析裂縫出現原因

2.1 混凝土出現干縮

比較內外混凝土對應的具體水分蒸發情況，可以說外表的蒸發速度以及蒸發的程度都比內部要大出很多。在收縮方面，表層也比內部要大，對應的拉應力總體也比較大，這樣就會產生干縮，不過干縮一般情況下僅僅在表層發生。如果混凝土本身的體積比較大，要想實現6 cm的干縮，通常需要一個月左右。但是一般情況下，對于大體積的混凝土來講，內部是沒有干縮這一問題的，盡管如此對于表面的干縮，這個問題絕對不能夠予以忽視。其會誘發出現拉裂縫。對于閘墩而言，其本身的結構為水工薄壁，相對而言，在風大干熱的季節，就會受到較大的影響，如果處理以及養護不及時的話，那么局部就會出現貫穿性的裂縫。影響干縮的因素主要為混凝土組成以及相關材質的配合比。一般情況下，水泥用量和干縮之間呈現正向的關系。骨料密度、級配以及彈性模、骨料粒徑越大，越有助于降低干縮。另外，養護和具體的環境也影響到干縮的具體情況。

2.2 墩體的表里有溫差

水泥水化就會有大量水化熱出現和產生，1～3d的時間就能釋放出全部熱量的一半以上。閘墩，本身體積比較大，內外具備不一樣的散熱條件，外部因為條件比較好，所以散熱也比較容易，內部因為條件比較差，故而相比來講散熱比較困難。在這樣的情況下，相同的時間，外部的溫度就會比內部要低出很多，無論是在升溫階段，還是降溫階段，閘墩內外都會存在一個溫度梯度，對應的收縮也就會受到一定的約束和限制，進而出現裂縫。在初期的時候，裂縫一般都比較細。但是伴隨著時間的前移，裂縫出現變深、擴大的趨勢。影響的相關因素除了水化，還有環境，尤其是伴隨著寒潮或者其他表面溫度有很大的改變的情況下，裂縫就會更加嚴重的惡化。內外溫差受到影響的主要因素包括了：水泥用量和具體品種，環境的具體溫度以及入模的具體溫度等。

2.3 從外部做好約束

閘墩通常固結于一定的底板之上。一般情況下，澆筑完成地板之后，間隔一段時間就要進行閘墩的澆筑。這個時候底板已經出現固結。沿高度方向，閘墩出現自由伸縮，底板不會對其產生一定的約束力。厚度層面上，因為閘頓本身不夠厚，故而很少受到約束，水流方向上，相對而言，會受到較大的約束，對應的，也就存在較大的拉應力。這個時候，混凝土本身因為齡期比較短，對應的強度比較低，故而有裂縫產生。也就是說在外部層面上主要的約束因素包括了閘墩對應的澆筑混凝土的時間長度和分縫長度。

2.4 自生體積出現變形

水泥水化的過程中，因為會大量的消耗水分，這樣就會使得凝膠孔對應的液面下降，進而混凝土出現變形，有彎月面產生。水泥因為供水的不充足，這樣就會有自干燥的功效，相對而言，濕度在一定程度上被降低，體積也就縮減。拆模前出現自生收縮。量值雖然并不是很大，不過一旦和別的收縮相疊加，那么就會增大表面的拉應力。閘墩斷面對應的尺寸雖不大，不過對于混凝土自身的體積結構比較大的情況下，就一定要將水化熱予以解決，這樣才能夠降低因為溫度收縮以及自生收縮產生的疊加影響。對收縮產生影響的相關因素包括了水灰比、材料的化學構成等等。水灰比在0.5以上的時候，可以忽略自生收縮，水灰比在0.35以下的時候，自生收縮基本上等同于干縮，這個時候一定要予以考慮和分析。

3 防治措施

3.1 控制溫度

為了對溫度做出控制，入倉的具體溫度一定要降低。現場拌制混凝土的具體溫度要控制在五度左右。高溫的時候，可以用冰片代替水做好冷卻。澆筑選擇在秋天，避開中午高溫的時期。對于輸送的工具以及澆筑的具體倉面，都要做好降溫，內部可以通過埋設冷卻水管的方法進行人工導熱降溫，外部可以借助于隔熱進行降溫，縮小內外溫差。

3.2 原材料

選擇原材料對于裂縫的預防發揮著至關重要的作用。水化熱的降低可以借助于中、低熱硅酸鹽水泥得到實現，這樣水泥的用量也可以得到很好的控制。把活性的混合料摻加到混凝土里面。借助于外加劑，可以防裂。借助于緩凝劑，能夠幫助很好地消熱。借助于減水劑，可以對水化熱予以降低；借助于膨脹劑可以很好的提升混凝土對應的自生收縮性，在預壓應力的作用下收縮拉應力。需要強調的是，膨脹劑的具體使用部位為：閘墩底。這樣不同部位的混凝土之間就會在變形上得到很好的協調，避免出現內部超過外表的膨脹。也就是說對于合理的配比，一定要加強關注。

3.3 施工的具體工藝和方法

閘墩混凝土的具體澆筑過程中，盡可能不用泵輸送混凝土可以發揮防裂的功效。不過泵送本身因為具有很好的施工效率，故而對于閘墩上面的部位，因為本身不會受到很大的約束，故而可以選用，但是底部，一定要用常態的混凝土。為了讓混凝土能夠更好散熱，澆筑可以分層進行。每層厚一到一米半。前一層初凝后就可以進行上一層的澆筑。最下面的可以和底板一起進行澆筑。借此，底板約束閘墩混凝土的具體狀況就可以得到消除或削弱。此外，長度是另外一個對約束會產生重要影響的因素，故而可以縮短長度，降低約束，分段進行。后澆帶預留一到兩米的長度，等到完成收縮以后，再進行膨脹型的澆筑。

3.4 養護

早期進行養護的時間可以提前至沒有拆模的時候，這樣環境風速產生的不良影響才能被最小化。拆模后的具體養護可以自頂部進行澆水，也可以自頂部進行淋水。這樣混凝土表面就會保持濕潤。為了提升養護效果，可以先包裹塑料膜至閘墩四周，而后再自頂部進行澆水或者進行淋水。拆模在時間上可以推遲四五天，這樣可以保濕，也可以隔熱。拆模后，涂抹防裂劑到混凝土的表面，產生很好的保濕效果。

4 結論

綜上，閘墩裂縫本身是一個比較復雜的問題，受到了日漸廣泛的關注。產生的具體原因是多種多樣的，為了有效的控制裂縫，一定要加強研究，獲得相關機理，推陳出新，拿出新的方法，獲得新的技術，加強不同的利益相關方之間的具體協作和幫助。讓問題得到更加有效地解決。

參考文獻

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