電廠水工結構的裂縫及其防治措施研究

摘 要：在電廠水工結構中，常出現結構性裂縫，給工程的質量造成了不利的影響，在實際工程中應加強對電廠水工結構質量的控制。文章分析了電廠水工結構裂縫的影響因素，在此基礎上提出了預防水工結構裂縫出現的措施及裂縫出現后的處理方法，以期為電廠水工結構安全的維護及保障電廠安全運行提供理論指導。

關鍵詞：水工結構；裂縫；防治措施

引言

在電廠水工結構工程中，由于水工混凝土結構的干縮而導致電廠水工混凝土結構出現裂縫，在實際防治和控制上存在著諸多不足，使水工結構工程存在安全隱患，因此裂縫的防治工作是一個普遍性的問題。在實際工程中，建筑物發生破壞的初始階段是裂縫的出現和擴展，嚴重時可能會造成結構物質的整體破壞。對于電廠水工結構物，裂縫的出現不僅會造成滲漏，影響結構的使用性能，而且降低結構物的持久強度，如冷卻塔鋼筋混凝土結構中保護層的剝落。當實際水工建筑物的水壓頭高于10m時，就會伴隨著裂縫、滲漏、鋼筋腐蝕和混凝土碳化等問題的產生。為了提高電廠水工結構工程的質量，解決因水工混凝土出現裂縫而造成的滲漏問題，有必要研究導致電廠水工結構出現裂縫的原因，并在此基礎上研究減少電廠水工結構裂縫的方法和相關的處理措施[1]。

1 電廠水工結構裂縫的影響因素

1.1 混凝土結構的熱脹冷縮

在電廠水工結構的施工過程中，體積較大的混凝土結構較為常見，由于較大體積的混凝土結構的內部容易存積熱量，因而存在內外溫度差現象，內外溫度差的存在引起的內應力是導致混凝土出現裂縫的主要原因之一。對于薄板混凝土結構物，混凝土熱脹問題就是因水泥水化時產生的水化熱造成的，水化熱隨著時間不斷增長，當混凝土結構物溫度降低時將會出現冷縮現象，若混凝土的抗拉強度小于混凝土的冷縮力，就會導致混凝土結構物出現裂縫問題。

1.2 混凝土結構的碳化收縮

二氧化碳的濃度和濕度是造成混凝土碳化收縮的直接原因，若在混凝土結構物的地下存在碳酸地下水，也能引起混凝土結構物的碳化收縮。混凝土結構的碳化收縮和熱脹冷縮相似，若混凝土的抗拉強度小于混凝土的碳化收縮力，就會導致混凝土結構物出現裂縫問題，且混凝土的碳化收縮過程具有不可逆性，當混凝土暴露在較高濃度的二氧化碳環境氛圍中時也容易出現裂縫問題[1]。

1.3 混凝土結構的化學減縮

混凝土的化學減縮是影響水工結構混凝土裂縫的重要因素之一。水泥在水化過程中，由于無水的熟料礦物質會轉化為水化物，因此會導致體積變大，而化學減縮現象就是由于水化前后反應物和生成物的平均密度不同而造成的。

1.4 直接作用造成的裂縫

直接作用造成的裂縫是最簡單、最直接的方式，在電廠水工混凝土結構中，由于受到本身重力、土塊壓力、水側壓力、設備的動靜載荷等力的直接作用，都可能造成水工結構因受應力而出現裂縫。在實際結構設計計算時，都可以有效控制這些直接作用的載荷。理論研究中通常認為直接應力造成的裂縫約占結構裂縫的四分之一。

2 電廠水工結構裂縫的防治措施

2.1 電廠水工結構裂縫的預防措施

電廠水工結構主要包括冷卻塔、水泵房、排水溝、灰管支墩等，在實際工程中，應做好水工結構裂縫的防治工作，保障電廠的安全穩定運行。

2.1.1 在設計和施工過程中，容易產生混凝土裂縫的部位、條件及應對措施。設計過程中，對于同一棟建筑物，高矮相差懸殊的結合部位容易產生裂縫、地基變形不一致的部位容易產生裂縫，應對措施為設置“后澆帶”；對于長度超過30米的管廊，容易產生裂縫，應設橡膠止水帶作為伸縮、沉降縫。施工過程中，對于大體積混凝土，當模板內外溫差超過25度時，容易產生溫度裂縫。首先，在混凝土內設測溫管，監視混凝土內溫度，確保在拆模時溫差小于25度。其次，控制水化熱，在混凝土內參冰塊，減小溫差。再次，每次混凝土澆筑完畢后，應做好保溫養護措施，應使混凝土澆筑體的里表溫差及降溫速率滿足溫控指標的要求，保濕養護的持續時間，不得少于14天。

2.1.2 加強水工結構設計、施工階段的管理。根據電廠水工結構設計規范，注重對水荷載結構的計算分析，保證電廠水工結構的應力強度，實現對電廠水工結構裂縫的科學控制。在實際工程中，通過科學的理論分析復核水工結構的最大裂縫寬度，將其控制在允許裂縫寬度范圍之內，達到分散水工結構裂縫的目的，理論上通常認為最大裂縫寬度應控制在0.2mm。在工程實際中可優先選擇小直徑、小間距的配筋，并采用科學的配筋均勻分布方式，使得混凝土干縮變形趨于均勻化，以此控制荷載體的形變，從而降低水工結構裂縫集中發生的概率。水平方向的橫向配筋必須采用螺紋鋼筋，用于提高鋼筋與混凝土結合的緊密度，提高支撐混凝土收縮應力的能力避免出現拉斷、開裂等情況的發生[2]。此外，通過配筋的合理設置，加強對結構剛度和強度的控制，提高水工結構物的適應能力，在結構發生變形時能夠產生內重力分布，避免水工結構出現不均勻沉降以及因溫差作用而引起集中應力。

2.1.3 加強水工結構構造和溫度應力的控制。在電廠水工結構裂縫的防治工作中，應重點加強構造措施和溫度應力的控制。如在煤泥沉淀池和綜合泵房的下部結構中，可基于設備布置情況合理設置后澆帶。對于電廠循環水泵房的底板和部分側墻工程，應加強對混凝土入模溫度的控制，通過采取降低混凝土入模溫度的技術措施來避免水工結構混凝土發生水化熱現象，具體可采取薄層澆筑、保溫養護、緩慢降溫及浸水養護等措施，降低水化熱從而提高水工結構混凝土的強度[3]。對于冷卻塔的底部結構工程，實際施工中可采用環形基礎結構，通過分段澆筑、設后澆帶、澆后及時回填、全程覆蓋養護等方式，實現對水工結構裂縫的有效控制。

2.2 電廠水工結構裂縫的處理方法

對于電廠水工結構物的裂縫，在工程實際中應以預防為主。由于受電廠水工結構的設計計算模型、工程實際施工等因素的影響，即使在工程中采取相應的控制措施，也會出現一些具有安全隱患的裂縫，而如何處理這些裂縫，對于電廠水工結構物的可靠性至關重要。

2.2.1 壓力灌漿法。壓力灌漿法是解決電廠水工結構裂縫的有效方法之一，其原理是將灌漿材料配成漿液，經壓送設備后注入到混凝土的空隙中，使其逐漸擴散、膠凝、固化，從而實現水工結構物裂縫的修補。工程上采用的材料主要包括水泥漿、水泥-環氧糠酮、水玻璃漿、丙凝、氰凝等。當采用壓力灌漿法處理裂縫時，應合理控制漿液配比度，確保開槽表面的清潔堅實、無浮灰及油脂，基于裂縫寬度、滲水量及滲水面積等參數科學確定選用的材料。

2.2.2 裂縫表面封閉法。對于電廠水工結構工程，在綜合泵房上部結構等地方常采用砌體結構，對于其中由溫度膨脹、地基不均勻沉降等原因造成的結構裂縫，若沒有造成貫通性的大裂縫，就可采用裂縫表面封閉法對裂縫進行修補，若造成貫通性的裂縫，則必須采用壓力灌漿法進行修補。當結構性裂縫寬度較大、裂縫較多時，若采取多種修補措施后仍然存在結構開裂，則應采取鋼筋網水泥砂漿夾板墻方式進行結構加固。

3 結束語

電廠水工結構的安全是電廠安全、穩定運行的基本保障，在電廠結構工程中其外觀、內部常出現裂縫，在實際工程中應加強對電廠水工結構質量的控制和安全維護，根據水工結構裂縫產生的不同原因，采取針對性的預防措施和處理方法，以避免影響水工結構物的安全，保證電廠的安全穩定運行。

參考文獻

[1]熊兆平.火力發電廠水工混凝土結構裂縫成因及解決措施[J].低碳世界，2015，No.10236：85-86.

[2]方仙梅.大體積混凝土裂縫的分析及防治[J].中國西部科技，2011（4）：20-21.

[3]佟彤彤.電廠水工結構工程中耐久性設計的應用初探[J].現代裝飾（理論），2015，No.35605：132.