水利施工中混凝土裂縫的分析及控制

文/陳偉，身份證號(hào)：412801197105180854

水利施工中混凝土裂縫的分析及控制

文/陳偉，身份證號(hào)：412801197105180854

針對(duì)水利施工過(guò)程中產(chǎn)生的裂縫，結(jié)合貴州省地區(qū)水利工程實(shí)際情況，在介紹裂縫成因及類(lèi)型的基礎(chǔ)上，提出裂縫設(shè)計(jì)控制措施與施工控制措施，并對(duì)已產(chǎn)生裂縫提出幾種常用修補(bǔ)措施。

水利施工;混凝土;裂縫;成因;控制措施

1 水利施工混凝土裂縫成因與分類(lèi)

1.1 混凝土微觀裂縫

1.1.1 界面裂縫是指在骨料粘結(jié)面與砂漿上存在的裂縫。此類(lèi)裂縫的主要產(chǎn)生原因?yàn)榛炷敛粩嘤不瘯r(shí)，砂漿所產(chǎn)生的水化作用導(dǎo)致砂漿體積出現(xiàn)變化進(jìn)而生成一定應(yīng)力，導(dǎo)致骨料與砂漿間失去了粘結(jié)力，最終產(chǎn)生不規(guī)律分布的微小裂縫。此外，在混凝土完全成型之后，因沁水作用而使部分上升水體遭到骨料的截?cái)?，大量聚集在粗骨料下方，影響粘結(jié)產(chǎn)生裂縫。此類(lèi)裂縫會(huì)對(duì)混凝土自身變形性質(zhì)造成影響。

1.1.2 砂漿裂縫是指砂漿自身出現(xiàn)的裂縫。其成因?yàn)樗鄿囟然蚝瑝A量出現(xiàn)變化導(dǎo)致砂漿膨脹，進(jìn)而引發(fā)裂縫。此類(lèi)裂縫一般在外界因素影響下，會(huì)與其周邊的界面裂縫連接而形成一定范圍的連續(xù)性裂縫，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)損壞。1.1.3骨料裂縫是指在骨料顆粒內(nèi)部出現(xiàn)的裂縫。此類(lèi)裂縫主要在對(duì)骨料實(shí)施開(kāi)采或軋碎時(shí)，沿成巖紋理產(chǎn)生。

1.2 混凝土宏觀裂縫

1.2.1 收縮裂縫在對(duì)混凝土進(jìn)行澆筑時(shí)，水泥產(chǎn)生的水化熱導(dǎo)致構(gòu)筑物產(chǎn)生極大的內(nèi)外溫差。在外部，混凝土受環(huán)境溫度影響快速降溫且處于收縮狀態(tài)，而內(nèi)部降溫速度較慢并且未能發(fā)生收縮，內(nèi)部對(duì)外部施加一定約束導(dǎo)致外部受拉，當(dāng)超出拉應(yīng)力極限時(shí)就會(huì)產(chǎn)生收縮裂縫。

1.2.2 沉陷裂縫在完成澆筑施工后，混凝土內(nèi)部斷面會(huì)發(fā)生沉降，若在混凝土凝結(jié)過(guò)程中沉降的部分受到了模板及鋼筋的約束，就會(huì)產(chǎn)生沉陷裂縫；除此之外，模板所產(chǎn)生的阻力也會(huì)引發(fā)沉降裂縫。此類(lèi)裂縫通常具有貫穿性，主要發(fā)生在頂?shù)装褰唤游恢?、T梁及箱梁腹板等位置。

1.2.3 龜裂裂縫在施工過(guò)程中由于混凝土配制、拌和、澆筑或養(yǎng)護(hù)期間操作不規(guī)范引起，水泥缺乏安定性及養(yǎng)護(hù)不充分為主要成因。此裂縫一般表現(xiàn)為散射狀與龜殼狀，分布不規(guī)律且長(zhǎng)寬都不相同。

1.2.4 疏松裂縫在對(duì)混凝土進(jìn)行運(yùn)輸時(shí)材料發(fā)生離析、澆筑時(shí)由于下料不充分不均勻或振搗不合理造成的成疏松狀態(tài)的混凝土裂縫。若這一裂縫發(fā)展至構(gòu)件的表面，則會(huì)被施工人員所發(fā)現(xiàn)；若未發(fā)展至構(gòu)件表面，則很難發(fā)現(xiàn)。裂縫長(zhǎng)度通常不一致，因振搗與下料的不同而有所差異。

2 水利施工混凝土裂縫控制

2.1 設(shè)計(jì)控制

2.1.1 合理設(shè)計(jì)配比在確保基本工作性能的基礎(chǔ)上，盡可能降低實(shí)際用水量，并嚴(yán)格按照“一高、二摻、三低”的基本原則，即增高粉煤灰的實(shí)際摻量，摻入適量引氣劑與減水劑，降低水灰比、砂率與坍落度，以此制備綜合性能優(yōu)異的抗裂混凝土。

2.1.2 充分考慮氣候特征在對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，必須對(duì)施工過(guò)程中的氣候特征予以充分的考慮，并設(shè)置適當(dāng)后澆縫，預(yù)留的時(shí)間要求在60d以上，若有必要可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，結(jié)合要求進(jìn)行臨時(shí)性設(shè)計(jì)變更。

2.1.3 防止因突變而形成應(yīng)力集中在設(shè)計(jì)中必須防止由于構(gòu)件發(fā)生形體突變形成應(yīng)力集中低碳技術(shù)的情況。若難以避免，則要及時(shí)采取應(yīng)對(duì)措施，如將突變段設(shè)計(jì)成漸變段或?qū)⑥D(zhuǎn)角處設(shè)計(jì)成圓角等，此外還需對(duì)構(gòu)造配筋予以加強(qiáng)，在大孔洞附近布置護(hù)邊角鋼。

2.1.4 易裂部位處理最常用的辦法就是在易裂部位的邊緣合理布置暗梁，以提升此處配筋率，提高混凝土拉伸承受力。

2.1.5 配置構(gòu)造筋通過(guò)對(duì)構(gòu)造筋的合理配置，能極大的提升混凝土自身抗裂性能。但要注意盡可能使用小間距和小直徑，將配筋率嚴(yán)格控制在0.3～0.5%范圍內(nèi)。

2.2 施工控制

2.2.1 嚴(yán)控材料質(zhì)量與施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)所用水泥的水化熱不能太高；骨料實(shí)際含泥量不得超過(guò)1.5%；骨料占比以80～83%為宜，砂石失分含量需控制在15～18%范圍內(nèi)。

2.2.2 嚴(yán)控?cái)嚢钑r(shí)間、溫度及振搗首先對(duì)混凝土攪拌時(shí)間進(jìn)行嚴(yán)格控制，根據(jù)澆筑物的外形采取分部澆筑措施；其次要借助綜合性措施對(duì)入倉(cāng)溫度進(jìn)行控制；最后要強(qiáng)化振搗，按要求實(shí)施二次振搗。

2.2.3 拆模時(shí)間盡量晚拆模，完成拆模之后的混凝土實(shí)際溫度下降不能超過(guò)15℃；采取措施促使現(xiàn)場(chǎng)養(yǎng)護(hù)條件接近設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的要求。

3 水利施工混凝土裂縫修補(bǔ)

3.1 表面修補(bǔ)措施

是指在裂縫的表面均勻涂抹一層涂料，在縫寬小于0.3mm的無(wú)影響裂縫中常用。一般是在裂縫表面均勻涂刷干水泥粉并噴灑適量水，也可使用瀝青或油漆等材料，如果裂縫產(chǎn)生在水平表面，則可使用塑膠或粘土等材料制成臨時(shí)性圍堰，注入一定量低粘度聚合物材料，借助自然重力促使液體進(jìn)入裂縫當(dāng)中。采取這種方式盡管無(wú)法對(duì)裂縫進(jìn)行完全充填，但可以避免外界水分及二氧化碳進(jìn)入裂縫，從而起到防止裂縫發(fā)展的作用。

3.2 灌漿修補(bǔ)措施

是指借助壓力設(shè)備在裂縫中灌入膠結(jié)材料，待灌入的膠結(jié)材料完全硬化之后可以和混凝土之間形成整體，以此實(shí)現(xiàn)裂縫封堵與構(gòu)件加固。該方法經(jīng)常在對(duì)結(jié)構(gòu)有一定影響的裂縫中使用。一般是在裂縫上按照一定距離設(shè)置灌漿孔，由裂縫一端逐漸沿灌漿孔將膠結(jié)材料灌入孔中。此外，也可采用圖1所示的注膠工藝修補(bǔ)貫通裂縫。

3.3 嵌縫修補(bǔ)措施

沿著裂縫走向鑿槽，于槽內(nèi)填滿止水材料使裂縫完全封閉。該方法主要在無(wú)筋混凝土基本不受水壓作用且縫寬在0.5mm以上的裂縫中使用。沿著裂縫走向鑿出一定形狀的鍵槽，然后在槽中填入丁基橡膠等止水材料，以此達(dá)到修補(bǔ)裂縫和防水的效果。

3.4 結(jié)構(gòu)加固措施

是指在混凝土構(gòu)件表面運(yùn)用適當(dāng)?shù)臉?gòu)造措施恢復(fù)構(gòu)件應(yīng)有基本性能，在裂縫對(duì)構(gòu)件基本性能造成一定影響時(shí)常用此法。其中，構(gòu)造措施主要有：構(gòu)件角部布置型鋼、構(gòu)件外增設(shè)鋼筋或錨索、噴漿補(bǔ)強(qiáng)、增加支點(diǎn)或增大截面積等。

4 結(jié)束語(yǔ)

水利施工中，混凝土裂縫成因并非單一固定，施工過(guò)程中必須結(jié)合不同的控制措施盡量降低裂縫產(chǎn)生率，而對(duì)已經(jīng)存在的裂縫，要加強(qiáng)觀察、對(duì)比、分析和總結(jié)，在采取修補(bǔ)措施的同時(shí)積累相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，預(yù)防類(lèi)似裂縫再次發(fā)生。

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[3]孟凡靜.水利施工中的混凝土裂縫的原因分析及防治措施研究[J].科技資訊，2014（13）：60.