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        小議水利工程中混凝土裂縫成因及其預(yù)防措施

        2012-12-30 01:32:29申自富
        中國新技術(shù)新產(chǎn)品 2012年10期
        關(guān)鍵詞:水泥荷載裂縫

        申自富

        (安徽水利開發(fā)股份有限公司,安徽 蚌埠 233000)

        1 概述

        混凝土是目前工程中使用量最大的一種建筑材料,被廣泛應(yīng)用于工業(yè)、民用建筑、農(nóng)林、城市建設(shè)、水利工程。然而,許多混凝土結(jié)構(gòu)在建設(shè)與使用過程中出現(xiàn)了不同程度、不同形式的裂縫。這不僅影響建筑物的外觀,更危及建筑物的正常使用和結(jié)構(gòu)的耐久性。因此,混凝土裂縫問題倍受工程界關(guān)注,如何辨別裂縫的類型、如何區(qū)分裂縫的成因以及如何預(yù)防裂縫的產(chǎn)生成為越來越重要的研究課題。

        2 混凝土裂縫的分類

        2.1 按裂縫的成因劃分

        2.1.1 結(jié)構(gòu)性裂縫:指由各種外荷載引起的裂縫,又稱荷載裂縫;包括由外荷載的直接應(yīng)力引起的裂縫和在外荷載作用下結(jié)構(gòu)次應(yīng)力引起的裂縫。

        2.1.2 非結(jié)構(gòu)性裂縫:是指由各種變形變化引起的裂縫;包括溫差、干縮濕脹和不均勻沉降等因素引起的裂縫;這類裂縫是在結(jié)構(gòu)的變形受到限制時(shí)引起的內(nèi)應(yīng)力造成的。國內(nèi)外的研究資料以及大量的工程實(shí)踐看,非結(jié)構(gòu)性裂縫在工程中占了絕大多數(shù),約為80%,其中以收縮裂縫為主要類型。

        2.2 按裂縫產(chǎn)生的時(shí)間劃分

        2.2.1 施工期間出現(xiàn)裂縫:包括沉降收縮裂縫、自身收縮裂縫、溫度裂縫、施工操作不當(dāng)或養(yǎng)護(hù)不到位而出現(xiàn)的裂縫、早期凍脹作用引起的裂縫以及一些其它形式的不規(guī)則裂縫。

        2.2.2 使用期間出現(xiàn)裂縫:包括鋼筋銹蝕膨脹產(chǎn)生的裂縫、鹽堿類介質(zhì)及酸性侵蝕氣液引起的裂縫、堿骨料反應(yīng)引起的裂縫以及循環(huán)動(dòng)荷載作用下?lián)p傷累積引起的疲勞裂縫等。

        2.3 按裂縫的形狀劃分可分為

        2.3.1 縱向裂縫:平行于構(gòu)件底面,順筋分布,主要由鋼筋銹蝕作用引起。

        2.3.2 橫向裂縫:垂直于構(gòu)件底面,主要由荷載作用、溫差作用引起。

        2.3.3 剪切裂縫:由于豎向荷載或震動(dòng)位移引起。

        2.3.4 斜向裂縫:常見于墻體與混凝土梁,主要因地基的不均勻沉降以及溫差作用或抗剪承載力不足引起。

        2.4 按裂縫的發(fā)展?fàn)顟B(tài)劃分

        2.4.1 穩(wěn)定裂縫:這種裂縫不影響持久應(yīng)用,包括兩類,一類是在運(yùn)動(dòng)過程中可以自愈合的裂縫,常見于一些新建的防水工程中,這是由于裂縫處水泥顆粒在滲漏過程中與水進(jìn)一步化合,兩者形成的凝膠物質(zhì)將膠合裂縫封閉,從而滲漏停止,裂縫達(dá)到自愈;另一類是處于穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)中的裂縫,如在周期性荷載作用下產(chǎn)生的周期性擴(kuò)展和閉合的裂縫。

        2.4.2 不穩(wěn)定裂縫:這種裂縫將產(chǎn)生不穩(wěn)定性的擴(kuò)展,影響結(jié)構(gòu)物的持久使用,應(yīng)視其擴(kuò)展部位,采取相應(yīng)的措施。

        3 混凝土裂縫的成因

        3.1 材料質(zhì)量問題

        材料質(zhì)量問題引起的裂縫較常見的原因是水泥、砂、石等質(zhì)量不好。如果水泥的強(qiáng)度不夠,水泥受潮或超期,使混凝土強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)計(jì)值,就可能導(dǎo)致混凝土開裂。只有把好材料的質(zhì)量關(guān),工程質(zhì)量才能在根本上得到保證。

        3.2 混凝土配比問題

        混凝土配合比設(shè)計(jì)不當(dāng)會(huì)直接影響混凝土的抗拉強(qiáng)度,是造成其開裂不可忽視的原因。配合比不當(dāng)指水泥用量過大,水灰比大,含砂率不適當(dāng),骨料種類不佳,選用外加劑不當(dāng)?shù)?,這幾個(gè)因素是互相關(guān)聯(lián)的。

        3.3 施工中的問題

        由于施工原因造成裂縫出現(xiàn)的因素很多。水分蒸發(fā)、水泥結(jié)石和混凝土干縮通常是導(dǎo)致混凝土裂縫的重要原因。模板構(gòu)造不當(dāng),漏漿、支撐剛度不足、支撐的地基下沉、過拆模等都有可能造成混凝土開裂。因此混凝土的攪拌、運(yùn)輸、澆灌、振實(shí)各道工序中的任何缺陷和疏漏,都可能使裂縫產(chǎn)生的直接或間接原因。

        4 混凝土裂縫的預(yù)防措施

        4.1 合理設(shè)計(jì)方案

        良好的施工方案與預(yù)防、控制裂縫有很大的關(guān)系;確定各種混凝土的允許裂縫寬度后,根據(jù)其裂縫寬度要求進(jìn)行設(shè)計(jì),可以有效的控制混凝土裂縫的產(chǎn)生。施工方案主要應(yīng)確定一定澆筑量、施工縫間距、位置及構(gòu)造、澆筑時(shí)間、運(yùn)輸及振搗等。確定澆筑時(shí)間的原則應(yīng)盡量避開炎熱天氣或晝夜溫差大的日子。

        4.2 控制原料質(zhì)量

        根據(jù)結(jié)構(gòu)的要求選擇合適的原材料,如選擇中低熱水泥、緩凝型減水劑、摻用纖維、采用低熱高性能混凝土;選擇適宜的混凝土強(qiáng)度等級(jí)及水泥品種、等級(jí)和級(jí)配優(yōu)良的砂、石原材料,含泥量應(yīng)符合規(guī)范要求;盡量避免采用早強(qiáng)高的水泥,同時(shí)可以適當(dāng)減少水泥的用量,盡量控制在460kg/m3以下,以減少水化熱量;選用水泥時(shí),應(yīng)以能使所配制的混凝土強(qiáng)度達(dá)到要求、收縮性小、和易性好和節(jié)約水泥為原則。同時(shí)應(yīng)注意其特性對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、耐久性和使用條件是否有不利影響;對(duì)于砂石材料應(yīng)控制其級(jí)配、含泥量、針片狀含量、壓碎值指標(biāo)、有害物質(zhì)含量在規(guī)范允許范圍。

        4.3 加強(qiáng)施工質(zhì)量

        在水利施工中混凝土裂縫的防治工作尤為重要,據(jù)相關(guān)資料統(tǒng)計(jì)顯示,由施工質(zhì)量原因而產(chǎn)生的裂縫發(fā)生率在95%以上。主要體現(xiàn)在對(duì)新澆混凝土的早期養(yǎng)護(hù)工作,以保證混凝土在早期盡可能少產(chǎn)生收縮。

        在施工階段要注意以下問題:混凝土要有合適的配合比,要滿足強(qiáng)度要求、施工要求,還要從防止產(chǎn)生裂縫的根本原因出發(fā);鋼筋的成型和模板安裝位置要準(zhǔn)確、牢固,以免施工中變形。鋼筋上的污物要清除干凈,以免影響鋼筋與混凝土粘結(jié)力;澆筑、振搗操作合理,特別是振搗操作技術(shù),過分地振搗對(duì)混凝土均勻性有害,振搗不足也不能保證混凝土的密實(shí)度;控制好構(gòu)件的濕潤養(yǎng)護(hù),對(duì)于大體積混凝土,有條件時(shí)宜采用蓄水或流水養(yǎng)護(hù);對(duì)于較大體積混凝土,施工時(shí)應(yīng)充分考慮水泥的水化熱問題。

        后期養(yǎng)護(hù)時(shí)需要注意以下問題:常規(guī)養(yǎng)護(hù)方法是噴水,對(duì)一般混凝土結(jié)構(gòu),減小表面收縮,防止龜裂是可行的。養(yǎng)護(hù)期應(yīng)以混凝土強(qiáng)度增長(zhǎng)最快的階段為準(zhǔn),即7-28天,時(shí)間越長(zhǎng)效果越佳;當(dāng)拆除模板在混凝土澆筑初期時(shí),由于水化熱的散發(fā),表面引起相當(dāng)大的拉應(yīng)力,此時(shí)表面溫度亦較氣溫為高,此時(shí)拆除模板,表面溫度驟降,必然引起溫度梯度,從而在混凝土表面附加拉應(yīng)力,再加上混凝土干縮,有導(dǎo)致裂縫的危險(xiǎn),但如果在拆除模板后及時(shí)在表面覆蓋一層輕型保溫材料,對(duì)于防止混凝土表面產(chǎn)生過大的拉應(yīng)力,具有顯著的效果。

        4.4 混凝土裂縫表面修補(bǔ)

        當(dāng)混凝土表面裂縫較多或分布面較廣時(shí),增加一層水泥砂漿或細(xì)石混凝土面層進(jìn)行處理,首先將裂縫附近的混凝土表面鑿毛,然后沿深進(jìn)裂縫鑿成深15-20mm和寬150-200mm的凹槽,再用鋼絲刷配以高壓水清洗并灑水濕潤,然后刷一層水泥砂漿,再用1:2水泥砂漿分2-3層涂抹,總厚度控制在10-20mm左右,并用鐵抹壓密抹光。最后用水泥凈漿及1:2.5的水泥砂漿交替抹壓4-5遍,即可形成剛性防水層,并進(jìn)行覆蓋,同時(shí)灑水養(yǎng)護(hù)。

        總結(jié)

        混凝土裂縫問題是項(xiàng)技術(shù)難題,長(zhǎng)期困擾著水利工程界;近年來,隨著高早強(qiáng)型水泥的大量使用、商品混凝土泵送施工的大力推廣、混凝土強(qiáng)度等級(jí)的提高、大體積混凝土的涌現(xiàn),在取得成效的同時(shí)也使裂縫問題更為突出,甚至成為混凝土質(zhì)量問題的焦點(diǎn)。本文分析了在水利工程中混凝土裂縫的分類、形成的原因,并針對(duì)其原因討論了防治裂縫的措施,在今后具體的設(shè)計(jì)、施工及后期養(yǎng)護(hù)上就要靠工程人員多觀察、多比較,出現(xiàn)問題后多分析,結(jié)合多種預(yù)防處理措施,混凝土的裂縫是可以避免的。

        [1]李凱豐,魏國正.淺析混凝土裂縫的原因、預(yù)防與處理[J].四川建材,2006.

        [2]柏柱塘.淺談水工混凝土裂縫成因與防治措施[J].甘肅科技,2006.

        [3]鐘進(jìn)章.混凝土裂縫成因及控制措施[J].混凝土,2004.

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