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        水利工程中混凝土裂縫修復(fù)方法和預(yù)防措施探析

        2016-01-01 00:00:00黃飛燕
        水能經(jīng)濟(jì) 2016年2期

        【摘要】水利工程中混凝土的裂紋修復(fù)一直是水利工程界所關(guān)注的重要議題,本文對(duì)混凝土裂縫的成因及修復(fù)方式進(jìn)行了分析論述。

        【關(guān)鍵詞】混凝土;裂紋;修復(fù)方法

        1、水利工程混凝土裂縫修復(fù)現(xiàn)狀

        據(jù)中國建筑業(yè)協(xié)會(huì)混凝土分會(huì)統(tǒng)計(jì),我國年澆筑混凝土10億立方左右,耗資數(shù)千億投資,因耐久性失效年投入資金約占當(dāng)年投資額的3~5%,其中裂縫修復(fù)約占1/5。長期以來我國基本建設(shè)重投資、輕運(yùn)營,重新建、輕管護(hù),我國土木工程報(bào)廢周期約30年,與發(fā)達(dá)國家的超過百年形成鮮明對(duì)比,包括裂縫在內(nèi)的混凝土的耐久性日益成為人們關(guān)注的話題,裂縫的成因及修補(bǔ)已成為工程界的重要問題。

        2、水利工程中裂紋產(chǎn)生的因素

        2.1 重力塌落裂紋

        在混凝土澆灌過程及澆注成型后的塑性階段內(nèi),在自重和外力作用下(外力包括振動(dòng)棒擊震),混凝土拌合物有向下“沉淀”的趨勢(shì),塑形的拌合物在下降過程中遇到鋼筋阻攔,在鋼筋兩側(cè)及下端會(huì)出現(xiàn)微小的裂隙、空囊,同時(shí)發(fā)生泌水集聚現(xiàn)象,粗集料的存在加速了裂隙的生成。

        2.2 自收縮裂紋

        澆筑成型的混凝土是由水泥漿和骨料組成的,水泥加水后,熟料中的硅酸鹽組分(C3S、C2S、C3A、C4AF)與水發(fā)生反應(yīng),在完全水化且單組份存在的條件下(此時(shí)用水量很?。珻3A的體積收縮為24%,C4AF為11%,C3S 為6%, C2S為5%,以每方混凝土用水泥300kg考慮,一方混凝土可產(chǎn)生化學(xué)收縮(21~27)103cm3。因?qū)嶋H施工時(shí)加水量遠(yuǎn)超過理論用水量,實(shí)際數(shù)值遠(yuǎn)小于上述數(shù)值,化學(xué)因素導(dǎo)致的標(biāo)準(zhǔn)收縮試驗(yàn)一般是0.01%數(shù)量級(jí)。

        2.3 干縮收縮裂紋

        混凝土澆筑完畢至硬化,如果是在空氣中養(yǎng)護(hù),隨著水份由表及里的逐漸蒸發(fā)、毛細(xì)水的逐漸散失,整個(gè)水泥漿體會(huì)產(chǎn)生一定的收縮,干縮成因復(fù)雜,可變因素較多,收縮率因外界因素而變。干縮與化學(xué)收縮是混凝土收縮的兩大主因,導(dǎo)致的收縮值也基本在相同數(shù)量級(jí)上。

        2.4 溫差裂紋

        混凝土壩在澆灌、凝固過程中,水泥會(huì)放出大量水化熱,水化熱使基體的混凝土溫度升高,體積膨脹,當(dāng)溫度升高抵達(dá)頂峰后,混凝土開始冷卻,體積在冷卻進(jìn)程中收縮,由于混凝土微觀構(gòu)成的非各向同向性,隨著收縮的發(fā)展,導(dǎo)致在內(nèi)、外部薄弱處超出極限拉應(yīng)力而出現(xiàn)裂縫,混凝土開裂,這種裂紋稱之為水化熱裂紋。

        3、水利工程中混凝土修復(fù)的方法

        3.1 表層封閉法

        該法施工簡(jiǎn)單,但涂料不能深入到裂紋深部,適應(yīng)于深度小于等于2mm的微細(xì)裂紋修復(fù)。這種修復(fù)方法,應(yīng)選用極限延伸率大、粘結(jié)力度較高、抗腐蝕特性較好的合成樹脂或有機(jī)膠凝材質(zhì);如果裂縫是活動(dòng)性的,最好選用柔性材質(zhì)外貼高強(qiáng)纖維布。

        3.2 注漿法

        這種方法要考慮時(shí)機(jī),一般是在裂縫發(fā)展基本穩(wěn)定后,通過專用注射器將多種防水劑或粘度較小的膠粘劑注到裂紋的深部,實(shí)現(xiàn)補(bǔ)強(qiáng)加固和防滲堵漏的目標(biāo)。注漿材料的選用按照修復(fù)目標(biāo)的不同而有差別,注重防水性時(shí),建議選用水溶性聚氨酯、改性丙烯酸酯等抗?jié)B特性良好和延伸率大的材料,裂紋展開到一定寬度后也可采取無機(jī)漿料和有機(jī)漿料混合修補(bǔ)。

        3.3 粘鋼加固法

        構(gòu)件外粘鋼材后,鋼材與原構(gòu)件共同受力,以防止裂紋繼續(xù)增加,達(dá)到提高構(gòu)件承載力的目的。此法適應(yīng)于處理一般情況下的受彎、受拉及中、輕級(jí)塔吊梁等形成的裂紋。加固時(shí),一定選用粘結(jié)力強(qiáng)、耐腐蝕的膠,而且要重視粘結(jié)施工品質(zhì)。

        選用良好的膠粘劑非常重要,粘接劑的化學(xué)性質(zhì)應(yīng)該穩(wěn)定,有較長的使用期限,且耐介質(zhì)腐蝕特性優(yōu)良,應(yīng)當(dāng)有50年的運(yùn)用壽命,除粘結(jié)力外,穩(wěn)定性至關(guān)重要。應(yīng)充分了解被粘物的性質(zhì),要充分考慮新材質(zhì)和舊材質(zhì)的融合,從而能經(jīng)受環(huán)境和時(shí)間等多種效果的考驗(yàn),運(yùn)行環(huán)境也需充分考慮。

        4、預(yù)防措施

        4.1 良好的設(shè)計(jì)。

        首先,混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)采用成熟的設(shè)計(jì)理論方法,在滿足使用功能的前提下應(yīng)避免選用大跨度、高強(qiáng)度、大厚度、大尺寸、大高度的混凝土構(gòu)件,避免出現(xiàn)應(yīng)力集中情況;在設(shè)計(jì)時(shí)構(gòu)件排布應(yīng)盡量對(duì)稱、規(guī)整;構(gòu)件配筋除按受力計(jì)算外還要按構(gòu)造要求進(jìn)行校核,要特別注意構(gòu)造要求的設(shè)計(jì);近十年來國內(nèi)外出現(xiàn)的內(nèi)摻纖維方法實(shí)踐證明在消除、抑制裂縫上是有效的。

        4.2 優(yōu)選原材料。

        施工時(shí)應(yīng)采購符合標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的原材料,避免混凝土性能的劣化。在沒有進(jìn)度、冬施要求等情況下,水泥應(yīng)避免使用快硬、早強(qiáng)型水泥,這類水泥鋁的含量高,而鋁酸三鈣的收縮在熟料中是最大的。砂石應(yīng)盡量減少含泥量和泥塊含量,減少混凝土的裂隙存在的幾率;外加劑的不正確運(yùn)用也是出現(xiàn)裂縫的原因之一,一般來說除減水劑和緩凝劑外其它類型應(yīng)按“必須、最少”原則使用,減水劑可大幅度減少用水量,緩凝劑能延遲水化熱的出現(xiàn),對(duì)減少裂縫有好處。無論使用什么材料都應(yīng)按規(guī)定頻率送試驗(yàn)室試驗(yàn)合格,嚴(yán)禁使用不合格材料。

        4.3 良好的施工。

        應(yīng)盡量減小拌合物塌落度,塌落度越大用水量越大,而水是混凝土收縮的主要原因之一。攪拌最好采用集中式攪拌站,并用攪拌輸送車運(yùn)送,以改善混凝土拌合物質(zhì)量。應(yīng)采用機(jī)械振搗,避免漏震、欠震。盡量避免在高溫、大風(fēng)天氣、雨天、來寒流天氣等氣候變化時(shí)間澆筑混凝土,減少溫差裂縫和干縮裂縫。

        4.4 良好的管護(hù)

        以往人們對(duì)建筑物的管護(hù)環(huán)節(jié)不重視,認(rèn)為只是物業(yè)單位的修修補(bǔ)補(bǔ),沒有提高到延長結(jié)構(gòu)使用壽命的高度上上,實(shí)踐表明良好的管護(hù)對(duì)工程的有效使用壽命非常重要,比如限制過度裝修引起的載荷增大、控制管道的跑冒滴漏造成的銹蝕、對(duì)失效構(gòu)件及時(shí)修補(bǔ)甚至局部更換等等,都會(huì)避免裂縫的出現(xiàn),從而延長建筑物的壽命。

        5、結(jié)語

        裂縫問題成因復(fù)雜,涉及設(shè)計(jì)、環(huán)境、材料、施工、管護(hù)等多個(gè)方面,工程界廣大科技人員應(yīng)積極探索、認(rèn)真總結(jié),讓科學(xué)技術(shù)為保證水利工程質(zhì)量服務(wù)。

        作者簡(jiǎn)介:黃飛燕,男,(1982.06—),四川西充人,畢業(yè)于新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木工程學(xué)院,本科,工程師,研究方向:水利工程建設(shè)與運(yùn)行管理。

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