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【摘要】随着社会的发展,建筑物数量越来越多水平越来越高,但是建筑物灌水问题成为了现代建筑损害的重要途径。本文主要论述了灌水区建筑物的损害形式,比如水冻,渠道损害,腐蚀,碳化等等,并对这些损害的原因进行了分析,最后笔者根据多年对建筑物的损害研究,总结了一些防止灌水区建筑物损害的有效措施,以供施工单位或个人参考。
【关键词】水工建筑物;损坏因素;盐蚀;冻胀;防治
中图分类号:S611 文献标识码:A 文章编号:
一、前言
就目前而言,我国的建筑主要采用的是钢筋混凝土材料,而中中原因都是因为混凝土的不足与破坏。在设计的时不但要考虑选择性能优良的混凝土,而且还必须考虑具体的地质地形条件,根据不同的地形与环境条件设计不同的建筑物,最大程度减少对灌水区建筑物的损害。
灌水区建筑物损坏主要形式
1、水冻
冻融病害可直接导致混凝土品质劣化。水的冻结对其固定边界产生很大的膨胀压力,这种压力在混凝土内部可能引起裂纹,使孔隙扩大。这种压力随着水的冻融而出现或消失,周而复始,使混凝土发生疲劳破坏并加快有效成分的融蚀,导致结构混凝土内部材料损失,整体疏松,强度下降,渗透加剧,从而使建筑物发生实质性的老化。冻融产生的所有破坏均可在混凝土的密度、强度以及孔隙特性等指标上反映出来。
渠道
边坡滑坍,护面损坏。渠坡冻胀土冻融后,因抗剪强度变小,边坡失去稳定产生坍塌,排水沟重于灌水渠,深沟重于浅沟,土壤含盐越多,滑坍越重。
建筑物
由于建筑物或多或少受到自然以及人为影响,翼墙断裂,隔墙拔起,护坝破裂,中墩隆起,造成不同程度的损坏。
内部
冲磨、裂缝、空蚀等表层剥蚀并不直接影响混凝土结构的内部品质。高速水流冲刷、泥沙磨损、浪击以及空蚀的作用是:剥落表面以消耗建筑物的有效承载面或厚度,使得混凝土表面粗糙化,增加出现或扩大裂缝并侵蚀内部的可能性;增大糙率,导致冲磨加剧,减少过流能力。冲磨,裂缝应当侧重于修复。
碳化
灌水区建筑的碳化速度最快的是水灰比大,水泥用量少,长期处于水位升降区域内,日照较多的那部分混凝土,有裂缝外伤的结构混凝土被碳化的速度明显加快。其危害:第一是被碳化域内的混凝土出现收缩裂纹,减少结构厚度或承载截面,使碳化逐渐向内部发展;第二是碳化过程直接消耗混凝土的有效粘结成分,并由渗透水溶解带出,碳化域内混凝土的抗拉强度和抗渗能力明显下降;第三是碳化层酸性化。一旦碳化超过超过钢筋的混凝土保护层厚度,钢筋就会锈蚀,截面受损甚至断裂。
二、灌水区建筑物破坏的成因分析
1、冻融破坏
灌区地下水位埋深多为1~3m,冬季寒冷,冰冻指数高,土质大多为黏土,壤土和粉沙土类,存在严重冻害破坏的自然条件。土壤中的水分在负重条件下结成冰晶,使土体膨胀,含水率越高。因建筑物或砌层约束了土体的冻胀变形而产生巨大的推力,使衬砌护面遭到破坏,许多建筑物受冻胀破坏严重。
盐胀
土壤中的盐分析出并吸水结晶时,体积膨大而产生盐胀。硫酸盐盐胀最严重。夏季溶解度最高,随着气温的降低,溶解度逐渐降低,动机盐分析并出结晶,体积膨大,挤压四周土体,在土壤空隙不能容纳全部晶体时,土体将慢慢向上隆起而膨胀。土体在膨胀与收缩反复交替作用下,形成松胀层,致使建筑物基础不稳定。土坝上游混凝土板护坡因盐胀而导致破坏,尤其是对渠系的破坏很大。
可溶性盐分对建筑材料产生危害
调查证明当土中氯盐含量大于5%时,对水泥和石灰产生腐蚀作用,使加固土的密度和水穩性降低。
硫酸盐对建筑材料产生危害
硫酸盐含量大于1%时,除具有腐蚀性作用外,还因盐胀使水泥加固土、砂浆、混凝土等产生疏松、剥落、掉皮等严重侵蚀现象。可溶性盐分对砖、金属件、橡胶、木材等也具有不同程度的腐蚀作用。
受风浪作用破坏
风浪大,坡浪对水利工程的破坏表现在:当波峰冲击坡面时,形成较大射流,动能变为势能,波浪沿护坡面上爬,板前水位高于板后水位,护坡承受正压力;随着风力的减弱,沿坡面上爬的波浪在重力作用下迅速回落,势能转变为动能,由上而下冲击波谷,致使板前水位低于板后水位,护坡板承受扬压力。在波浪反复冲击下,护坡混凝土板不断承受正、负压力的交替变化。风力越大波浪越高,对护坡板产生的正负压力则越大,当板后扬压力超过混凝土板的自重时,板将被顶起,发生移位。受隔墙作用,磨阻力增大,板与板之间分缝阻力较小,使板缝处向外凸出,发生变形,板缝增宽,而板下易出现液化或被波浪掏空。悬空的混凝土板在波浪的拍打下产生断裂。
施工质量得不到保证
混凝土水灰比过大,拌和、浇筑、振捣、养护差,降低了混凝土强度和抗渗、抗冻性能,加速了混凝土的碳化。建筑物背面回填土夯压不实,土料选择不合理等。
三、 防治措施
1、总结灌区经验不足,合理选择建筑物类型与材料。既要考虑经济条件,更要考虑经久耐用。时间证明,某种结构类型的使用时间和地点不能到处搬用。
2、设计中对冻胀和盐渍土的危害充分重视,认真分析工程地质和水文地质条件,对不同类型的盐渍土采取不同的处理措施。
3、重视施工质量,严把施工质量关。施工质量的高低,关键在于施工者和监理者,施工人员和监理人员要树立质量意识,提高施工水平,建立严格的质检验收制度。
4、将冻层内的盐渍土、冻胀土的部分或全部换成非冻胀土。置换的多少应视建筑物的基本要求和渠基土下水埋深而定。同时应对置换基础进行严格的碾压(夯实)。在置换材料与混凝土之间,铺设一层防渗材料,可起到良好的防渗、防盐碱和抗冻胀作应。
5、预防维护工作正常进行,注重运行和维修人员技术素质的提高,以提高工作技能,同时定期对灌区建筑物安全进行复查,对不安全因素进行及时修补。
6、严格按照科学的要求实施工程运行管理,杜绝长官意志的行政命令式的运行方式。
7、保证工程修建费用的及时、足额到位,确保对工程的及时维护和养护,避免工程带病运行。总之,水工建筑物损害是多种因素综合造成的,只要规划、设计合理,施工质量好,并正确运行和及时维修,就能够延长工程使用寿命,发挥其最大效益。
四、结束语
总而言之,灌水区建筑物的损害是难免的,但是既然不能免除,只有将他降到最低,所以,就要求设计施工单位充分考虑各种有可能对建筑物损害的因素,然后尽量减少损害。随着科学技术的进步,对灌水区建筑物研究也更加深刻,笔者相信,在不就的将来,通过对优良建筑物的不懈最求,降低灌水区建筑物的损害的问题一定会解决。
参考文献:
[1]郑霞忠.郑根保.安全工程基础知识。北京:中国三峡出版社.2007.
[2]江湧,建设工程项目加强质量控制管理的探讨[J],科技咨询导报,2007(15)
【关键词】水工建筑物;损坏因素;盐蚀;冻胀;防治
中图分类号:S611 文献标识码:A 文章编号:
一、前言
就目前而言,我国的建筑主要采用的是钢筋混凝土材料,而中中原因都是因为混凝土的不足与破坏。在设计的时不但要考虑选择性能优良的混凝土,而且还必须考虑具体的地质地形条件,根据不同的地形与环境条件设计不同的建筑物,最大程度减少对灌水区建筑物的损害。
灌水区建筑物损坏主要形式
1、水冻
冻融病害可直接导致混凝土品质劣化。水的冻结对其固定边界产生很大的膨胀压力,这种压力在混凝土内部可能引起裂纹,使孔隙扩大。这种压力随着水的冻融而出现或消失,周而复始,使混凝土发生疲劳破坏并加快有效成分的融蚀,导致结构混凝土内部材料损失,整体疏松,强度下降,渗透加剧,从而使建筑物发生实质性的老化。冻融产生的所有破坏均可在混凝土的密度、强度以及孔隙特性等指标上反映出来。
渠道
边坡滑坍,护面损坏。渠坡冻胀土冻融后,因抗剪强度变小,边坡失去稳定产生坍塌,排水沟重于灌水渠,深沟重于浅沟,土壤含盐越多,滑坍越重。
建筑物
由于建筑物或多或少受到自然以及人为影响,翼墙断裂,隔墙拔起,护坝破裂,中墩隆起,造成不同程度的损坏。
内部
冲磨、裂缝、空蚀等表层剥蚀并不直接影响混凝土结构的内部品质。高速水流冲刷、泥沙磨损、浪击以及空蚀的作用是:剥落表面以消耗建筑物的有效承载面或厚度,使得混凝土表面粗糙化,增加出现或扩大裂缝并侵蚀内部的可能性;增大糙率,导致冲磨加剧,减少过流能力。冲磨,裂缝应当侧重于修复。
碳化
灌水区建筑的碳化速度最快的是水灰比大,水泥用量少,长期处于水位升降区域内,日照较多的那部分混凝土,有裂缝外伤的结构混凝土被碳化的速度明显加快。其危害:第一是被碳化域内的混凝土出现收缩裂纹,减少结构厚度或承载截面,使碳化逐渐向内部发展;第二是碳化过程直接消耗混凝土的有效粘结成分,并由渗透水溶解带出,碳化域内混凝土的抗拉强度和抗渗能力明显下降;第三是碳化层酸性化。一旦碳化超过超过钢筋的混凝土保护层厚度,钢筋就会锈蚀,截面受损甚至断裂。
二、灌水区建筑物破坏的成因分析
1、冻融破坏
灌区地下水位埋深多为1~3m,冬季寒冷,冰冻指数高,土质大多为黏土,壤土和粉沙土类,存在严重冻害破坏的自然条件。土壤中的水分在负重条件下结成冰晶,使土体膨胀,含水率越高。因建筑物或砌层约束了土体的冻胀变形而产生巨大的推力,使衬砌护面遭到破坏,许多建筑物受冻胀破坏严重。
盐胀
土壤中的盐分析出并吸水结晶时,体积膨大而产生盐胀。硫酸盐盐胀最严重。夏季溶解度最高,随着气温的降低,溶解度逐渐降低,动机盐分析并出结晶,体积膨大,挤压四周土体,在土壤空隙不能容纳全部晶体时,土体将慢慢向上隆起而膨胀。土体在膨胀与收缩反复交替作用下,形成松胀层,致使建筑物基础不稳定。土坝上游混凝土板护坡因盐胀而导致破坏,尤其是对渠系的破坏很大。
可溶性盐分对建筑材料产生危害
调查证明当土中氯盐含量大于5%时,对水泥和石灰产生腐蚀作用,使加固土的密度和水穩性降低。
硫酸盐对建筑材料产生危害
硫酸盐含量大于1%时,除具有腐蚀性作用外,还因盐胀使水泥加固土、砂浆、混凝土等产生疏松、剥落、掉皮等严重侵蚀现象。可溶性盐分对砖、金属件、橡胶、木材等也具有不同程度的腐蚀作用。
受风浪作用破坏
风浪大,坡浪对水利工程的破坏表现在:当波峰冲击坡面时,形成较大射流,动能变为势能,波浪沿护坡面上爬,板前水位高于板后水位,护坡承受正压力;随着风力的减弱,沿坡面上爬的波浪在重力作用下迅速回落,势能转变为动能,由上而下冲击波谷,致使板前水位低于板后水位,护坡板承受扬压力。在波浪反复冲击下,护坡混凝土板不断承受正、负压力的交替变化。风力越大波浪越高,对护坡板产生的正负压力则越大,当板后扬压力超过混凝土板的自重时,板将被顶起,发生移位。受隔墙作用,磨阻力增大,板与板之间分缝阻力较小,使板缝处向外凸出,发生变形,板缝增宽,而板下易出现液化或被波浪掏空。悬空的混凝土板在波浪的拍打下产生断裂。
施工质量得不到保证
混凝土水灰比过大,拌和、浇筑、振捣、养护差,降低了混凝土强度和抗渗、抗冻性能,加速了混凝土的碳化。建筑物背面回填土夯压不实,土料选择不合理等。
三、 防治措施
1、总结灌区经验不足,合理选择建筑物类型与材料。既要考虑经济条件,更要考虑经久耐用。时间证明,某种结构类型的使用时间和地点不能到处搬用。
2、设计中对冻胀和盐渍土的危害充分重视,认真分析工程地质和水文地质条件,对不同类型的盐渍土采取不同的处理措施。
3、重视施工质量,严把施工质量关。施工质量的高低,关键在于施工者和监理者,施工人员和监理人员要树立质量意识,提高施工水平,建立严格的质检验收制度。
4、将冻层内的盐渍土、冻胀土的部分或全部换成非冻胀土。置换的多少应视建筑物的基本要求和渠基土下水埋深而定。同时应对置换基础进行严格的碾压(夯实)。在置换材料与混凝土之间,铺设一层防渗材料,可起到良好的防渗、防盐碱和抗冻胀作应。
5、预防维护工作正常进行,注重运行和维修人员技术素质的提高,以提高工作技能,同时定期对灌区建筑物安全进行复查,对不安全因素进行及时修补。
6、严格按照科学的要求实施工程运行管理,杜绝长官意志的行政命令式的运行方式。
7、保证工程修建费用的及时、足额到位,确保对工程的及时维护和养护,避免工程带病运行。总之,水工建筑物损害是多种因素综合造成的,只要规划、设计合理,施工质量好,并正确运行和及时维修,就能够延长工程使用寿命,发挥其最大效益。
四、结束语
总而言之,灌水区建筑物的损害是难免的,但是既然不能免除,只有将他降到最低,所以,就要求设计施工单位充分考虑各种有可能对建筑物损害的因素,然后尽量减少损害。随着科学技术的进步,对灌水区建筑物研究也更加深刻,笔者相信,在不就的将来,通过对优良建筑物的不懈最求,降低灌水区建筑物的损害的问题一定会解决。
参考文献:
[1]郑霞忠.郑根保.安全工程基础知识。北京:中国三峡出版社.2007.
[2]江湧,建设工程项目加强质量控制管理的探讨[J],科技咨询导报,2007(15)