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摘要:在水利工程建设中,混凝土产生裂缝是水工建筑物最常见的通病,只有掌握混凝土施工产生裂缝的多方面因素,在施工过程中采取防治措施进行严格控制,确保混凝土工程质量和使用功能达到预期目的。现就结合本人多年实践经验,对水工建筑物混凝土产生裂缝浅谈几点成因与控制措施,提供大家参考。
关键词:水工混凝土;裂缝;控制
引言
在水利工程重力坝、水闸、渡槽、涵洞、渠道施工中,由于混凝土的施工和本身变形,约束等一系列因素,均产生大量的表面裂缝和贯穿性裂缝。因为裂缝的存在和发展,破坏了水工建筑物结构的整体性,影响了水工建筑物的结构受力状况和稳定,降低水工建筑物结构的耐久性,甚至会引起渗透变形,危及水工建筑物的结构的稳定性。由此可见,分析裂缝的成因,探讨防治措施,对水利工程建筑的应用有着极其重要的意义。
一、水工混凝土裂缝的成因
(一)荷载作用引起裂缝的成因
水工建筑物混凝土结构在荷载作用下,由于截面的混凝土拉应力大多是大于混凝土极限拉伸值的,所以在构件使用时总是带缝工作。这类裂缝总是与主拉应力方向大致垂直,且最先在荷载效应最大处产生。如果荷载效应相同,裂缝首先在混凝土抗拉能力最薄弱处产生。
(二)非荷载作用引起裂缝的成因
在水工建筑物混凝土构件中,所产生裂缝大多是非荷载因素引起,主是是材料、混凝土拌制和振捣、气候与养护、基础不均匀沉降等多方面因素。
1、材料:粗细骨料含泥量过大,造成混凝土收缩增大; 粗骨料针片状含量大,和易性差,难以捣实成型; 矿渣水泥比普通水泥收缩大,早强型水泥收缩也大。
2、混凝土拌制与振捣:设计配合比与施工配合比控制不到位,产生水灰比偏高;粗细骨料搭配不合理; 混凝土入模与振捣时间间隔太长; 振捣方法与工序不规范等都能使混凝土产生裂缝。
3、气候与养护:阳光强烈辐射,风力变化能直接影响混凝土表面大量收缩引起裂缝,是外因条件引起的干缩缝; 由于水泥和水在混凝土硬化过程中引起化学反应,产生大量的水化热引起混凝土内部温度升高,如果热量不能散失,内部和外部温差过大,使构件内部受压,外部受拉,混凝土将产生裂缝,这是内因条件引起的收缩缝。
4、基础不均匀沉降:由于基础承载力不均衡,产生混凝土构件局限部位受压或受拉处于超静状态,从而导致裂缝。
二、荷载作用引起裂缝的控制措施
(一)荷载作用引起裂缝的控制措施
根据设计和规范要求合理配筋,主筋应选用混凝土粘结较好的螺纹钢筋,应控制钢筋的应力不能过高,钢筋直径不能过粗,在混凝土的受压和受拉区应分布均匀,这样就能较好地控制正常使用条件下产生裂缝的最小宽度。
(二)非荷载作用引起裂缝的控制措施
1、材料:
(1)水泥:水泥尽可能选择适合混凝土强度等级的水泥,除水下构件处一般不选用早强型水泥。
(2)砂石料:砂石料粗、中、细颗粒应级配合理,石子含泥量应少于1%,针片状含量应少于15%; 砂杂质含量应小,含泥量应少于3%。
(3)水:应用饮水用,避免采用混浊水、工业污水和沼泽水。
(4)外加济:为了改善混凝土的和易性,调节凝结时间,提高强度和耐久性,应根据规定用量不能过多。
(5)钢筋:使用前应对钢筋表面的浮锈、油渍、浮皮清除干净,调直后按设计的长度划线下料,钢筋接头尽量采用焊接。
2、混凝土拌制与振捣
(1)混凝土配料:实际现场施工时应按当天砂石料的含水量进行实测,应对设计配合比调整为施工配合比,才能控制水灰比,使混凝土硬化后使水汽孔更少。
(2)混凝土拌和:混凝土拌和尽可能采用机拌,拌和一次时间应控制在2-3分钟,在无条件机拌采用人工拌制的,应实行“三干三湿法”。
(3)混凝土入模与振捣:混凝土入模后立即振捣
为宜,振捣时间过长和过短都不利,振捣时间过短,混凝土内部空气排不净而空隙率大。振捣时间过长,混凝土容易产生离析现象而影响均匀性,使混凝土漏浆和蜂窝产生裂缝。
3、气候与养护:
(1)除水下混凝土施工外,一般不宜在大风的气候浇灌混凝土,否则将严重造成混凝土表面干缩而产生裂缝。
(2)在夏季浇灌混凝土时,应采用低温入模、低温养护,以控制延长混凝土的凝结时间。
(3)在冬季(无冰冻的条件下)浇灌混凝土时除添加促凝剂外,在终凝期过后立即采取保暖养护,使混凝土水化热与气温差更少。
(4)基础不均匀沉降:
根据基础条件及上部混凝土结构形式,在不影响使用功能的前提下,采用合理的构造措施或设置沉降缝。
三、结束语
裂缝是水工建筑物混凝土构件中普遍存在的一种现象,它不权是降低水工建筑物的抗渗能力,且影响水利工程的整体效益,只要建设者做到以防为主,认真对待,不断总结经验,采取更有效的预防措施来控制水工混凝土裂缝的出现和发展,保证水工建筑物混凝土构件的安全、经久、耐用。
参考文献
[1]黄国兴,陈改新. 水利工程混凝土建筑物修补技术及应用[M]. 北京:中国水利水电出版社,1986
[2]何佩德,徐永年. 小型水利工程施工. 水利电力出版社,1987
[3]李常升. 水利工程质量监控与通病防治全书[M]. 北京:中国环境科学出版社,1999
关键词:水工混凝土;裂缝;控制
引言
在水利工程重力坝、水闸、渡槽、涵洞、渠道施工中,由于混凝土的施工和本身变形,约束等一系列因素,均产生大量的表面裂缝和贯穿性裂缝。因为裂缝的存在和发展,破坏了水工建筑物结构的整体性,影响了水工建筑物的结构受力状况和稳定,降低水工建筑物结构的耐久性,甚至会引起渗透变形,危及水工建筑物的结构的稳定性。由此可见,分析裂缝的成因,探讨防治措施,对水利工程建筑的应用有着极其重要的意义。
一、水工混凝土裂缝的成因
(一)荷载作用引起裂缝的成因
水工建筑物混凝土结构在荷载作用下,由于截面的混凝土拉应力大多是大于混凝土极限拉伸值的,所以在构件使用时总是带缝工作。这类裂缝总是与主拉应力方向大致垂直,且最先在荷载效应最大处产生。如果荷载效应相同,裂缝首先在混凝土抗拉能力最薄弱处产生。
(二)非荷载作用引起裂缝的成因
在水工建筑物混凝土构件中,所产生裂缝大多是非荷载因素引起,主是是材料、混凝土拌制和振捣、气候与养护、基础不均匀沉降等多方面因素。
1、材料:粗细骨料含泥量过大,造成混凝土收缩增大; 粗骨料针片状含量大,和易性差,难以捣实成型; 矿渣水泥比普通水泥收缩大,早强型水泥收缩也大。
2、混凝土拌制与振捣:设计配合比与施工配合比控制不到位,产生水灰比偏高;粗细骨料搭配不合理; 混凝土入模与振捣时间间隔太长; 振捣方法与工序不规范等都能使混凝土产生裂缝。
3、气候与养护:阳光强烈辐射,风力变化能直接影响混凝土表面大量收缩引起裂缝,是外因条件引起的干缩缝; 由于水泥和水在混凝土硬化过程中引起化学反应,产生大量的水化热引起混凝土内部温度升高,如果热量不能散失,内部和外部温差过大,使构件内部受压,外部受拉,混凝土将产生裂缝,这是内因条件引起的收缩缝。
4、基础不均匀沉降:由于基础承载力不均衡,产生混凝土构件局限部位受压或受拉处于超静状态,从而导致裂缝。
二、荷载作用引起裂缝的控制措施
(一)荷载作用引起裂缝的控制措施
根据设计和规范要求合理配筋,主筋应选用混凝土粘结较好的螺纹钢筋,应控制钢筋的应力不能过高,钢筋直径不能过粗,在混凝土的受压和受拉区应分布均匀,这样就能较好地控制正常使用条件下产生裂缝的最小宽度。
(二)非荷载作用引起裂缝的控制措施
1、材料:
(1)水泥:水泥尽可能选择适合混凝土强度等级的水泥,除水下构件处一般不选用早强型水泥。
(2)砂石料:砂石料粗、中、细颗粒应级配合理,石子含泥量应少于1%,针片状含量应少于15%; 砂杂质含量应小,含泥量应少于3%。
(3)水:应用饮水用,避免采用混浊水、工业污水和沼泽水。
(4)外加济:为了改善混凝土的和易性,调节凝结时间,提高强度和耐久性,应根据规定用量不能过多。
(5)钢筋:使用前应对钢筋表面的浮锈、油渍、浮皮清除干净,调直后按设计的长度划线下料,钢筋接头尽量采用焊接。
2、混凝土拌制与振捣
(1)混凝土配料:实际现场施工时应按当天砂石料的含水量进行实测,应对设计配合比调整为施工配合比,才能控制水灰比,使混凝土硬化后使水汽孔更少。
(2)混凝土拌和:混凝土拌和尽可能采用机拌,拌和一次时间应控制在2-3分钟,在无条件机拌采用人工拌制的,应实行“三干三湿法”。
(3)混凝土入模与振捣:混凝土入模后立即振捣
为宜,振捣时间过长和过短都不利,振捣时间过短,混凝土内部空气排不净而空隙率大。振捣时间过长,混凝土容易产生离析现象而影响均匀性,使混凝土漏浆和蜂窝产生裂缝。
3、气候与养护:
(1)除水下混凝土施工外,一般不宜在大风的气候浇灌混凝土,否则将严重造成混凝土表面干缩而产生裂缝。
(2)在夏季浇灌混凝土时,应采用低温入模、低温养护,以控制延长混凝土的凝结时间。
(3)在冬季(无冰冻的条件下)浇灌混凝土时除添加促凝剂外,在终凝期过后立即采取保暖养护,使混凝土水化热与气温差更少。
(4)基础不均匀沉降:
根据基础条件及上部混凝土结构形式,在不影响使用功能的前提下,采用合理的构造措施或设置沉降缝。
三、结束语
裂缝是水工建筑物混凝土构件中普遍存在的一种现象,它不权是降低水工建筑物的抗渗能力,且影响水利工程的整体效益,只要建设者做到以防为主,认真对待,不断总结经验,采取更有效的预防措施来控制水工混凝土裂缝的出现和发展,保证水工建筑物混凝土构件的安全、经久、耐用。
参考文献
[1]黄国兴,陈改新. 水利工程混凝土建筑物修补技术及应用[M]. 北京:中国水利水电出版社,1986
[2]何佩德,徐永年. 小型水利工程施工. 水利电力出版社,1987
[3]李常升. 水利工程质量监控与通病防治全书[M]. 北京:中国环境科学出版社,1999