淺談水工大體積混凝土施工淺表裂紋的預(yù)防

1、    淺談水工大體積混凝土施工淺表裂紋的預(yù)防    張立軍摘要：本文通過(guò)對(duì)水工混凝土裂紋產(chǎn)生的原因展開深入的分析，根據(jù)原因采取相應(yīng)的技術(shù)措施進(jìn)行有效的控制，并在工程實(shí)踐中得到了成功的應(yīng)用，取得了良好的感觀質(zhì)量，達(dá)到了內(nèi)實(shí)外美的預(yù)期目的。具有良好的實(shí)用價(jià)值和借鑒意義。關(guān)鍵詞：水工；大體積混凝土；淺表裂紋；預(yù)防abstract: this article through to the hydraulic concrete crack on the analysis of the reasons, according to the reason to tak

2、e corresponding technical measures for effective control, and the engineering practice by successful application, has obtained the good feeling view quality and achieve the purpose of beauty in the outside. good practical value and significance.keywords: hydraulic; mass concrete; superficial crack;

3、prevention：tu37：a ：所謂大體積混凝土是指結(jié)構(gòu)斷面的最小尺寸至少大于80公分，水化熱導(dǎo)致的混凝土內(nèi)部最高溫度和外界環(huán)境溫度差大于25 。大體積混凝土出現(xiàn)裂紋的根本原因是由于混凝土受到不同程度的約束后無(wú)法自由收縮，差異應(yīng)變所產(chǎn)生的拉應(yīng)力要超出混凝土的抗拉強(qiáng)度，因此裂紋就會(huì)產(chǎn)生，由此可見，如果混凝土結(jié)構(gòu)受到溫、濕度的影響后體積變化不會(huì)受到約束，那么就不會(huì)出現(xiàn)裂紋。1.裂紋成因分析1.1溫度影響形成裂紋裂紋成因在工程驗(yàn)收時(shí)各方有幾種不同意見：擋土墻縱向分縫15m間距過(guò)大，由于地基不均勻沉陷造成墻體豎向裂紋；由于施工期混凝土配合比控制不好、養(yǎng)護(hù)條件差，水泥水化熱作用造成混凝土硬化時(shí)體積

4、變化較大而出現(xiàn)的裂紋。筆者不贊同上述兩種看法。首先，該擋土墻工程地基均勻、堅(jiān)實(shí)；兩側(cè)填土基本等高，土壓力對(duì)稱；墻體斷面單一且自重較輕；分縫跨度為15m，符合文獻(xiàn)要求；混凝土強(qiáng)度等級(jí)為c20及鋼筋配置均為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)情況；且未經(jīng)歷過(guò)洪水，不具備第一種意見即由不均勻沉陷產(chǎn)生結(jié)構(gòu)性破壞的條件。其次，對(duì)第二種意見，混凝土硬化時(shí)會(huì)釋放大量水化熱，導(dǎo)致混凝土內(nèi)脹外縮，在混凝土表層產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力超過(guò)混凝土的允許抗拉強(qiáng)度時(shí)，產(chǎn)生表面裂縫。但對(duì)于薄壁混凝土結(jié)構(gòu)，由于散熱較快，溫升不高，內(nèi)脹外縮變化很小，不致產(chǎn)生裂縫。況且水泥水化熱作用引起體積變化產(chǎn)生的裂紋發(fā)生于施工期混凝土硬化過(guò)程，而該擋土墻工程裂紋產(chǎn)生于工

5、程完工1a以后為工程運(yùn)行期產(chǎn)生的裂紋。該擋土墻工程的裂紋主因是擋土墻外露表面面積過(guò)大，受外界氣溫高、濕度小和結(jié)構(gòu)表面受日照影響，導(dǎo)致墻體混凝土濕度變化引起的混凝土干縮而產(chǎn)生的。擋土墻在運(yùn)行初期，墻體混凝土含水率較大，由于外露部分表面積較大，隨著運(yùn)行期的延長(zhǎng)，墻體含水率逐漸減少，以至混凝土逐漸干縮。同時(shí)墻體受內(nèi)部水平布置鋼筋約束，阻抗混凝土收縮，使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生水平向拉應(yīng)力。當(dāng)拉應(yīng)力超過(guò)混凝土極限抗拉強(qiáng)度時(shí)，便在薄弱處開裂，形成豎向裂紋。開裂后由于開裂松弛使裂紋周圍一定范圍內(nèi)混凝土拉應(yīng)力逐漸減小，因此才會(huì)出現(xiàn)間斷裂紋。又由于混凝土受施工條件影響使干縮程度及抗拉強(qiáng)度大小有所不同，以致會(huì)出現(xiàn)間隔距離

6、不等的裂紋。1.2混凝土塑性收縮引起的裂紋這種裂紋常出現(xiàn)于大面積的板、殼表面，是在混凝土澆筑后數(shù)小時(shí)因氣溫高，風(fēng)速過(guò)大等原因使混凝土表面蒸發(fā)速度超過(guò)了本身泌水速度而造成的，裂紋呈不規(guī)則的雞爪型，一般均為細(xì)微的表面裂紋，可用覆蓋養(yǎng)護(hù)等措施防止，如若出現(xiàn)，只須作表面封閉處理即可。大體積混凝土中的骨料塑性下沉受到頂部鋼筋的阻礙，使鋼筋處的沉降與兩側(cè)的沉降相差過(guò)大時(shí)，就會(huì)在鋼筋上方出現(xiàn)順筋的表面裂紋，這種裂紋可通過(guò)改善配合比減少泌水，加大保護(hù)層厚度等來(lái)防止，在初凝前將表面重新抹面壓光也可使裂紋閉合。2.預(yù)防措施2.1優(yōu)化混凝土的設(shè)計(jì)配合比采集原材料進(jìn)行試拌，盡可能地減少水泥用量，添加i級(jí)粉煤灰，將水膠

7、比控制在規(guī)范允許的范圍內(nèi)，粗骨料采用二級(jí)配。摻入適量的粉煤灰對(duì)改善混凝土的和易性、降低溫升、減少收縮、提高抗侵蝕具有良好的作用。在裂縫易發(fā)生部位如孔洞周圍以及轉(zhuǎn)角處布置一些斜筋，從而讓鋼筋代替混凝土承擔(dān)拉應(yīng)力，這樣可以有效的控制裂縫的發(fā)展。為了避免裂縫的出現(xiàn)，在設(shè)計(jì)中利用中低強(qiáng)度底水泥充分利用混凝土的后期強(qiáng)度。在工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中要特別注意降低結(jié)構(gòu)的約束度。對(duì)于混凝土中鋼筋保護(hù)層的厚度應(yīng)當(dāng)盡量取較小值，因?yàn)楸Ｗo(hù)層的厚度愈大愈容易發(fā)生裂縫。2.2加強(qiáng)混凝土養(yǎng)護(hù)措施在混凝土拆模后要掛草簾或鋪草澆水，以便養(yǎng)護(hù)保濕。初澆注的混凝土就好像初生嬰兒，要加倍的關(guān)心和愛護(hù)。混凝土的保養(yǎng)不僅是為了預(yù)防初期產(chǎn)生裂縫，

8、還能促進(jìn)混凝土后期的穩(wěn)定，保障其承壓能力和強(qiáng)韌度。對(duì)于混凝土的養(yǎng)護(hù)，在現(xiàn)代水利工程施工中，都需要得到充分的認(rèn)識(shí)和重視。由于鋼筋銹蝕是氧化反應(yīng)，氧化是產(chǎn)生銹的主要原因，因此，加強(qiáng)混凝土的密實(shí)度，防止空氣進(jìn)入，加強(qiáng)混凝土表面的保護(hù)層厚度，預(yù)防氧化。在混凝土表面噴涂或涂刷聚合水泥砂漿、瀝青、環(huán)氧樹脂等防腐層。選擇抗腐蝕性強(qiáng)的鋼筋材料和混凝土材料，避免使用堿骨料等措施，對(duì)防止混凝土裂縫有較好的效果。堿骨料化學(xué)反應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)的耐久性影響很大，為控制堿骨料的化學(xué)反應(yīng)，最好選擇優(yōu)質(zhì)骨料和低含堿量的水泥以及中性拌和水，在提高混凝土密實(shí)度的同時(shí)合理降低水灰比。2.3避免混凝土基礎(chǔ)不均勻沉降解決方法有減輕結(jié)構(gòu)的重量，

9、合理安排施工的工序，改善混凝土結(jié)構(gòu)等。如果只簡(jiǎn)單的依靠減輕結(jié)構(gòu)重量來(lái)控制沉降，只會(huì)使整個(gè)結(jié)構(gòu)的自身重量加大，穩(wěn)定性不強(qiáng)，會(huì)加重不均勻的沉降。在工程實(shí)踐中，應(yīng)以抵抗不均勻沉降為主要保護(hù)措施。2.4沉陷裂縫的預(yù)防措施要保證地基的穩(wěn)定，對(duì)松軟土的地質(zhì)結(jié)構(gòu)在施工前要進(jìn)行必要的夯實(shí)和加固。要保證模板有足夠的強(qiáng)度和剛度，有較強(qiáng)的支撐力，保證地基的受力均勻?；炷猎跐沧⒌倪^(guò)程中不能被水浸泡，模板的拆除要控制在一定的時(shí)間以內(nèi)，還要注意拆模的先后順序。在凍土上搭設(shè)模板時(shí)要注意采取一定的預(yù)防措施。2.5施工管理措施首先，要增加技術(shù)含量，加強(qiáng)技術(shù)管理。技術(shù)是貫徹整個(gè)施工工藝流程的重要工作。在混凝土澆筑施工過(guò)程中的施

10、工技術(shù)至關(guān)重要，可以影響到整個(gè)工程的質(zhì)量及安全。因此，技術(shù)管理在施工中具有重要作用。要建立技術(shù)交底責(zé)任制，并加強(qiáng)施工質(zhì)量檢驗(yàn)、監(jiān)督和管理，從而提高質(zhì)量；嚴(yán)格依照施工技術(shù)規(guī)范及質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢驗(yàn)，建立健全質(zhì)量檢測(cè)機(jī)構(gòu)和檢驗(yàn)制度。其次，實(shí)行全面的質(zhì)量管理，全面提高工程質(zhì)量。在全面質(zhì)量管理中，質(zhì)量和全部管理目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)有關(guān)，它把過(guò)去的以事后檢驗(yàn)和把關(guān)為主轉(zhuǎn)變?yōu)橐灶A(yù)防為主；從過(guò)去的就事論事、分散管理，轉(zhuǎn)變?yōu)橐韵到y(tǒng)的觀點(diǎn)為指導(dǎo)進(jìn)行全面的綜合治理，突出以質(zhì)量為中心，圍繞質(zhì)量開展全員的工作，從而提高工程質(zhì)量。3.引水洞裂縫處理針對(duì)水工混凝土建筑物的裂紋特性，國(guó)內(nèi)外學(xué)者把裂紋分為死縫、活縫和增長(zhǎng)縫等3種。對(duì)以上3

11、種裂紋需采用不同的修補(bǔ)方法。對(duì)死縫可用剛性材料填充修補(bǔ)；對(duì)活縫則應(yīng)采用彈性材料修補(bǔ)，若采用剛性材料填充，修補(bǔ)就會(huì)失敗，或在靠近修補(bǔ)部位出現(xiàn)新裂紋；一般對(duì)活縫的修補(bǔ)選在引起活動(dòng)的因素消除后再進(jìn)行；對(duì)增長(zhǎng)縫，首先必須消除引發(fā)裂紋因素，否則修補(bǔ)后裂紋仍會(huì)繼續(xù)出現(xiàn)。經(jīng)過(guò)對(duì)引水隧洞的結(jié)構(gòu)分析，并觀測(cè)了裂縫開裂與發(fā)展情況之后，初步認(rèn)為引水隧洞的裂紋屬活裂紋，并有增長(zhǎng)的可能性。裂紋的成因較為復(fù)雜，除了其本身所處巖層較為不利以外，混凝土二次襯砌中未充分考慮圍巖類別的變化并做相應(yīng)的襯砌結(jié)構(gòu)調(diào)整；以及洞內(nèi)混凝土襯砌施工縫所選用bw止水條對(duì)承壓結(jié)構(gòu)及滲水量大等情況適應(yīng)性較差；當(dāng)?shù)鼗炷凉橇虾瑝A性成分等因素均有可能造成洞內(nèi)混凝土襯砌結(jié)構(gòu)開裂。對(duì)于活性裂縫，所選灌漿材料要能適應(yīng)裂縫的開合變化。裂縫的微小位移對(duì)于縫的開度來(lái)說(shuō)將是很大的伸長(zhǎng)和壓縮變形，由于引水隧洞自身結(jié)構(gòu)的不足，地應(yīng)力的變化必然導(dǎo)致洞體裂縫處于反復(fù)的拉壓狀態(tài)，加之水電工程所處的自然環(huán)境惡劣，要長(zhǎng)期遭受到反復(fù)的凍融、干濕循環(huán)、溫度強(qiáng)烈變化等因素，因此對(duì)引水隧洞裂縫的處理，除了防滲要求之外，還對(duì)結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)也提出了要求。為此，在材料選擇上排除收縮性材料，而選擇了具有一定彈性并有良好防滲性能的水溶性聚氨脂?？偨Y(jié)通過(guò)研究建議對(duì)薄壁型外露混凝土結(jié)構(gòu)在施工期采用補(bǔ)償收縮水泥、摻用膨脹劑，長(zhǎng)期養(yǎng)護(hù)及