水利工程施工中砼裂縫產(chǎn)生的原因及防治措施

1、水利工程施工中砼裂縫產(chǎn)生的原因及防治措施作者：李寶凱 張勇2012-1-23 17:06:01來(lái)源：畢業(yè)論文網(wǎng)【摘 要】在水利工程中，導(dǎo)致砼產(chǎn)生裂縫的原因很多。裂縫的出現(xiàn)直接影響著水利工程的適用性和耐久性，它將使砼的品質(zhì)變壞，構(gòu)建的強(qiáng)度降低,鋼筋產(chǎn)生銹蝕，甚至可以導(dǎo)致構(gòu)建或結(jié)構(gòu)的破壞。本文主要論述砼在非荷載作用下出現(xiàn)裂縫的原因和防治措施?！娟P(guān)鍵詞】水利工程施工；砼；裂縫原因；防治措施1.砼材料結(jié)構(gòu)組織的缺陷砼的結(jié)構(gòu)組織是由水泥漿體、粗細(xì)骨料及孔隙等組成的多相材料，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)單元聚集層次一般分為三個(gè)層次：宏觀級(jí)：在這一結(jié)構(gòu)層次上，砼材料被視為連續(xù)的和均質(zhì)的，它由性能相同的有限尺寸的體積單元所組成

2、。亞微觀級(jí)：在這一結(jié)構(gòu)層次上，砼材料被視為連續(xù)但不均勻的，它由性質(zhì)不同的有限尺寸的單元所組成。微觀級(jí)：在這一結(jié)構(gòu)層次上，砼材料被視為不連續(xù)、不均勻的，它由原子和分子的不連續(xù)質(zhì)點(diǎn)所組成。目前對(duì)砼破壞機(jī)制的研究重點(diǎn)放在亞微觀級(jí)上，從亞微觀級(jí)上看砼的結(jié)構(gòu)組織是由粗細(xì)骨料、水泥水化產(chǎn)物、未水化的水泥顆粒、孔隙等組成的多相復(fù)合材料。作為多相復(fù)合材料，砼結(jié)構(gòu)組織的性質(zhì)將取決于以下一些因素并影響砼的力學(xué)性能：（1）水泥漿的力學(xué)性質(zhì)，水灰比及水化程度。（2）骨料的力學(xué)性質(zhì)、尺寸、分布及形狀。（3）骨料與硬化水泥漿之間的粘結(jié)性質(zhì)及其它一些因素。由于砼的結(jié)構(gòu)組織的復(fù)雜性，使其在形成過(guò)程中產(chǎn)生了大量的缺陷和微裂縫，

3、這些缺陷和微裂縫已由實(shí)驗(yàn)所證實(shí)。究其原始狀態(tài)而言，即使是澆筑良好的砼，其本身就是一個(gè)“先天”地帶有大量微裂縫的材料。微裂縫產(chǎn)生的原因主要有：1.1干縮此類微裂縫又可分為1.1.1砼的泌水作用振搗不密實(shí)的砼，其內(nèi)部水分的溢出會(huì)受到大骨料的阻滯，在骨料周圍形成水囊，當(dāng)砼干燥后，造成深部的微裂縫，其微裂縫存在于水泥漿和骨料的結(jié)合面上，即所謂的“結(jié)合縫”，結(jié)合縫同時(shí)可由水泥漿的收縮產(chǎn)生。1.1.2水泥漿的收縮水泥漿在硬化過(guò)程中，水分的蒸發(fā)使砼產(chǎn)生塑性收縮，由于砂漿的收縮受到粗骨料的限制，導(dǎo)致在結(jié)合面上產(chǎn)生微裂縫。同時(shí)，砼中的水分不斷蒸發(fā)，孔隙水中的毛細(xì)管表面張力產(chǎn)生變化，將使毛細(xì)管收縮出現(xiàn)裂縫。1.1

4、.3水分的溢出砼的干縮主要是由砼中水分的變化而引起的，當(dāng)砼長(zhǎng)期在水中硬化時(shí)，會(huì)產(chǎn)生微小的膨脹；當(dāng)砼在空氣中硬化時(shí)，砼中的水分會(huì)逐漸溢出蒸發(fā)，使水泥石中的凝膠體逐漸干燥而產(chǎn)生收縮，從而引起砼的干縮裂縫，砼用水量的大小是決定干縮大小的最主要的因素，砼的水灰比越大，干縮率越大，亦即在水灰比相同的條件下，水泥漿含量越多，砼的干縮率越大。另外，水泥的品種、細(xì)度、砼的收熱過(guò)程以及摻和料對(duì)砼的收縮產(chǎn)生的裂縫均有影響。1.2溫度普通砼的溫度線膨脹系數(shù)a=ll0-3。砼在凝結(jié)硬化過(guò)程中，內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生大量的熱，使砼內(nèi)部溫度升高。對(duì)于500mm的墻體，在澆筑后的22.50d，砼內(nèi)部溫度達(dá)到最高峰以后開(kāi)始逐漸降溫延續(xù)十

5、幾天。在較短的升溫階級(jí)，砼彈性的模量低，溫度應(yīng)力很?。欢诮禍仉A段，由于彈性模量迅速增大，砼因收縮而引起的拉應(yīng)力隨之增大，這樣在冷卻過(guò)程中因內(nèi)外溫度差而形成裂縫。同時(shí)外部溫度過(guò)高，也會(huì)使水分蒸發(fā)過(guò)快而引起裂縫。對(duì)砼溫度有重要影響的因素是砼中水泥用量、水泥品種和強(qiáng)度等級(jí)、構(gòu)件厚度、模板材質(zhì)、入模時(shí)的材料和大氣溫度等。由上述分析可知，砼的微裂縫產(chǎn)生的原因很多，可以由一種原因引起，也可以由許多原因的相互作用引起，有的互相加劇，有的則可能相互抵消。應(yīng)該指出：由于砼中骨料顆粒的形狀、方位是隨機(jī)的，各種因素的綜合影響，使砼內(nèi)部存在的微裂縫的形狀、方位也是隨機(jī)的，這些微裂縫分布的隨機(jī)性，反映砼力學(xué)性能的強(qiáng)度

6、、彈性模量和泊松比等材料指標(biāo)，幾乎無(wú)一例外地是一個(gè)統(tǒng)計(jì)值。微裂縫屬于亞微觀結(jié)構(gòu)范圍的缺陷，如果沒(méi)有進(jìn)一步引起宏觀開(kāi)裂，一般不影響砼的使用，同時(shí)對(duì)砼的其它性能的影響也是潛在的，因而討論宏觀裂縫，這類裂縫能為人們的視覺(jué)感受且會(huì)造成損壞或是藝術(shù)效果降低，因此常引起人們的重視。2.砼產(chǎn)生宏觀裂縫的因素如前所述，砼凝結(jié)初期，由于水泥漿的收縮、泌水、骨料下沉、溫度等原因使砼內(nèi)部形成微裂縫，它是砼內(nèi)部的薄弱環(huán)節(jié)，施工和使用條件使這些薄弱環(huán)節(jié)造成砼的宏觀裂縫，其中主要有以下因素：2.1收縮砼的收縮可以造成砼的開(kāi)裂，其影響因素很多，其中之一是干縮，這種收縮極易造成砼開(kāi)裂。因?yàn)轫旁谟诳s過(guò)程中，表面的砼較內(nèi)部干得快

7、，則表面的干縮大于內(nèi)部的干縮，這種體積變化的不均勻使砼表面處于受拉狀態(tài)。大家都知道，砼的抗拉強(qiáng)度很低，特別是硬化階段，其抗拉強(qiáng)度更低。當(dāng)該拉力大于砼的抗拉強(qiáng)度時(shí)砼就開(kāi)裂，何況砼結(jié)構(gòu)組織的缺陷、抵抗拉力的能力極低。2.2溫度砼與其它材料一樣，也具有熱脹冷縮的性質(zhì)。在砼初凝階段，會(huì)產(chǎn)生水化熱，使砼的溫度升高，當(dāng)溫度降低時(shí)便會(huì)收縮，這種收縮達(dá)到一定程度或受到一定約束，如砼內(nèi)部和表面溫差較大，特別是氣溫驟降，砼內(nèi)部產(chǎn)生膨脹，外部收縮，造成其內(nèi)外變形的不一致，砼就會(huì)開(kāi)裂。因此有些工程施工時(shí)為了避免出現(xiàn)此類情況，將大體積砼的澆筑改在夜間進(jìn)行。特別是水利工程中的砼重力壩在澆筑時(shí)還采用循環(huán)水、冷凍砼骨料攪拌、

8、分塊澆筑等方法，來(lái)避免出現(xiàn)過(guò)大的砼內(nèi)外溫度差。2.3約束如上述，當(dāng)砼的體積變化受到約束而超過(guò)一定程度是就會(huì)產(chǎn)生裂縫。例如砼塊體的表面收縮受到內(nèi)部或其它面（基礎(chǔ)）的約束就會(huì)產(chǎn)生裂縫。當(dāng)砼墻體或構(gòu)件較長(zhǎng)時(shí)而沒(méi)有設(shè)置收縮縫，也會(huì)因砼收縮受到約束而導(dǎo)致開(kāi)裂。3.防止砼裂縫的措施防止砼中出現(xiàn)裂縫要針對(duì)開(kāi)裂的原因來(lái)采取措施，下面提出幾點(diǎn)以供參考。3.1設(shè)計(jì)上采取措施在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)考慮裂縫出現(xiàn)的可能性，注意砼在硬化過(guò)程中因溫度濕度的變化而產(chǎn)生的收縮，盡量減少砼收縮時(shí)遇到的約束。例如在適應(yīng)結(jié)構(gòu)要求的情況下，以適當(dāng)間距預(yù)留脹縮縫和施工縫。同時(shí)注意相鄰構(gòu)件因砼收縮互相引起約束作用。正確地選擇結(jié)構(gòu)和截面形狀，在尺寸變

9、換較大的洞口、轉(zhuǎn)角等部位，要防止因收縮引起的應(yīng)力集中。鋼筋對(duì)砼的變形有抑制作用，主要是通過(guò)鋼筋表面與砼之間的粘結(jié)力實(shí)現(xiàn)的，粘結(jié)力越大，抑制越強(qiáng)，應(yīng)當(dāng)考慮鋼筋抗裂的重要作用。鋼筋應(yīng)采用直徑小，間距較密的形式，不宜采用光圓鋼筋。3.2使用較小的水灰比砼的水灰比越大，收縮率越大，開(kāi)裂的可能性也越大。因?yàn)樗冶仍酱?，水泥漿越稀，硬化成水泥石后所含凝膠體越多，警惕越少，而干燥收縮主要是凝膠體的干燥收縮引起的。因而可以相應(yīng)地減少用水量來(lái)防止開(kāi)裂現(xiàn)象，對(duì)大體積砼構(gòu)件，如大壩則可采用水灰比很小的碾壓砼。3.3控制水泥用量一般情況下，若水灰比不變，則水泥含量越高，砼的干縮率越大，因?yàn)轫诺母煽s率主要產(chǎn)生于水泥漿的干縮，水泥漿也少，砼中骨料對(duì)于縮的制約作用越顯著。若同時(shí)減少用水量和水泥用量，對(duì)于改善干縮，提高砼的抗裂性會(huì)更為有效。3.4加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)養(yǎng)護(hù)不良不但會(huì)造成砼的開(kāi)裂，而且會(huì)使砼的品質(zhì)下降。因此應(yīng)及時(shí)對(duì)砼進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，并采用正確的養(yǎng)護(hù)方法，使水泥充分水化，水泥石中的晶體增多膠體減少，可使干縮減少。而且適當(dāng)延長(zhǎng)養(yǎng)護(hù)時(shí)間，使砼強(qiáng)度增加，也有助于減少裂縫的產(chǎn)生。3.5注意溫度的變化夏季施工時(shí)，應(yīng)盡量降低砂石料進(jìn)入攪拌機(jī)的溫度，必要時(shí)可采用遮陽(yáng)和淋水等措施。冬季采用覆蓋保護(hù)施工，應(yīng)當(dāng)在砼達(dá)到足夠強(qiáng)度時(shí)再拆模和取走覆蓋物。因?yàn)闇囟鹊募眲∽兓赡茉斐身诺拈_(kāi)裂。4.結(jié)束語(yǔ)砼出現(xiàn)裂縫在工程中是個(gè)十分重要的問(wèn)題，砼表面