壩體裂縫原因與處理

PAGE淺談壩體裂縫原因分析與處理國(guó)內(nèi)外工程技術(shù)界都認(rèn)為，規(guī)定鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的最大裂縫寬度主要是為了保證鋼筋不產(chǎn)生銹蝕。不同的規(guī)范中有關(guān)允許最大裂縫寬度的規(guī)定雖不完全一致，但基本相同。如在正常的空氣環(huán)境中裂縫允許寬度為0．3～0．4mm；在輕微腐蝕介質(zhì)中，裂縫允許寬度為0．2～0．3mm；在嚴(yán)重腐蝕介質(zhì)中，裂縫允許寬度為0．1～0．2mm。但對(duì)建筑物的抗裂要求過(guò)嚴(yán)，必將付出大的經(jīng)濟(jì)代價(jià)。科學(xué)的要求是將其有害程度控制在允許范圍之內(nèi)。根據(jù)國(guó)內(nèi)外的調(diào)查資料，工程實(shí)踐中結(jié)構(gòu)物的裂縫原因，屬于由變形變化(溫度、濕度、地基變形)引起的約占80％以上，屬于荷載引起的約占20％左右。在大體積混凝土工程施上中，由于水泥水化熱引起混凝土澆筑內(nèi)部溫度和溫度應(yīng)力劇烈變化，從而導(dǎo)致混凝土發(fā)生裂縫。因此，控制混凝土澆筑塊體因水化熱引起的溫升、混凝土澆筑塊體的內(nèi)外溫差及降溫速度，防止混凝土出現(xiàn)有害的溫度裂縫(包括混凝土收縮)是其施工技術(shù)的關(guān)鍵問題。我國(guó)的工程技術(shù)人員存科學(xué)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)，以防為主，采用了溫控施工技術(shù)，在大體積混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、混凝土材料的選擇、配合比、拌制、運(yùn)輸、澆筑、保溫養(yǎng)護(hù)及施工過(guò)程中混凝土澆筑內(nèi)部溫度和溫度應(yīng)力的監(jiān)測(cè)等環(huán)節(jié)，采取了一系列的技術(shù)措施，成功地完成了我國(guó)許多鋼鐵企業(yè)和工業(yè)民用建筑、高層建筑的大體積混凝土工程的施工，取得豐富的施工經(jīng)驗(yàn)。近代科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步使筑壩技術(shù)對(duì)混凝土工程有新的更高的要求，如水工混凝土應(yīng)滿足抗壓、抗拉、抗?jié)B、抗凍、抗裂、抗沖耐磨和抗侵蝕等要求。《規(guī)范》中要求采用新技術(shù)、新工藝、新材料和新設(shè)備。很多方面要通過(guò)原材料的選用和控制來(lái)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。壩面裂縫的原因主要有以下幾個(gè)方面：一、干縮裂縫干縮裂縫主要是由于毛細(xì)管壓力造成的。毛細(xì)管孔隙在干燥過(guò)程中逐步失水，產(chǎn)生很大的毛細(xì)管張力，混凝土體積產(chǎn)生收縮，由于混凝土周圍存在約束，內(nèi)部又有拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力超過(guò)混凝土材料抗拉強(qiáng)度時(shí)，便產(chǎn)生了干縮裂縫。特別是在夏季施工，中午氣溫高，對(duì)已經(jīng)收倉(cāng)面來(lái)講不及時(shí)養(yǎng)護(hù)也會(huì)造干縮裂縫。1、混凝土原材料的選擇水工混凝土選擇水泥品種的原則主要是根據(jù)工程部位、技術(shù)要求和環(huán)境條件。不同水泥，混凝土收縮也不同，按收縮值大小排序：礦渣水泥>普通水泥>粉煤灰水泥。對(duì)水位變化區(qū)外部混凝土、有抗沖耐磨和抗凍要求的混凝土，宜選用中熱硅酸鹽水泥或硅酸鹽水泥，也可選用普通硅酸鹽水泥。選用中熱硅酸鹽水泥，既可滿足混凝土各項(xiàng)性能要求，又可降低混凝土發(fā)熱量，減少溫度裂縫。內(nèi)部混凝土，宜選用中熱硅酸鹽水泥，也可選用低熱礦渣硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥...等。環(huán)境水對(duì)混凝土有硫酸鹽侵蝕時(shí)，應(yīng)選擇抗硫酸硅酸鹽水泥。為防止堿活性骨料膨脹，水泥堿含量≤0.6%，熟料堿含量≤0.5%。熟料中氧化鎂含量不超過(guò)5%，宜在3.5%~5%范圍?？沽蛩猁}水泥中SO3含量不得超過(guò)2.5%，礦渣硅酸鹽水泥中SO3含量為4%~7%，其他水泥品種中SO3含量不得超過(guò)3.5%。特別強(qiáng)調(diào)每一個(gè)工程所用水泥品種以1~2種為宜，并應(yīng)固定供應(yīng)廠家。《規(guī)范》中還強(qiáng)調(diào)應(yīng)優(yōu)先使用散裝水泥。散裝水泥的運(yùn)輸可以用散裝水泥罐、散裝水泥車、集裝箱等。規(guī)定水泥進(jìn)入工地的儲(chǔ)罐溫度不宜超過(guò)65℃，特殊情況下，允許放寬到70℃。2、配合比控制混凝土配料單由試驗(yàn)室根據(jù)設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)及骨料、砂、水泥情況開具和易性好的四級(jí)配泵送混凝土，入倉(cāng)時(shí)坍落度不大于2～4cm。倉(cāng)面泌水也能導(dǎo)致壩體長(zhǎng)生裂縫，為緩解倉(cāng)面的泌水狀況就要在澆筑過(guò)程中嚴(yán)格控制該倉(cāng)以外的外來(lái)水和混凝土振搗后出現(xiàn)的水。3、混凝土振搗 混凝土振搗一定要由經(jīng)過(guò)培訓(xùn)的混凝土工操作。根據(jù)混凝土澆筑振搗試驗(yàn)結(jié)果，混凝土振搗時(shí)間選用50s為宜，混凝土澆筑層厚4Ocm～60cm，混凝土澆筑時(shí)兩邊墻和上下游之間上升速度要均勻，邊墻混凝土上升高差不超過(guò)一層澆筑厚度，每小時(shí)上升速度不超過(guò)1m/h；人工拖動(dòng)軟管均勻下料，混凝土層布料應(yīng)均勻，避免用振搗器平倉(cāng)，防止過(guò)振。倉(cāng)內(nèi)混凝土應(yīng)安排專人邊澆邊平倉(cāng)，不得堆積。倉(cāng)內(nèi)若有骨料堆積時(shí)，應(yīng)均勻散布于砂漿較多處，但不得用砂漿覆蓋，以免造成內(nèi)部蜂窩，人工平倉(cāng)距離不應(yīng)大于1.5m，采用三角耙或釘耙進(jìn)行。下料口距離混凝土面高差不大于1.5m，在下料口5m范圍的鋼模表面掛一塊5m長(zhǎng)、1.5寬彩條布，防止下料時(shí)水泥漿濺到模板上，引起拉毛現(xiàn)象。澆筑過(guò)程中如有骨料堆積用人工均勻散料。倉(cāng)內(nèi)面澆筑面積較大時(shí)可用平倉(cāng)機(jī)散料。4、混凝土溫度變化水泥在凝結(jié)硬化過(guò)程中，會(huì)放出大量的水化熱。水泥在開始凝結(jié)時(shí)放熱較快，以后逐漸變慢，普通水泥最初3天放出的總熱量占總水化熱的一半以上。水泥水化熱與齡期的關(guān)系曲線如下圖所示。熱量Qt熱量Qt（J/㎏）Q0QtQt＝Q0（1-e-mt）齡期t（d）齡期t（d）仿Q陜0嘗為每公斤水泥智的最終發(fā)熱量影（階J稀）清-冠m袍為系數(shù)，與水創(chuàng)泥品種與混凝受土溫度有關(guān)惹混凝土的溫度香隨水化熱的逐碼漸釋放而升高伸，當(dāng)散熱條件什較好時(shí)，水化慣熱造成的最高挪溫度升高值并盒不大，也不致簽使混凝土產(chǎn)生均較大裂縫。而森當(dāng)混凝土的澆田筑塊尺寸較大畝時(shí)，其散熱條漂件較差，由于爆混凝土導(dǎo)熱性鏡能不良，水化飽熱基本上都積稅蓄在澆筑塊內(nèi)河，從而引起混諸凝土溫度明顯蛋升高；由于混梳凝土溫度高于量外界氣溫，網(wǎng)隨著時(shí)間的延茶續(xù)，熱量慢慢心向外界散發(fā)，賊內(nèi)部溫度逐漸丑下降，直到塊擦體溫度趨近于霞穩(wěn)定狀態(tài)。在籌穩(wěn)定期內(nèi)，壩稠體內(nèi)的溫度基寶本固定，而表蠅層混凝土的溫壺度則隨外界溫浙度的變化而呈段周期性波動(dòng)。TM混凝土溫度變化的過(guò)程示意圖TFTM混凝土溫度變化的過(guò)程示意圖TFΔT上升期冷卻期穩(wěn)定期TRTPt時(shí)間阿T送M爸歡混凝土的最高農(nóng)溫驟度諒供℃展皂進(jìn)T件P譜踩而混凝土的入倉(cāng)需溫張度鵝℃論衛(wèi)T攜R乘伯主混凝土的最大襪溫立升直℃拳資浪親揪T筆F擊早階混凝土的穩(wěn)定追溫子度辱他℃氧班垃Δ崇T燈酒混凝土的溫耍差蛇息℃奪如上圖?；炷⑼翜囟壬咧灯榭碩降M控。宇由圖可刊知檔笨葵Δ溜T=T套M圈-T移F帶=T央P螺+T幟R佩-T磨F負(fù)由恥于晉T傳F棍值變化不大，耐所以要減少混蹈凝土溫差就要常采取降低混凝破土入倉(cāng)溫殺度勁T鹿P偶和混凝土的最厘大溫墻升賣T邀R鄰，即降低混凝藏土的最高溫秀度絞T藥M擴(kuò)。宴二蹤、筒控制水化熱開圾裂疊蛛吩水泥水化后放量出大量的熱量陰，使混凝土內(nèi)于外形成較大的客溫差，從而在油溫度應(yīng)力的作符用下形成裂縫釣。養(yǎng)骨料的溫度控故制主要通過(guò)搭瓦蓋涼棚和灑水虧降溫來(lái)進(jìn)行。碌搭蓋涼棚可避塌免太陽(yáng)光直射盞，減少骨料吸貌熱，澆筑薄前絕2孕～磚3蛛小時(shí)再用井水卸對(duì)粗骨料進(jìn)行治充分的灑水降代溫占。1、加冰降溫挺在混凝土挖澆筑前購(gòu)入冰費(fèi)塊，砸成粒徑蹤約棒3cm立的小塊加入何混凝土然生料中，充分?jǐn)U拌合后量取出缸機(jī)口溫度，根蘿據(jù)出機(jī)口溫度己來(lái)確定加冰量勝。實(shí)際工作中怒，三出機(jī)口的控制還溫度為倒7解度卡，混凝土單方母用冰量在屋60kg外左右隱。因冰塊破碎濤工作量較大，擴(kuò)粒徑也很難控誦制，加入冰塊遷后還需延長(zhǎng)拌歌和時(shí)間，降低租了混凝土澆筑詢速度，為克服欺該問題，實(shí)際俯工作中多采用錢拌和水降溫的論方法，即把冰刪塊稍加破碎后愿放入拌和水池器中來(lái)降低水溫修。用此方法，崗?fù)ǔＤ軌虬寻杼虾陀盟臏囟茹U降至攝區(qū)氏挺3持～辛7誤度鈴左右。2、夜間澆筑廈根據(jù)小灣初夏季沙氣溫疑白天氣溫較高夏的情況掏，即使采用多償種降溫措施也愿很難保證混凝章土的入倉(cāng)溫度錯(cuò)，而夜間澆鳴筑魯—牲—思特別是后夜?jié)财嬷瑲鉁叵鄬?duì)域較低，采取溫狼控措施后，比居較容易控制辦混凝土寄的入倉(cāng)溫度。辭因此，工作中疼多把其他工序僑的施工安排在刷白天進(jìn)行，而金把混凝土澆筑漂安排在夜間進(jìn)壩行。3、骨料航水工混凝土可駛選用天然骨料來(lái)、人工骨料，孤或兩者互相補(bǔ)氣充。選用人工礦骨料時(shí)，有條悅件的地方宜選由用石灰?guī)r質(zhì)的稀料源。璃脹冒特別強(qiáng)調(diào)如骨驕料供應(yīng)發(fā)生變籌化時(shí)，應(yīng)按照胃現(xiàn)行建筑材料刺規(guī)程進(jìn)行詳細(xì)婚的補(bǔ)充勘察和核堿活性成分含呀量試驗(yàn)，未經(jīng)仿專門論證，不撞得使用堿活性鍬骨料。有潛在析的堿骨料反應(yīng)沸時(shí)，限制水泥艷、外加劑、摻寬合料中的堿含晉量是防止堿骨到料反應(yīng)的主要證措施。稍細(xì)骨料應(yīng)脖質(zhì)地堅(jiān)硬、清捧潔、級(jí)配良好垮；人工砂的細(xì)炮度模數(shù)宜控制歲在柳2.4~2.戲8仙范圍內(nèi)。有條項(xiàng)件時(shí)，細(xì)骨料總可分兩級(jí)使用枕。細(xì)骨料應(yīng)采舌取脫水、排水漢、遮蓋和加強(qiáng)醬管理等綜合措悼施，保持含水伙率穩(wěn)定，人工苗砂飽和面干的呆含水率不宜超滑過(guò)黑6敲%棍。細(xì)骨料的含汪水率穩(wěn)定，仍白然是控制水膠妻比和混凝土出欺機(jī)口坍落度穩(wěn)腰定的重要措施撓之一。獎(jiǎng)蝦目前混凝土鑒摻合料有粉煤嚷灰、硅粉、凝辰灰?guī)r粉、磷渣模粉加凝灰?guī)r粉喉等。夸我國(guó)的癥Ⅰ觸級(jí)、樸Ⅱ縱級(jí)粉煤灰，特吐別是黃Ⅰ稈級(jí)灰，具有明澆顯的減水增強(qiáng)我和顯著改善混良凝土多種性能聾的效果，并可報(bào)降低混凝土水?dāng)z化熱溫升?！赌恳?guī)范》提出宜列優(yōu)先選用繭Ⅰ妻級(jí)和洪Ⅱ欲級(jí)粉煤灰。三總峽二期工程全筋部使用了北Ⅰ建級(jí)粉煤灰。床堤4壟、外加劑朝水工混凝智土常用的外加孔劑有：引氣劑殊、普通減水劑揮、緩凝減水劑賠、引氣減水劑母、高效減水劑晃、緩凝高效減助水劑、緩凝劑點(diǎn)、泵送劑等。梳一個(gè)工程摻用產(chǎn)同種類外加劑林的品種宜選浪用紋1~務(wù)2殺種，并由專門趨生產(chǎn)廠家供應(yīng)方，以保證混凝悄土質(zhì)量。決1勇）述添加膨脹劑后曉可以使混凝土陵體積膨脹，在朗混凝土內(nèi)部產(chǎn)罰生壓應(yīng)力，部獅分抵消了混凝扣土因毛細(xì)孔隙心干燥而產(chǎn)生的鉗拉應(yīng)力，從而消起到控制干縮焦裂縫的作用。根2膝）適量引氣劑窯，能產(chǎn)生分布期均勻的細(xì)微氣節(jié)泡，含氣量控頓制超在青4.5%~5要.5叔%放范圍內(nèi)，可以蒸改善混凝土和衫易性，顯著提奧高硬化混凝土景抗凍性。三峽情工程設(shè)計(jì)時(shí)選雪取花崗巖人工鍵骨料，但試驗(yàn)憐表明：花崗巖慌人工骨料粒形晶較差，顆粒表階面粗糙，需水濁量增加，相應(yīng)獎(jiǎng)增加水泥用量沉和水泥水化熱攔，對(duì)混凝土耐然久性和干縮等辛不利。通過(guò)試慢驗(yàn)研究，原材南料方面采取優(yōu)賞化配比等綜合父措施，采用了幫減水率大慶于形18柜%稈的緩凝高效減耍水劑，摻用需呆水量比白為申90介%臂左右的尤Ⅰ梅級(jí)粉煤灰和優(yōu)拉質(zhì)引氣劑，使旁減水率達(dá)扇到帥30鋸%浩以上。舟威5烏、陜混凝土總含堿最量控制層為了提高托混凝土的耐久連性和使用年限環(huán)，必須提高混控凝土密實(shí)程度緩和抗凍、抗?jié)B咐及抗侵蝕的能巷力，為此，除彼了優(yōu)化混凝土瓜配比以外，還州應(yīng)控制混凝土允組成材料的總咳含堿量。國(guó)內(nèi)跳外對(duì)混凝土總膠含堿量的規(guī)定腎可供參考：美月國(guó)照≤躲3.3kg抗/m3蹦,港英、病日炸≤離3.0kg獄/m權(quán)3靈，澳大利群亞朵≤軌2kg倦/m否3菌，三峽工程人撫工骨料沒有潛蠢在的堿活性成傍分，為了確保窮工程安全，規(guī)顏定人工骨料混慰凝土堿總含役量懶≤蒸2.5kg英/m擺3忘，這是非常嚴(yán)色格的，也是可形靠的。階三憑、控制混凝土宗因自身質(zhì)量欠筍缺而形成的裂困縫蝕高強(qiáng)混凝艙土水泥的強(qiáng)度蹲等級(jí)和水泥用擋量相對(duì)較高，益開裂現(xiàn)象比較挽普遍，因此，緒高強(qiáng)混凝土不昏一定是高性能恰混凝土，而高臭性能混凝土因堪具有較高的體帖積穩(wěn)定性，收驗(yàn)縮變形較小而園使抗裂性能大聽大提高，同時(shí)敞高強(qiáng)混凝修土必須采用高齊效減水劑和超水細(xì)活性摻和料攏作竄來(lái)提高混凝土踐的密實(shí)性和抗縮滲能力。餃四利、控制鋼筋銹克蝕引起的裂縫西鋼筋銹蝕個(gè)后體積膨略脹遭2閣～擊4冤倍，對(duì)周邊混塌凝土產(chǎn)生壓力墳，可能產(chǎn)生順猾筋裂縫，甚至饑脫落，從而影辨響建筑物的使露用。而鋼筋銹鏈蝕多為氣蝕、侵電離引起。因膽此，本工程自魔一開始就注意坑了鋼筋的銹蝕說(shuō)問題，并從以秤下幾個(gè)方面對(duì)撈鋼筋銹蝕加以綠控制的。仁鉤陽(yáng)1陜、鋼筋的保護(hù)惱鋼筋出廠時(shí)，焦其表面有一層位致密的氧化薄搞膜，可以對(duì)鋼堵筋起到一定的元保護(hù)作用，但常該薄膜遇水或產(chǎn)受潮后因水的疑微酸性而脫落定，使鋼筋酸性聞氧化而銹蝕。雙因此，鋼筋原犧材料和加工后悶的半成品均應(yīng)押作防潮處理。纖具體的做法是遮架空放置和上喜蓋防水雨布。學(xué)2師、鋼筋安裝前逢，其表面必須很潔凈、無(wú)污物墾，對(duì)已發(fā)生銹紐蝕的部位，必鞭須用鋼絲刷和結(jié)砂布打磨干凈幸，以保證鋼筋辱與混凝土的有限效結(jié)合，同時(shí)寄也可防止因電寬離而發(fā)生銹蝕沸。第3賤、君降低撿混凝土蘆水灰比和增加充混凝土和易性孔。勵(lì)4俗、幟加強(qiáng)振搗，提鑰高混凝土致密賺性，減小混凝鋪土炭化速度，張使鋼筋有足夠氣長(zhǎng)的時(shí)間不接稈觸空氣。武五梁、混凝土表面搏養(yǎng)護(hù)進(jìn)由于采用普通漁硅酸鹽水泥和未泵送施工工藝避，混凝土早期森水化熱較大。捉經(jīng)量測(cè)，一般硬在澆筑悟后售24銜h奪左右，內(nèi)部溫馬度即達(dá)到最大判值（約姜330C左），而此時(shí)因屈規(guī)范要求鋼模彩板尚不能拆除詳，還不能直接村進(jìn)行鼠表面灑水降溫廉，為降低混凝蘇土溫度，除盡脂量降低水灰比亂外，在澆筑完拔畢隆后梳18軋h選即開孫始對(duì)鋼模板表慨面進(jìn)行不間斷被的灑水降溫，躬拆模后對(duì)混凝巷土表面進(jìn)行全倦天候養(yǎng)護(hù)化至臘1英4熟天，此時(shí)洞室這襯砌后的混凝帶土內(nèi)部溫度已裙降至旅180C越。通過(guò)拆模前確是否對(duì)鋼模板棚表面灑水降溫飛的對(duì)比觀察，餃采取對(duì)鋼模板診表面灑水降溫災(zāi)的，明顯比未緒對(duì)鋼模板表面嗓灑水降溫的混礦凝土產(chǎn)生裂縫礦少的多，因此沈，混凝土養(yǎng)護(hù)普應(yīng)從模板面的廚灑水降溫開始傻。坊1幅、高溫季節(jié)，艷對(duì)混凝土表面長(zhǎng)進(jìn)行保護(hù)，可桑防止外界高溫偏熱量向混凝土慨倒灌。贊1圾)沈水平面養(yǎng)護(hù)：滑在混凝土澆筑胃完畢臺(tái)后洪1恩2行～樂1燕8刻小時(shí)混凝土初鉗凝后，混凝土襖表面開始進(jìn)行公人工灑水養(yǎng)護(hù)艷，灑水時(shí)不能橫將水流至未初怖凝的混凝土面死上，以防止造測(cè)成對(duì)混凝土的鴉稀釋。養(yǎng)護(hù)時(shí)伯間直至上一倉(cāng)奧澆筑為止。刑2董)墊永久面養(yǎng)護(hù)：自永久面采用長(zhǎng)秒期養(yǎng)護(hù)，盲在糧1兔〞針?biāo)芰瞎苌厦抠u隔壓20~燦30cm檢鉆辣1mm潮左右的小孔，失臨時(shí)掛在模板鍬上或壩面拉桿曲上，通江水進(jìn)幼行養(yǎng)護(hù)，通水弱流量為遼15L欺/mi袍n依左右，當(dāng)混凝辰土拆模后即對(duì)美其進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。志高溫時(shí)段白天蛇采用不間斷流雞水養(yǎng)護(hù)，夜間格采用間斷流水喚養(yǎng)護(hù)，即養(yǎng)娃護(hù)元1啄h魂，保持濕臭潤(rùn)價(jià)1舍h賀。雨天關(guān)閉水后管，停止養(yǎng)護(hù)斗，雨停夫后愁1安h杯內(nèi)恢復(fù)養(yǎng)護(hù)。稻3著）側(cè)面養(yǎng)護(hù)：曉側(cè)面不易掛水打管，采用人工場(chǎng)灑水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)企護(hù)時(shí)間不少濁于貌2勿8尖天或至覆蓋為魚止。浴2布、低溫季節(jié)對(duì)查混凝土表面保泳護(hù)可減小混凝公土表層