水工混凝土裂縫的分析與處理

水工混凝土裂縫的分析與處理水工混凝土建筑物質(zhì)量的優(yōu)劣對(duì)公眾利益和公共安全有著極其密切的關(guān)系，但由于影響水工混凝土質(zhì)量缺陷的因素錯(cuò)綜復(fù)雜且多變，從整體而言水工混凝土難免會(huì)存在一些質(zhì)量缺陷。裂縫是最常見的混凝土缺陷，其種類繁多，性狀千差萬別。裂縫按成因分類可分為溫度裂縫、干縮裂縫、結(jié)構(gòu)裂縫、沉陷裂縫、約束裂縫等。各類裂縫產(chǎn)生的原因是什么，又如何避免或處理，如下做些探討：1溫度裂縫1.1因水泥水化熱造成的溫度裂縫裂縫的成因。水泥水化反應(yīng)是一個(gè)放熱過程，混凝土傳熱性較差、散熱慢，大體積在澆筑過程中，內(nèi)部絕熱溫升可達(dá)35~50℃?；炷猎谠缙诳焖偕郎仉A段，總體上處于熱脹狀態(tài)，此時(shí)混凝土剛從塑態(tài)逐漸凝結(jié)硬化變?yōu)楣虘B(tài)，其塑性變形相對(duì)較大，一般不會(huì)引起混凝土裂縫。在降溫階段，混凝土從熱脹的最大變形點(diǎn)開始降溫收縮，而此時(shí)混凝土的彈性模量也已增大，故降溫收縮會(huì)產(chǎn)生一定的拉應(yīng)力，當(dāng)該拉應(yīng)力超過此時(shí)所具有的抗拉強(qiáng)度，就產(chǎn)生裂縫。故混凝土越厚，體積越大，水泥用量越多、用水化熱越高的水泥，其內(nèi)部溫度越高，形成溫度應(yīng)力越大，產(chǎn)生裂縫的可能性越大。裂縫的特征。水泥水化熱造成的溫度裂縫一般出現(xiàn)在混凝土澆筑后3~5天，初期出現(xiàn)的裂縫很細(xì)，隨著時(shí)間的發(fā)展而逐漸擴(kuò)大，甚至達(dá)到貫穿的情況。裂縫的預(yù)防。降低混凝土攪拌和澆筑的溫度；選擇摻混合料的硅酸鹽水泥，并嚴(yán)格控制水泥用量；摻緩凝型減水劑，降低用水量減緩水化放熱速度，有效降低混凝土內(nèi)部溫升峰值；盡可能選用較大粒徑天然連續(xù)級(jí)配質(zhì)量?jī)?yōu)良的粗、細(xì)骨料，可減少用水量，從而減少泌水、收縮和水化熱；合理工藝過程，限制大體積混凝土分層澆筑厚度。1.2因外部環(huán)境降溫造成的溫度裂縫裂縫的成因。根據(jù)仿真分析，混凝土齡期3~5d時(shí)，澆筑塊層面上基本上是壓應(yīng)力，以后才逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槔瓚?yīng)力，持續(xù)30~50d后又逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)閴簯?yīng)力。因此當(dāng)混凝土在早齡期遇到寒潮襲擊又無保護(hù)措施，表面大幅降溫產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力，正好碰上表面為拉應(yīng)力的時(shí)期，就很可能產(chǎn)生裂縫。裂縫的特征。因外界降溫造成的溫度裂縫一般出現(xiàn)在混凝土澆筑后的7~40天，此類裂縫一般為表面淺層裂縫，寒潮過后裂縫一般不會(huì)主動(dòng)發(fā)展。裂縫的預(yù)防。作好混凝土表面和棱角的保溫工作，特別在氣溫驟降時(shí)尤為重要。對(duì)建筑物的孔洞，特別是兩端開敞的直洞，必須嚴(yán)加封閉。2塑性裂縫2.1塑性收縮裂縫裂縫的成因?；炷翝仓戤叺蕴幱谒苄誀顟B(tài)時(shí)，由于表面水分蒸發(fā)過快，產(chǎn)生急劇的收縮變形而產(chǎn)生的裂縫。裂縫的特征。塑性收縮裂縫大多在混凝土澆筑后的幾小時(shí)內(nèi)出現(xiàn)，常見于高溫季節(jié)、多風(fēng)且氣候干燥情況下澆筑的混凝土表面，或自身溫度較高的大體積混凝土表面。此類裂縫形狀很不規(guī)則，且長(zhǎng)短不一，細(xì)而量多，互不連貫，類似干燥的泥漿面裂縫，又稱為龜裂。裂縫的預(yù)防。剛澆的混凝土應(yīng)及時(shí)覆蓋，避免采用較大的混凝土水灰比，過大的黃砂砂率，避免使用粉砂、含泥量較高的黃砂等。2.2塑性沉縮裂縫裂縫的成因?；炷粮鹘M成材料的比重不同，在振搗和重力作用下，骨料下沉，水泥漿上升，并擠出部分水和空氣，使混凝土產(chǎn)生一定的重力沉落。另外，水泥各組成礦物與水反應(yīng)后，生成的水化產(chǎn)物固相體比原組成礦物和水的總體積要小，部分水分泌水析出后產(chǎn)生水化收縮。水化收縮與重力沉落使混凝土產(chǎn)生塑性沉縮變形，混凝土沉縮過程中若受鋼筋、預(yù)埋件及模板表面的阻滯，或相鄰部位沉落不同，可產(chǎn)生塑性沉縮裂縫。裂縫的特征。塑性沉縮裂縫一般發(fā)生在混凝土澆筑后1~4小時(shí)左右。當(dāng)澆筑鋼筋分布較密的混凝土梁板，沉縮變形遇到鋼筋的阻滯，裂縫一般順鋼筋發(fā)生；當(dāng)澆筑高度較大的混凝土墻時(shí)，沉縮變形較大，其遇模板阻滯，裂縫一般為水平分布；當(dāng)不同部位混凝土的沉縮不一致時(shí)，塑性沉縮裂縫出現(xiàn)在變截面處、馬鞍形地基等部位的混凝土表面。裂縫的預(yù)防?；炷琳駬v要密實(shí)，鋼筋排列不要過密，模板表面涂好脫模劑，減少鋼筋、模板對(duì)混凝土的阻滯；基礎(chǔ)及老混凝土表面應(yīng)盡量平整，防止不混凝土的不均勻沉縮。3化學(xué)反應(yīng)裂縫3.1水泥體積安定性不合格引起的裂縫裂縫的成因。水泥熟料中含有過多的游離氧化鈣或氧化鎂，其在水泥石凝結(jié)硬化后才開始水化，水化物體積膨脹而引起水泥石開裂。裂縫的特征。裂縫發(fā)生在完工后較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)，混凝土局部爆裂。裂縫的預(yù)防。泥體積安定性不合格引起的裂縫既難以阻止其發(fā)展，也難以修補(bǔ)，故此類裂縫的預(yù)防極為重要。預(yù)防措施是選用水泥安定性合格的水泥。3.2堿·骨料反應(yīng)裂縫裂縫的成因。水泥中的堿性氧化物與骨料中的活性二氧化硅發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成堿的硅酸鹽膠體，其吸水后體積膨脹，從而造成混凝土產(chǎn)生膨脹開裂。裂縫的特征。裂縫發(fā)生在完工后3~10年之內(nèi)，表面裂縫中常有凝膠體流出，干燥后膠體變成白色沉淀物。裂縫的預(yù)防。堿·骨料反應(yīng)裂縫既難以阻止其發(fā)展，也難以修補(bǔ)，故此類裂縫的預(yù)言極為重要。工程中抑制堿·骨料反應(yīng)的措施有：采用含堿量小于0.6%的水泥，選擇非活性骨料，摻火山灰質(zhì)混合材料，摻引氣劑等。3.3鋼筋銹蝕裂縫裂縫的成因。當(dāng)鋼筋周圍的混凝土振搗不密實(shí)，內(nèi)部有骨料架空時(shí)，容易造成混凝土的碳化超過鋼筋保護(hù)層，鋼筋發(fā)生銹蝕，體積膨脹，造成混凝土裂縫。裂縫的特征。裂縫順鋼筋發(fā)生，擠裂混凝土。其產(chǎn)狀與塑性沉縮裂縫有些相似，但其發(fā)生在工程完工后較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)。裂縫的預(yù)防。鋼筋銹蝕裂縫主要因混凝土的碳化引起，施工中應(yīng)采用水灰比較小的混凝土配合比，振搗密實(shí)。4約束裂縫裂縫的成因。一般基巖和老混凝土面對(duì)澆筑塊有相當(dāng)?shù)募s束，從而形成混凝土大面積的拉應(yīng)力區(qū)，常常使許多表面裂縫發(fā)展成貫穿裂縫，同時(shí)，也可能在混凝土內(nèi)部造成基礎(chǔ)貫穿裂縫。裂縫的特征。約束裂縫下寬上窄。裂縫的預(yù)防。嚴(yán)格控制倉(cāng)位澆筑的工期，防止倉(cāng)面長(zhǎng)期間歇，造成對(duì)新混凝土的強(qiáng)烈約束。5結(jié)構(gòu)裂縫結(jié)構(gòu)孔洞、突變部位產(chǎn)生應(yīng)力集中，斷面突變處易產(chǎn)生裂縫，因此結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量減少斷面突變及孔洞?；炷练挚p分塊不合理，混凝土分塊的長(zhǎng)邊易產(chǎn)生裂縫，因此應(yīng)控制壩塊的長(zhǎng)寬比不超過2?；A(chǔ)軟硬不一，處理不善時(shí)，容易產(chǎn)生貫穿裂縫，因此壩基基巖處理必須慎重細(xì)致，對(duì)突變、棱角、暗縫、軟弱夾層等，要處理干凈，不能留下隱患，對(duì)破碎帶要按規(guī)定挖除，在基礎(chǔ)軟硬不一處進(jìn)行分縫等措施。6裂縫的處理大體積混凝土和鋼筋混凝土根據(jù)裂縫縫長(zhǎng)、縫寬、縫深及其所處部分，將裂縫分為四類。其中，Ⅲ、Ⅳ類裂縫必須處理；Ⅰ類裂縫除抗沖耐磨區(qū)外，一般不作處理；Ⅱ類裂縫當(dāng)縫寬大于0.2mm時(shí)，一般應(yīng)進(jìn)行處理。裂縫補(bǔ)強(qiáng)處理的方法可大致分為三類，即表面處理，內(nèi)部處理和錨固。表面處理的方法包括縫品鑿槽嵌縫、鋪設(shè)鋼筋、縫口巾橡膠皮和做防滲層，縫口涂刷、環(huán)氧玻璃絲布、高分子聚合物縫口浸漬等。內(nèi)部處理最重要的處理方法是水泥灌漿和化學(xué)灌漿，以堵漏為目的的，常選用丙凝、水玻璃、水溶性聚氨酯等材料。以恢復(fù)結(jié)構(gòu)整體性為目的的，則常選用粘結(jié)強(qiáng)度高的環(huán)氧、甲凝類材料。水工混凝土的裂縫影響因素復(fù)雜，種類繁多，工程建設(shè)中雖不可能絕對(duì)避免