水工混凝土裂縫成因與處理工學(xué)論文

　　摘要:混凝土是水利工程中使用最廣泛、用量最多的一種混合材料,是一種由砂石骨料、水泥、水及其它外加材料混合而形成的非均質(zhì)的多項(xiàng)復(fù)合脆性材料�；炷�土一旦形成裂縫將會加速混凝土碳化和鋼筋銹蝕,并產(chǎn)生惡性循環(huán),嚴(yán)重破壞混凝土結(jié)構(gòu)的安全性,所以裂縫控制更為重要�；炷�土裂縫是長期困擾著我們工程人員的頭痛問題。

　　關(guān)鍵詞:混凝土;裂縫成因;控制處理

　　一、水工混凝土裂縫的分類

　　水工混凝土裂縫是水利工程一種常見現(xiàn)象,其原因復(fù)雜多變,從裂縫外觀可分成微觀裂縫和宏觀裂縫兩大類。

　　微觀裂縫是指肉眼看不到的、混凝土內(nèi)部固有的一種裂縫,它是不連貫的。寬度一般在0.05mm以下,但是要比肉眼可見的宏觀裂縫多得多。這種水工混凝土本身固有的微觀裂縫,在荷載不超過規(guī)定的條件下,一般無害。

　　宏觀裂縫寬度在0.05mm以上,寬度小于0.2-0.3mm的裂縫是無害的,但必須是裂縫不再擴(kuò)展,為最終寬度。

　　1、宏觀裂縫可分為以下幾種:

　　1.1收縮裂縫:在施工階段因水泥水化熱及外部氣溫的作用引起水工混凝土收縮而產(chǎn)生的裂縫。多為規(guī)則的條狀,很少交叉。常發(fā)生在變截面處,往往與受力鋼筋平行。水工混凝土收縮裂縫危害較大,尤其是暴露在大氣中的構(gòu)筑物,影響更大。

　　1.2超載裂縫:當(dāng)混凝土構(gòu)件超荷載使用時,造成變形、失穩(wěn)或因疲勞等原因產(chǎn)生的裂縫。另外,溫度應(yīng)力影響也是原因之一。

　　1.3沉降裂縫:因地基差異沉降或構(gòu)件接合不良、剪應(yīng)力超過設(shè)計(jì)強(qiáng)度而產(chǎn)生的一種混凝土裂縫,多見于填土地基、樁基沉降不均勻的各種基礎(chǔ)與墻體。這種裂縫一般與地面垂直,或成30°-40°角方向發(fā)展,寬度因荷載大小而異,與成降值成比例。沉降裂縫危害極大,難處理。因此必須在設(shè)計(jì)上采取有效措施,施工、使用中也要加強(qiáng)觀測、監(jiān)視。

　　1.4龜裂裂縫:施工階段因配料、攪拌、澆筑、養(yǎng)護(hù)等各環(huán)節(jié)的操作不當(dāng)均能產(chǎn)生,其中以養(yǎng)護(hù)環(huán)節(jié)為關(guān)鍵。裂縫成龜殼狀或散射狀,無規(guī)律。

　　1.5疏松裂縫:混凝土澆筑時因下料不均,致使材料離析,或因漏振、過振而產(chǎn)生的疏松狀態(tài)裂縫。如果它延續(xù)到混凝土表面,容易發(fā)現(xiàn),如果只產(chǎn)生在混凝土內(nèi)部,則不能直接表現(xiàn)出來。這種疏松帶長度不等,視下料或振搗情況而異。

　　二、裂縫的成因

　　混凝土裂縫成因很多,主要?dú)w納為以下幾點(diǎn):

　　1、地基不穩(wěn)定引起的裂縫。地基的凍脹、沉陷等使水工混凝土產(chǎn)生裂縫。

　　2、構(gòu)件超載產(chǎn)生的裂縫。構(gòu)件在超出設(shè)計(jì)的均布荷載或集中荷載作用下產(chǎn)生內(nèi)力彎矩,出現(xiàn)垂直于構(gòu)件縱軸的裂縫,構(gòu)件在較大剪力作用下產(chǎn)生斜裂縫,并向上、下延伸。大多產(chǎn)生于大梁、樓板等建筑物。

　　3、水泥凝結(jié)或膨脹不正常引起的裂縫。如水泥安定性不穩(wěn)定,水泥中含有生石灰或氧化鎂,這些成分在和水化合后出現(xiàn)體積膨脹,產(chǎn)生裂縫。也就是人們常說的材料的伸縮裂縫。

　　4、水灰比、塌落度過大,或使用過量粉砂引起的裂縫。混凝土強(qiáng)度值對水灰比的變化十分敏感,基本上是水和水泥計(jì)量變動對強(qiáng)度影響的疊加。因此,水、水泥、外摻混和材料、外加劑溶液的計(jì)量偏差,將直接影響混凝土的強(qiáng)度。

　　5、化學(xué)反應(yīng)引起混凝土開裂。例如,混凝土在施工過程中材料里有堿性物質(zhì)引起混凝土體積膨脹而產(chǎn)生裂縫;氯離子的侵蝕引起鋼筋銹蝕,也會造成混凝土開裂。如高層建筑物的立柱、排架等。

　　6、混凝土施工過分振搗,模板、墊層過于干燥引起的裂縫�；炷�土澆筑振搗后,粗骨料沉落,擠出水分、空氣,表面呈現(xiàn)泌水而形成豎向體積縮小沉落,造成表面砂漿層,它比下層混凝土有較大的干縮性能,待水分蒸發(fā)后,易形成凝縮裂縫。而模板、墊層在澆筑混凝土之時灑水不夠,過于干燥,則模板吸水量大,引起混凝土的塑性收縮,產(chǎn)生裂縫。

　　7、溫度變化引起的裂縫�；炷�土引起收縮的原因很多,硬化初期主要是由于水泥的水化作用,形成一種新的水泥結(jié)晶體,這種結(jié)晶體化合物較原材料體積小,因而引起混凝土體積的收縮,即凝縮。后期主要是混凝土內(nèi)自由水蒸發(fā)而引起的干縮。而且,如果混凝土處在一個溫差變化較大的環(huán)境下,將會使其收縮更為加劇。

　　8、養(yǎng)護(hù)條件引起的裂縫。養(yǎng)護(hù)是使混凝土正常硬化的重要環(huán)節(jié)。養(yǎng)護(hù)條件對裂縫的出現(xiàn)有著關(guān)鍵的影響。在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下,混凝土硬化正常,不會開裂,但只適用于試塊或是工廠的預(yù)制件生產(chǎn), 現(xiàn)場施工中不可能擁有這種條件�，F(xiàn)場混凝土養(yǎng)護(hù)越接近標(biāo)準(zhǔn)條件,混凝土開裂可能性就越小。

　　三、混凝土裂縫控制措施

　　根據(jù)混凝土裂縫成因,采取適當(dāng)?shù)目刂拼胧?采取以防為主的方法,歸納起來有以下幾點(diǎn):

　　1、從設(shè)計(jì)方面控制裂縫。水工混凝土的強(qiáng)度等級宜在C20-C35范圍內(nèi)選用。由于水工大體積混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度過高,水泥用量過大,必然造成混凝土水化熱過高,混凝土內(nèi)外溫差超過30℃,溫度應(yīng)力容易超過混凝土的抗拉強(qiáng)度,產(chǎn)生開裂。因此,對大體積混凝土底板應(yīng)在滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求下,采用C20-C35的混凝土,避免設(shè)計(jì)上“強(qiáng)度越強(qiáng)越好越安全”錯誤設(shè)計(jì)理念。同時設(shè)計(jì)時應(yīng)避免在結(jié)構(gòu)突變(或斷面突變)處應(yīng)力集中現(xiàn)象,考慮在轉(zhuǎn)角和孔洞處增設(shè)構(gòu)造鋼筋。

　　2、從材料方面控制裂縫。在材料方面控制混凝土裂縫主要措施是從混凝土減熱和散熱兩方面處理。一是采用減水劑等外加劑降低水泥用量的方法來降低混凝土的絕對溫升值,可以使混凝土澆筑后的內(nèi)外溫差和降溫速度控制的難度降低,也可降低保溫養(yǎng)護(hù)的費(fèi)用,這是水工大體積混凝土配合比選擇的特殊性。二是優(yōu)先采用水化熱低的礦渣水泥等低熱水泥配制水工大體積混凝土,減少混凝土收縮引起的拉引力。三是改善骨料級配,采用中、粗砂和5-40mm顆粒級配的石子,并且控制其含泥量小于1.5%。四是采用冰水或地下水拌和混凝土,以降低混凝土溫度,防止裂縫產(chǎn)生。

　　3、從施工方面控制裂縫。混凝土澆筑時采用分層連續(xù)澆筑或推移式連續(xù)澆筑,施工時不得留施工縫,并應(yīng)嚴(yán)格控制混凝土的攤鋪厚度,且澆筑間隔時間應(yīng)盡量縮短,須在前層混凝土初凝之前,將其次層混凝土澆筑完畢。

　　合理安排施工工序�；炷�土拌制時可對骨料采取預(yù)冷,同時滿足混凝土連續(xù)澆筑施工以及盡量降低混凝土出罐溫度,縮短混凝土運(yùn)輸時間,并在澆筑前用水沖洗模板降溫。在混凝土澆筑過程中,應(yīng)及時清除混凝土表面的泌水,否則,將會降低結(jié)構(gòu)混凝土的質(zhì)量。

　　4、養(yǎng)護(hù)方面。養(yǎng)護(hù)的目的是使水泥混凝土正常硬化,強(qiáng)度增長,不受或少受外界影響。技術(shù)關(guān)鍵是設(shè)法使水泥混凝土溫度慢慢下降到接近外界氣溫,縮小降溫過程中的溫差。以便減小溫度應(yīng)力,阻止裂縫的產(chǎn)生。

　　常規(guī)養(yǎng)護(hù)方法是噴水,對一般水泥混凝土結(jié)構(gòu),減小表面收縮,防止龜裂是可行的。大體積水泥混凝土由于塊體內(nèi)外溫度不一致,強(qiáng)度增長不同,常常是在強(qiáng)度增長慢的表面開裂,其養(yǎng)護(hù)就不能只滿足于用常規(guī)方法。具體說,盡量晚拆模,拆模后要立即覆蓋或及時回填,避開外界氣候的影響,養(yǎng)護(hù)期應(yīng)以水泥混凝土強(qiáng)度增長最快的階段為準(zhǔn),即7至28天,最好能長些。

　　四、混凝土裂縫常見的修補(bǔ)方法

　　1、壓力注漿法修補(bǔ)裂縫。(1)機(jī)械動力法:利用壓送設(shè)備將補(bǔ)縫漿液注入混凝土裂隙,達(dá)到閉塞的目的,該方法屬傳統(tǒng)方法,效果很好。(2)低壓注漿法:利用彈性補(bǔ)縫器將注縫膠注入裂縫,不用電力,十分方便效果也很理想。

　　2、開槽填補(bǔ)法修補(bǔ)裂縫。沿混凝土裂縫開鑿成槽,用聚合物水泥砂漿將其填補(bǔ)封閉的方法稱為開槽填補(bǔ)修補(bǔ)法。適用于結(jié)構(gòu)允許開槽而寬度較大但數(shù)量不多的裂縫,如墩臺混凝土的裂縫。

　　3、涂膜封閉法修補(bǔ)裂縫。在混凝土表面涂刷防水涂膜以封閉微細(xì)裂縫的修補(bǔ)方法稱涂膜封閉法,適用于寬度小于0.2mm的微細(xì)裂縫的修補(bǔ)。

　　五、結(jié)語

　　混凝土是一種由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而形成的非均質(zhì)脆性材料�；炷�土在現(xiàn)代工程建設(shè)中具有十分重要的地位�；炷�土結(jié)構(gòu)在施工和使用過程中出現(xiàn)不同程度、不同形式的裂縫,這是一個非常普遍的現(xiàn)在。所以,我們要根據(jù)混凝土不同的裂縫情況,進(jìn)行有效的預(yù)防和處理措施。來延長其的使用壽命。

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