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【摘 要】 水利工程施工中,混凝土或构件中常遇见的裂缝有多种多样,对工程质量具有不同程度的危害。混凝土开裂会影响混凝土的承载力、耐久性和使用寿命,甚至会威胁着人们的生命和财产安全。本文主要对水利施工中砼裂缝产生的原因及防治进行了分析探讨。
【关键词】 水利工程;混凝土裂缝;原因;防治
引言:
在水利工程施工中,最为明显的一种病害就是混凝土裂缝,导致裂缝发生的原因有很多,最终造成的危害程度也不尽相同,假如实际中未及时有效的制定相应的措施对存在的病害进行充分有效处理,那么,一定程度上会导致其他病害的发生或者发展,这将严重的影响到了水利工程的耐久性,因此,必须加强重视混凝土裂缝,制定有效的措施予以解决。
一、水利工程中混凝土裂缝的危害
1、混凝土裂缝的存在,会破坏整体水利建筑结构的整体性。
由于混凝土是其主要的构成部分,承担着塑造整个建筑的主要压力。一旦有裂缝产生,就会使整体结构受力不均,产生变形。严重地会使结构开裂、甚至造成整体坍塌,给水利设施的运行带来不确定性。
2、混凝土的裂缝一旦产生,由于受力的庞大,很容易逐渐扩展变大,加重对建筑整体的损害。而在水利设施中,其危险之所以更高,是因为裂缝会导致水的渗入,使混凝土的碱度降低。作为混凝土支架的钢筋,其纯化膜就会遭受破坏。当水和空气同时期渗入,钢筋就会被锈蚀,整体混凝土的框架就会从内部开始衰弱,变成外强中干的建筑。钢筋这“骨头”一旦疏松,水利设施的使用寿命就必然大大减少。
3、裂缝会使混凝土中一系列的化学变化成为可能。混凝土裂缝的存在,导致水泥水化物中游离的氢氧化钙[Ca(OH)2]吸收软土中的水和土孔隙中的二氧化碳,相互作用形成碳酸钙,这就是常说的混凝土碳化。而混凝土碳化,又被称为混凝土的癌症,足见其危害之大。混凝土这个基础一旦从内部开始崩坏,整个水利设施就会面临危机。
二、水利施工中可能出现的混凝土裂缝类型及其产生原因
1、温度裂缝
由温差导致的混凝土裂缝可以称为温度裂缝。顾名思义,温度裂缝是一种由于水泥水化热引起混凝土表面与混凝土内部温度出现差异过大而导致的裂缝。在正负温度交替作用下,位于混凝土微孔中的水在温度的作用下,会出现两种变化:(1)位于混凝土微孔中的水凝结为冰,体积发生膨胀,对混凝土产生一种冻胀应力;(2)位于混凝土微孔中的水其温度会过低,温度过冷的水会对混凝土产生一种渗透压力。冻胀压力与渗透压力共同作用于混凝土,当这两种作用力的强度超出混凝土所能承受的抗压强度时,混凝土就会因为承受不住这两种作用力而产生裂缝。由于混凝土表面与混凝土内部的温差所产生的混凝土裂缝具有不同的表现形式,主要有深度裂缝、表面裂缝以及贯穿裂缝。
2、干缩裂缝
混凝土在凝固的过程中,会逐渐散热和蒸发,这是引起混凝土体积收缩的主要原因,尤其是一些大体积的混凝土。如果混凝土在收缩时受到外界环境的约束,就会自然的形成收缩应力,当这种应力超出当时混凝土极限抗拉强度时,混凝土就会产生裂缝。裂缝的存在直接导致混凝土抗拉性能的降低,裂缝也会引导有害物质进入混凝土内部,造成钢筋锈蚀,甚至混凝土结构破坏。对于水库蓄水发电和灌溉来说,挡水混凝土结构的裂缝会直接引起渗漏,如果渗漏量达到一定程度,就直接危及工程的蓄水能力。对于混凝土重力坝来说,如果裂缝达到一定贯穿深度和宽度,会引起坝体扬压力的急剧增长,削弱坝体的抗滑能力,对结构抗震非常不利,甚至会对整个坝体的结构稳定和安全造成威胁。
3、沉陷裂缝
产生沉陷裂缝的主要原因是由于结构地基土质不匀、松软或回填土不实、浸水,造成了不均匀沉降。而模板刚度不够、模板支撑间距过大等因素也可导致沉陷裂缝,尤其是在冬季。支撑于冻土层之上的模板在冻土层解冻后,受力的改变就会导致不均匀沉降,裂缝也就由此产生。沉陷裂缝大多具备深进或贯穿性,其裂缝走向不定,多与沉陷情况有关。较小的裂缝或与地面垂直,或与地面呈30°~45°角方向扩展;较大的沉陷裂缝则有一定的错位,裂缝宽度往往与沉降量成正比。但沉陷裂缝有其特点,就是一旦形成,变化会局限在一定程度上。在地基稳定下来后,其状态就基本保持不变。
4、安定性裂缝
安定性裂缝主要是龟裂,通常是因为混凝土的质量不合格引起的。另外,钢筋因为外界的腐蚀也会引起混凝土裂缝。
三、水利施工中混凝土裂缝的防治措施
1、要严格控制施工所用混凝土质量
1.1材料质量
水泥是构成混凝土的主要材料,水泥具有早期强度较高、抗裂性较差的特性。在水化的过程中,它会释放出一定的热量,必须对这些热量加以控制。当这些热量聚集在混凝土的内部时,混凝土内部温度逐渐升高,内外温差不断增加,就会最终形成温度裂缝。所以,要选用优质的水泥,要选择水化热较低、强度等级与混凝土强度等级一致的那一类,不选择硬性水泥或者强度过高的水泥。尽量选择细度较差的水泥作为原材料,提高混凝土的抗裂性能。同时,对砂石的质量也要严格保证。选用的砂料含泥量应不超过1%。级配好、粒径大、强度高的优质骨料能使混凝土表面积较小,降低空隙率,减少水泥的用量。从而使混凝土内部的水化热得到降低,避免了混凝土裂缝的形成。
1.2配合比例
采用混凝土原料进行试拌,通过试验寻求最佳的配合比例,要求是尽量降低水泥的用量。在配制混凝土时,可适当掺加I级粉煤灰,同时注意合理控制水胶比,选择二级骨料。另外,添加适量的粉煤灰有利于减少收缩,缓解温差,增强混凝土的抗腐蚀性,提高混凝土的和易性。在进行混凝土施工前,都有专门的试验室按设计要求对混凝土的配比进行试验。合格后由监理审查后才进行挂牌,并按规定要求制作混凝土试块。试验取得了很好的成效,保证了整个混凝土的质量,从而达到减少出现混凝土裂缝的目的。
2、温度裂缝的防治措施
温度裂缝的防治措施主要就是要控制好温度,避免温差过大。具体说来要做到以下几点:
2.1尽量减少混凝土本身的发热量
混凝土发热主要是由于水泥发热所引起的,因此,要减少混凝土本省的发热量,一方面,要选取发热量比较少的水泥,另一方面,要尽量减少混凝土中水泥的比重。以应力场为依据对施工部进行划分,不同的区域要采用不用强度的混凝土。重新调整骨料级配,选择骨料粒径较大的材料。掺入粉煤灰,并采用高效减水剂,一方面减少水泥用量,另一方面保证混凝土的强度。
2.2尽量加快混凝土的散热
进行混凝土浇筑时,要采用薄层浇筑的方法从而增大混凝土的散热面积。尽可能的在合理范围内延长间歇时间。但是如果高温季节采取了预先冷却的浇筑方法时,可以不采用薄层浇筑的方式改用厚块浇筑。在混凝土内部要预先埋好水管以保证能够通水冷却加快混凝土的散热。
3、干缩裂缝的预防措施
首先是要选择合适的材料,一般选用干缩值较小、强度好的硅酸盐或普通硅酸盐水泥。严格控制水灰比例,掺加高效减水剂来增加混凝土的强度,减少水和水泥的分量。在浇注混凝土之前,将基层和模板浇水,使其均匀湿透。要及时在混凝土的表面覆盖一层薄膜,保证混凝土的湿度,或者在混凝土表面喷洒养护剂等进行养护。如果在高温和大风天气施工的话,最好设置防风和遮阳的设施来保护混凝土结构。模板的拆除要控制在一定的时间以内,还要注意拆模的先后顺序。
四、结束语
水利工程是国家的基础性工程。在水利工程的施工过程中经常会出现混凝土裂缝的现象,它不仅会减少钢筋混凝土的使用寿命,还会降低其耐用性以及承载能力,严重影响到水利工程的质量。必须要高度重视这一问题,进一步研究水利施工中的混凝土裂缝产生的原因以及其防治措施,以期推动水利工程业的发展。
参考文献:
[1]王伟.水利施工中混凝土裂缝的成因与防治措施[J].中国新技术新产品,2012(4).
[2]于洪涛.水利工程施工中混凝土裂缝产生的原因分析及防治措施[J].内蒙古水利,2013(1).
[3]刘继磊.浅议水利施工中混凝土裂缝的防治措施[J].学术园地,2012(8)
【关键词】 水利工程;混凝土裂缝;原因;防治
引言:
在水利工程施工中,最为明显的一种病害就是混凝土裂缝,导致裂缝发生的原因有很多,最终造成的危害程度也不尽相同,假如实际中未及时有效的制定相应的措施对存在的病害进行充分有效处理,那么,一定程度上会导致其他病害的发生或者发展,这将严重的影响到了水利工程的耐久性,因此,必须加强重视混凝土裂缝,制定有效的措施予以解决。
一、水利工程中混凝土裂缝的危害
1、混凝土裂缝的存在,会破坏整体水利建筑结构的整体性。
由于混凝土是其主要的构成部分,承担着塑造整个建筑的主要压力。一旦有裂缝产生,就会使整体结构受力不均,产生变形。严重地会使结构开裂、甚至造成整体坍塌,给水利设施的运行带来不确定性。
2、混凝土的裂缝一旦产生,由于受力的庞大,很容易逐渐扩展变大,加重对建筑整体的损害。而在水利设施中,其危险之所以更高,是因为裂缝会导致水的渗入,使混凝土的碱度降低。作为混凝土支架的钢筋,其纯化膜就会遭受破坏。当水和空气同时期渗入,钢筋就会被锈蚀,整体混凝土的框架就会从内部开始衰弱,变成外强中干的建筑。钢筋这“骨头”一旦疏松,水利设施的使用寿命就必然大大减少。
3、裂缝会使混凝土中一系列的化学变化成为可能。混凝土裂缝的存在,导致水泥水化物中游离的氢氧化钙[Ca(OH)2]吸收软土中的水和土孔隙中的二氧化碳,相互作用形成碳酸钙,这就是常说的混凝土碳化。而混凝土碳化,又被称为混凝土的癌症,足见其危害之大。混凝土这个基础一旦从内部开始崩坏,整个水利设施就会面临危机。
二、水利施工中可能出现的混凝土裂缝类型及其产生原因
1、温度裂缝
由温差导致的混凝土裂缝可以称为温度裂缝。顾名思义,温度裂缝是一种由于水泥水化热引起混凝土表面与混凝土内部温度出现差异过大而导致的裂缝。在正负温度交替作用下,位于混凝土微孔中的水在温度的作用下,会出现两种变化:(1)位于混凝土微孔中的水凝结为冰,体积发生膨胀,对混凝土产生一种冻胀应力;(2)位于混凝土微孔中的水其温度会过低,温度过冷的水会对混凝土产生一种渗透压力。冻胀压力与渗透压力共同作用于混凝土,当这两种作用力的强度超出混凝土所能承受的抗压强度时,混凝土就会因为承受不住这两种作用力而产生裂缝。由于混凝土表面与混凝土内部的温差所产生的混凝土裂缝具有不同的表现形式,主要有深度裂缝、表面裂缝以及贯穿裂缝。
2、干缩裂缝
混凝土在凝固的过程中,会逐渐散热和蒸发,这是引起混凝土体积收缩的主要原因,尤其是一些大体积的混凝土。如果混凝土在收缩时受到外界环境的约束,就会自然的形成收缩应力,当这种应力超出当时混凝土极限抗拉强度时,混凝土就会产生裂缝。裂缝的存在直接导致混凝土抗拉性能的降低,裂缝也会引导有害物质进入混凝土内部,造成钢筋锈蚀,甚至混凝土结构破坏。对于水库蓄水发电和灌溉来说,挡水混凝土结构的裂缝会直接引起渗漏,如果渗漏量达到一定程度,就直接危及工程的蓄水能力。对于混凝土重力坝来说,如果裂缝达到一定贯穿深度和宽度,会引起坝体扬压力的急剧增长,削弱坝体的抗滑能力,对结构抗震非常不利,甚至会对整个坝体的结构稳定和安全造成威胁。
3、沉陷裂缝
产生沉陷裂缝的主要原因是由于结构地基土质不匀、松软或回填土不实、浸水,造成了不均匀沉降。而模板刚度不够、模板支撑间距过大等因素也可导致沉陷裂缝,尤其是在冬季。支撑于冻土层之上的模板在冻土层解冻后,受力的改变就会导致不均匀沉降,裂缝也就由此产生。沉陷裂缝大多具备深进或贯穿性,其裂缝走向不定,多与沉陷情况有关。较小的裂缝或与地面垂直,或与地面呈30°~45°角方向扩展;较大的沉陷裂缝则有一定的错位,裂缝宽度往往与沉降量成正比。但沉陷裂缝有其特点,就是一旦形成,变化会局限在一定程度上。在地基稳定下来后,其状态就基本保持不变。
4、安定性裂缝
安定性裂缝主要是龟裂,通常是因为混凝土的质量不合格引起的。另外,钢筋因为外界的腐蚀也会引起混凝土裂缝。
三、水利施工中混凝土裂缝的防治措施
1、要严格控制施工所用混凝土质量
1.1材料质量
水泥是构成混凝土的主要材料,水泥具有早期强度较高、抗裂性较差的特性。在水化的过程中,它会释放出一定的热量,必须对这些热量加以控制。当这些热量聚集在混凝土的内部时,混凝土内部温度逐渐升高,内外温差不断增加,就会最终形成温度裂缝。所以,要选用优质的水泥,要选择水化热较低、强度等级与混凝土强度等级一致的那一类,不选择硬性水泥或者强度过高的水泥。尽量选择细度较差的水泥作为原材料,提高混凝土的抗裂性能。同时,对砂石的质量也要严格保证。选用的砂料含泥量应不超过1%。级配好、粒径大、强度高的优质骨料能使混凝土表面积较小,降低空隙率,减少水泥的用量。从而使混凝土内部的水化热得到降低,避免了混凝土裂缝的形成。
1.2配合比例
采用混凝土原料进行试拌,通过试验寻求最佳的配合比例,要求是尽量降低水泥的用量。在配制混凝土时,可适当掺加I级粉煤灰,同时注意合理控制水胶比,选择二级骨料。另外,添加适量的粉煤灰有利于减少收缩,缓解温差,增强混凝土的抗腐蚀性,提高混凝土的和易性。在进行混凝土施工前,都有专门的试验室按设计要求对混凝土的配比进行试验。合格后由监理审查后才进行挂牌,并按规定要求制作混凝土试块。试验取得了很好的成效,保证了整个混凝土的质量,从而达到减少出现混凝土裂缝的目的。
2、温度裂缝的防治措施
温度裂缝的防治措施主要就是要控制好温度,避免温差过大。具体说来要做到以下几点:
2.1尽量减少混凝土本身的发热量
混凝土发热主要是由于水泥发热所引起的,因此,要减少混凝土本省的发热量,一方面,要选取发热量比较少的水泥,另一方面,要尽量减少混凝土中水泥的比重。以应力场为依据对施工部进行划分,不同的区域要采用不用强度的混凝土。重新调整骨料级配,选择骨料粒径较大的材料。掺入粉煤灰,并采用高效减水剂,一方面减少水泥用量,另一方面保证混凝土的强度。
2.2尽量加快混凝土的散热
进行混凝土浇筑时,要采用薄层浇筑的方法从而增大混凝土的散热面积。尽可能的在合理范围内延长间歇时间。但是如果高温季节采取了预先冷却的浇筑方法时,可以不采用薄层浇筑的方式改用厚块浇筑。在混凝土内部要预先埋好水管以保证能够通水冷却加快混凝土的散热。
3、干缩裂缝的预防措施
首先是要选择合适的材料,一般选用干缩值较小、强度好的硅酸盐或普通硅酸盐水泥。严格控制水灰比例,掺加高效减水剂来增加混凝土的强度,减少水和水泥的分量。在浇注混凝土之前,将基层和模板浇水,使其均匀湿透。要及时在混凝土的表面覆盖一层薄膜,保证混凝土的湿度,或者在混凝土表面喷洒养护剂等进行养护。如果在高温和大风天气施工的话,最好设置防风和遮阳的设施来保护混凝土结构。模板的拆除要控制在一定的时间以内,还要注意拆模的先后顺序。
四、结束语
水利工程是国家的基础性工程。在水利工程的施工过程中经常会出现混凝土裂缝的现象,它不仅会减少钢筋混凝土的使用寿命,还会降低其耐用性以及承载能力,严重影响到水利工程的质量。必须要高度重视这一问题,进一步研究水利施工中的混凝土裂缝产生的原因以及其防治措施,以期推动水利工程业的发展。
参考文献:
[1]王伟.水利施工中混凝土裂缝的成因与防治措施[J].中国新技术新产品,2012(4).
[2]于洪涛.水利工程施工中混凝土裂缝产生的原因分析及防治措施[J].内蒙古水利,2013(1).
[3]刘继磊.浅议水利施工中混凝土裂缝的防治措施[J].学术园地,2012(8)