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浅析水工混凝土裂缝的预防与处理

信息来源:hunningtu.biz  时间:2008-02-18  浏览次数:139

  摘要:本文结合理论和施工实践,分析了水工建筑物产生裂缝的几种因素,以及相应采取的预防和修补措施,以控制裂缝的出现和发展,保证建筑物和构件的安全。
  关键词:混凝土裂缝预防处理
  混凝土是一种由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而形成的非均质的多项复合脆性材料。由于混凝土施工和本身变形和约束等一系列问题,使混凝土产生裂缝,轻者使混凝土内部的钢筋材料产生腐蚀,降低钢筋混凝土结构的承载力、耐久性、使用价值等。严重的将直接威胁到人民的生命、财产安全。因此,对混凝土裂缝的控制已成为水利工程建设引起高度重视的问题之一。
  1.水工混凝土裂缝产生的因素
  按裂缝产生的原因划分有:由外荷载(包括施工和使用阶段的静荷载、动荷载)引起的裂缝;由变形(包括温度、湿度变形、不均匀沉降等)引起的裂缝;由施工操作(如制作、脱模、养护、堆放、运输、吊装等)引起的裂缝。水工建筑物产生裂缝主要因素有以下几种:
  (1)大体积混凝土水化时产生的大量水化热得不到散发,导致混凝土内外温差较大,使混凝土的形变超过极限引起裂缝。
  (2)混凝土在硬化的过程中,由于干缩引起的体积变形受到约束时产生的裂缝,这种裂缝的宽度有时会很大,甚至会贯穿整个构件。
  (3)当有约束时,混凝土热涨冷缩所产生的体积涨缩,因为受约束力的限制,在内部产生了温度应力,由于混凝土抗拉强度低,容易被温度引起的拉应力拉裂,从而产生温度裂缝。由于太阳暴晒产生裂缝也是工程中最常见的现象。
  (4)混凝土加水拌和后,水泥中的碱性物质与活性骨料中活性氧化硅等起反应,析出的胶状碱——硅胶从周围介质中吸水膨涨,体积增大三倍,从而使混凝土涨裂产生裂缝。
  (5)在炎热的大风天气,混凝土表面蒸发较过快,造成混凝土内部水化热过高,在混凝土浇筑数小时仍处于塑性状态,易产生塑性收缩裂缝。
  (6)构件超载产生的裂缝,例如:构件在超出设计的均布荷载或集中荷载作用下产生内力弯矩,出现垂直于构件纵轴的裂缝,构件在较大剪力作用下,产生斜裂缝,并向上、下延伸。
  (7)当结构的基础出现不均匀沉陷,就有可能会产生裂缝,随着沉陷的进一步发展,裂缝会进一步扩大。
  (8)当钢筋混凝土处于不利环境中,例如:侵蚀性水,由于混凝土保护层厚度有限,特别是当混凝土密实性不良,环境中的氯离子等和溶于水中的氧会使混凝土中的钢筋生锈,生成氧化铁,氧化铁的体积比原来金属的体积大的多,铁锈体积膨胀,对周围混凝土挤压,使混凝土胀裂。
  2.水工混凝土裂缝的预防措施
  (1)设计单位应该提出混凝土施工温度控制的具体要求和混凝土养护的基本要求,控制外加剂的品种和掺量,确保混凝土收缩与膨胀相抵消;按《规范》要求设置必要的变形缝。
  (2)混凝土配合比设计时,在保证混凝土具有良好工作性的情况下,应尽可能的降低混凝土的单位用水量,采用“三低(低砂率、低坍落度、低水胶比)二掺(掺高效减水剂和高性能引气剂)一高(高粉煤灰掺量)”的设计准则,生产出“高强、高韧性、中弹、低热和高极拉值”的抗裂混凝土。施工时要严格控制混凝土配合比,计量要准确,坍落度抽检工作要加强,不能流于形式。
  (3)混凝土振捣要密实,拆模后要挂草帘或铺草浇水养护保湿。新浇筑的混凝土就像刚刚出生的婴儿,需要体贴关心和爱护。混凝土的养护不仅对防止早期表面裂缝显得重要,它对混凝土后期强度的发展、混凝土的进一步成熟和耐久性等也同样重要,在过去许多工程的施工和管理中对养护的重要性没有充分的认识。
  (4)施工过程中应经常观察模板的位移和混凝土浇捣的密实情况,不能漏振,过振,且在第一次振捣后要进行第二次振捣。
  (5)配置大体积混凝土宜使用低水化热水泥,如硅酸盐水泥或普通硅酸水泥、矿渣水泥,此外可掺加膨涨剂、适量的粉煤灰等,掺粉煤灰是一项既能减少由温度应力而使大坝开裂的危险,又能提高混凝土某些性能的经济有效的措施;同时要采用塑料薄膜和草袋覆盖,以确保混凝土内外温差小于25°。根据构造要求情况配置必要的钢筋起到限裂的作用。
  (6)《规范》中要求采用新技术、新工艺、新材料和新设备。很多方面要通过原材料的选用和控制来达到设计要求。在设计时要选用碱活性小的砂石骨料,同时注意选用低碱或无碱外加剂以及选用合适的掺和料抑制碱性骨料反应。
  3、水工混凝土裂缝的三种常见修补方法
  (1)开槽法修补裂缝
  采用环氧树脂:10,聚硫橡胶:3,水泥:12.5,砂:28。首先用人工将晒干筛后的砂、水泥按比例配好搅拌均匀后,将环氧树脂聚硫橡胶也按配比拌匀。然后掺入已拌好的砂、水泥当中,再用人工继续搅拌。最后用少量的丙酮将已拌好的砂浆稀释到适中稠度(约0.4斤丙酮就可以了)。及时将已拌好的改性环氧树脂砂浆用橡胶桶装到已凿好洗净吹干后的砼凿槽内进行嵌入。从砂浆开始拌和到嵌入砼缝内,一组砂浆的整个施工过程需要30min左右完成。
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