浅谈水工涵闸混凝土结构裂缝成因及预防措施

发表时间:2020/11/5   来源:《科学与技术》2020年第19期   作者:李政倚
[导读] 现当今,随着我国经济的不断发展,水工涵闸逐渐出现了多样化的需求,

        李政倚
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        摘要:现当今,随着我国经济的不断发展,水工涵闸逐渐出现了多样化的需求,这就导致了整个建筑体系的住房结构和类型变得越来越复杂,施工难度也越来越高,给建筑施工人员施加的压力也越来越大。所以我们在平时施工的时候一定要重视裂缝问题,出现裂缝情况的时候及时分析其原因,找出最快控制裂缝产生的办法,保证施工的质量。关键词:水工涵闸;混凝土结构;裂缝成因;预防措施
        引言
        为了提高建筑质量与人们的舒适性,需要施工企业着重分析混凝土产生裂缝的主要原因水工涵闸工程混凝土一旦产生裂缝,将使水工建筑物产生渗漏,渗漏的结果,一方面在压力水作用下使裂缝逐步扩宽和发展;另一方面加速混凝土碳化。
        1水工涵闸混凝土结构
        水工涵闸混凝土结构出现裂缝的原因有以下几种:(1)建筑结构设计不合理;(2)混凝土温度变化引起的裂缝;(3)施工质量不合格;(4)超载使用。
        在实际施工的时候,如果施工不当水工涵闸就会出现“枣核形”的裂缝,裂缝一般会从混凝土的表面向混凝土的内部进行延伸,最后会变成非常大的裂缝。因为水工涵闸墩墙的位置比较窄,所以非常容易出现裂缝现象,裂缝一旦出现就非常容易影响整个墩墙,建筑浇筑的时候是最容易出现裂缝的时候,裂缝的宽度也和环境温度有着非常大的关系,越冷的时候裂缝就出现的越大。
        2水工涵闸结构混凝土裂缝成因
        2.1混凝土材料
        首先,在配制混凝土时,粗骨料中含有许多的针状岩石,加上使用的量比较多,就增加了混凝土中的空隙。如果混凝土混合物中含有过多的泥浆或细浆的粒径太大,则可能会破坏夏季施工中混凝土的凝结性。其次,在选择水泥时,使用矿渣水泥或水化热低的水泥,再加上混凝土过多的水灰配比也会导致混凝土出现裂缝。最后,在混凝土中发生诸如泌水的事件,会在极大程度上导致混凝土分布不均匀,当混凝土的完整性较低时,就会出现许多的裂缝。如果将过多的材料(如粉煤灰)等添加到混凝土中,就会严重影响混凝土的强度,从而导致裂缝的出现。
        2.2配合比失当
        水工涵闸混凝土结构种类的多样性使得混凝土材料的性能、配合比等存在着巨大的差异,在不同的建筑工程项目中,混凝土材料的配合比等具有不同的要求。即使在同一建筑工程中,不同的混凝土结构位置也存在着混凝土施工要求的不同。基于配合比对混凝土质量的重要影响,在混凝土施工中,要加强对配合比的控制,否则,一旦配合比不当,就会导致混凝土的水灰比、强度等指标不能达到工程施工的具体要求,从而降低混凝土结构的稳定性与安全性,引发混凝土裂缝的出现。
        2.3荷载引起的裂缝
        在进行水工涵闸混凝土结构设计施工的过程中,荷载也是引起裂缝的罪魁祸首。其中,在设计计算阶段易出现荷载过大问题,在对结构计算的过程中,漏算或者不计算、计算模型不合理、结构受力假设与实际受力不符等,均会导致由于荷载因素出现混凝土裂缝。另外,内力与配筋计算出现差错、结构安全系统达不到设计标准、设计断面不足、结构刚度较弱、钢筋设置数量不足或布置时出现错误等,都可能对水工涵闸混凝土结构荷载造成影响,导致其裂缝问题的发生。在施工环节中,未按照图纸设计开展作业、结构施工流程不规范;缺乏对预制结构受力特点的了解,盲目吊装、搬运;未对结构做疲劳强度试验等,也可能会因荷载能力不足而引发裂缝问题。
        3水工涵闸混凝土裂缝的控制措施
        3.1混凝土浇筑材料控制
        (1)优先使用低热和中热水泥。若需要水工大体积混凝土水化热低的水泥时,则适当提高C2S和C4AF的含量,并限制C3A和C3S的含量。


        (2)优先选用热学性能好的骨料。粗骨料占混凝土组成比例为89%以上,因此,混凝土的热学性能在很大程度上取决于粗骨料的矿物性质,优先选用热学性能好的骨料是混凝土温度控制的治本措施之一。
        (3)减少混凝土水泥用量,掺拌外加剂。在混凝土中掺混合料,如粉煤灰在我国己有广泛的应用。在混凝土中掺用粉煤后,降低了混凝土的早期强度和极限拉伸值,但混凝土发热量降低了。根据工程结构性能的要求和建筑物所处的环境条件,选择适当的外加剂,也是减少水泥用量和降低混凝土水化热的重要措施之一。
        3.2改进结构布置
        水利工程的混凝土浇筑体积和端面尺寸一般较大,很难一次浇筑到位,混凝土结构的合理分缝和分块浇筑可以缩短施工周期,减小底板对墩墙的约束,保证混凝土浇筑质量,避免混凝土开裂。施工对象结构的合理性能够有效避免混凝土结构出现应力集中现象,水利工程涵闸的施工设计中,可以设置贴脚来避免出现应力集中。
        如施工场地基岩较为坚硬,混凝土底板很容易出现裂缝,解决方法是可以在基岩与混凝土底板之间铺设一层塑形结构过渡层,过渡层材料强度介于两者之间,塑性混凝土就是很好的过度层材料。
        3.3降低混凝土的温度
        在进行混凝土结构施工的时候,应当尽可能的降低混凝土的温度,从而加快混凝土散热速度,防止因混凝土温度过高而导致的裂缝现象发生。降低混凝土温度的方法主要有以下几种:在混凝土拌和水选择的时候,应当选用温度较低的水来进行混凝土调配;对骨料进行预冷处理;混凝土搅拌完成后的运输阶段,应当做好一系列的防护措施,防止混凝土在运输过程中吸收到热量;在混凝土搅拌过程中加入适量的冰屑,从而达到预冷混凝土的目的,使混凝土温度得到有效的降低。
        3.4控制混凝土浇筑的时间
        在进行混凝土浇筑的时候需要注意不要选择在高温季节下进行操作。因为混凝土在凝固的时候需要向外界散发热量,如果在高温季节的时候进行浇筑内部的热量很难散发出去,影响整个混凝土的降温,严重的时候还会影响凝固的效果,这个时候也会出现裂缝,所以在浇筑的时候一定要避开高温季节浇筑。
        3.5控制混凝土浇筑施工
        进行混凝土浇筑施工时,需要检查注入混凝土的高度,并在初始下入混凝土前完成上部混凝土的注入,这样可以有效减少冷缝的形成并改善浇注质量。此外,必须对混凝土进行均匀旋转,以防止旋转过程中因不均匀运动而导致固体分离。如果中断需要一个中间点,那么有必要在注入混凝土之前继续预防,以达到完成的效果。在合适的温度下进行施工,可以减少温度造成的影响。当天气较为炎热时,可以适当洒水,做好降温和防晒的工作,控制散热材料的温度并减少混凝土的裂纹。
        3.6施加钢筋预压应力
        混凝土的抗拉能力非常弱,因此需要采用钢筋来代替混凝土承受拉力。不过混凝土的极限拉应变也非常小,每米只能拉伸0.1到0.15毫米,在拉伸的话就会导致裂缝现象的发生。要想使钢筋混凝土结构在实际运行阶段不出现开裂问题,那么钢筋的拉应力应当在20到30MPa之间;如果允许裂缝宽度在0.2到0.25毫米以内的开裂,那么钢筋的拉应力应当在150到250MPa左右。
        结语
        在水工薄壁结构混凝土工程里面最重要的一个工程就是水工涵闸,水工涵闸混凝土结构浇筑工程是一个非常复杂的工程。但是如果在施工的时候不仔细注意就非常出现裂缝现象。在未来技术更加发达的时候还可以使用计算机技术来制定一些科学、合理的预防出现裂缝的措施,让防裂技术的道路越走越长。
        参考文献
        [1]吉顺文,朱岳明等.平原地区水工混凝土裂缝成因与防裂研究[J].三峡大学学报(自然科学版),2009.4.
        [2]刘金培.水工混凝土裂缝的处理[J].中国水利,2009.2.
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