水工建筑混凝土裂缝产生的因素与加固措施.pdf

水工建筑混凝土裂缝产生的因素与加固措施 钱 秋 生 ( 陇县段家峡水库灌溉管理处 陕西 陇县7 2 1 2 0 0 ) 摘要 硬化成型的混凝土不可避免地存在较多的气穴、 微孔隙以及裂缝， 而这些带有不同程度裂缝的 混凝土建筑会在_T - 程完工后加剧其内部钢筋的腐蚀，进而降低混凝土的承载能力以及持久性， 严重的还将威胁生命、 财产安全。文章从多年的实践出发， 深入地总结 了水_T - 建筑混凝土裂缝产 生的问题， 然后针对性地给出加固的方法， 并提出了避免此类问题的一系列方案。 关键词 水工建筑； 混凝土； 裂缝； 加固 中图分类号： T V 3 3 文献标识码 ： B 陇县段家峡水库灌区水库及渠道部分 水工混凝土建筑 ，在运行近五十年后 了出 现了严重的裂缝问题 ，以至渠系渗漏损失 大 ， 严重地影 响了灌 区的灌溉。混凝 土是一 种非均质脆性材料， 通常是由水泥 、 骨料以 及其他外加材料混合而成 ，裂缝 的存 在不 仅降低 了建筑物 的稳定性 、整 体性 、安全 性 ，而且还会进一步的引发其他 问题 的产 生 。因此研究水_T建筑混凝土裂缝 的产生 原 因以及提 出建设性 的建议有 一定 的现实 意义。 1水工建筑物混凝土裂缝种类 裂缝作为水T混凝土中最为常见的病 害之 一 ， 主要 是 由以下因素 引起的 ： 温度 、 载荷 、 地基的变形 、 钢筋 的锈蚀 、 收缩、 冻 胀、 化学腐蚀以及水泥水化热温升、 混凝土 质量差等。裂缝的存在致使大量的珍贵水 资源浪费，使得本该就缺水的灌区更是出 现了“ 水 中旱 ” 。 1 1 超载裂缝 超载负荷主要是后期的使用中由于不 正规 的使用 所导致 的受 力不均 以及变形而 产生的裂缝。这种裂缝一般产生于受力力 矩最 大的地 段 ， 裂缝 的形成呈现条状 ， 而且 收缩不均匀 ， 没有固定 的延伸方向。这种情 况可以通过人为的控制 ，例如避免不 适当 的施 工荷载来避免 。 1 2收缩裂缝 收缩裂缝的产生主要是外部气温的作 度准确 ， 坡面平顺。 4 2施_T方案制定 临时道路修建：根据王家沟水库实际 地形，结合部分土料需要从大坝右肩外一 料场取土 ，下坝临时主道路确定在 大坝右 肩 ， 料场和 主道相连 ， 一方面可 以缩 短运土 距离 ，另一方面可 以充分利用大坝 右肩土 崖高差较低， 台阶状地形 ， 道路修建土方挖 运量较少， 坡比及路面宽度好控制。 考虑到 施丁机械动力和外形尺寸 ，坡 比控 制在竖 直 角 3 O 。以下 ， 路面宽度不窄 于 3 5 m。对 于 施 T 现场 运 输 机 械 行 走 路 线 ，采 用 6 5 2 0 m平 台以下坡面运土 ，利用下坝主道 和坝后修建道路 ，有利于从料场 和溢 洪道 下段取土 ； 6 5 2 0 m平 台以上至 6 6 2 0 m坡面 范围，由大坝右肩料场和溢洪道上段提供 料源 ，载重车从料场经过施 _T道路 沿坝轴 线方 向从西 向东给现场运料 。上述 布置从 工程施T费用和运输安全方面看可行。 土料处理 ： 为了保证土料 含水量 、 颗粒 级配等合乎设计要求，需要清除土料中夹 杂的石块、 树枝和腐殖土， 上坝前须测定土 料含水量 。若含水量过大 ， 采用摊料 、 机械 翻料等方法依靠好天气进行晾晒。遇有雨 雪天气， 还需对拌好的土料进行覆盖， 确保 土料含水量符合设计要求 。 测量放线：需事先在施T现场定好高 程及限位控制桩 ，这些桩位应设置在 能够 长期保存、 机械设备碰不到、 又便于引测的 地方， 根据现场情况， 应从背水坡坡脚沿坡 面每垂直高4 m左右设置水准点。 从已有水 准点以闭合法准确引测高程到现场临时水 准点， 考虑到施T现场实际情况， 在填土区 左右侧事先 按照设 计坡 比定好坡 比桩 ， 坡 比桩上的高程比设计高程统一抬高 5 0 e ra， 以保 证坡 比线不被施T土料掩埋 ，也便 于 对坡比线进行检查校核。 具体施T时， 从右 向左需拴四排坡比线，在坡比线上挂至少 两排水平线， 形成网格状， 便于控制填土坡 比及 高程 。对于 6 5 2 0 0 m平 台和 6 6 2 0 0 m 平台， 需提前在坡面左右侧地势较高 ， 能够 通视的地方定好内外边线，并将平台高程 弓 l 测到边线桩上，以减少施丁时机械等多 种因素的影响 。 原坡面清基：为了确保新土与原坡面 衔接紧密， 需对坝体原坡面的杂草 、 腐殖土 的进 行清理 。采用机械施_T方法 ， 清理厚度 大于 4 0 c m，要 清 理到原坡 面 坚实 的土 层 上， 清理后的基面用装载机刨毛， 增大结合 面。 清理的所有废弃土全部运出施工现场， 确保施 _丁质量 。 土层压实 ：从大坝新修反滤体 砂石面 起 ，采用 自卸汽车运土 、推土机平 土的方 法， 每层铺土厚度不超过 4 0 e m。推土机平 土后 ，由人工根据预先测设在 四周 木桩上 的厚度线 ， 拴成网格 ， 修整铺土厚度， 清理 树枝、 石块等杂质 ， 符合要求后 ， 由 1 5 T自 振压路机从里 向外分 四遍进行碾压 。对于 机械无 法到达 的死角 由蛙 式夯进 行夯实 ， 压实后现场化验员按照取样技术要求取 样 ， 并现场测定干容重 ， 达到设计要求 后继 续施_T， 否则需要分析原因予以解决， 后续 工序才能进行。 在新土料上坝前， 为了保证 层与层之间粘接紧密 ，采用装载机在 压实 后土层上刨毛的办法予以解决。在压实过 程中 ， 测量员随时检查坡 比， 压实三层 后挂 线检查，如若跑线立即组织机械及人力进 行修正 ， 以防发生累积误差 ， 造成质量 事故 和返丁事件 。 施丁 中要加强组织管理 ， 增强 施 工人员丁作责任心 ，加强T地照 明和安 全措施， 采用昼夜不间断施_T， 以加快施T 进度和发挥机械施丁效益高的优势。 5结语 王家沟水库大坝背水坡加宽培厚T程 采用以大型机械为主 、人T为辅 的施 丁方 案 ，对于地形复杂 、路面坡度大 的水 利T 程， 充分发挥了大型机械在施T中进度快 、 效率高的特点， 保证了施T质量。由于采用 合理的土料凋配和合理 、 周密的 1 _= 期计 划 ， 提高了lT作效率，有效降低了本次工程的 成本且提高了经济效益。陕西 水利 ( 责任编辑 ： 黄灵芝 ) e o o C f _ j 引起 的水泥 的水化热 。其裂缝的形状 一般 为规则 的条状 ， 没有 明显 的交叉 ， 并且 多发于 结构的变截面。由于在水T建设混凝土中， 大 体积的混凝土的柱子以及梁板多为变截面 ， 因此常受此问题的困扰 ， 危害很大 。陇县段家 峡水库灌区的两条主干渠1 = 程破损、 渗漏 、 滑 塌 的问题的出现就是 由于断面收缩产生 的裂 缝而导致 的， 致使输水能力降低 。 1 - 3温度裂缝 温度 裂缝 的特点为 ：裂缝 的走 向没有 一 定 的规 律 ，f H 现大面积裂缝 时甚至是纵横 交 错 。当出现在梁板类 尺寸较大 的结构时 ， 裂缝 的走向一般平行于较 短的边 ；贯穿性 的或者 是 深入性 的温度 裂缝 的走 向一 般沿着 短边 ， 而在长边方 向I J 观分段 ，并且是两边稀 疏中 间稠密 。这种裂缝一般多发 于温度变化较大 ， 特 别是大面积 的混 凝土表面 。产生 的裂 缝的 缝 隙宽度不宜 ， 基本上取决于温度 ， 随着热胀 冷缩 的效应呈现 出冬天窄 、 夏天宽的规律 。这 种成因的裂缝会导致钢筋的锈蚀使得混凝土 碳 化 ， 致使抗渗 力 、 抗疲劳能力 以及抗动能力 降低。 1 4沉 降裂缝 沉降裂缝的产生 主要 是 由于 混凝土构件 的差异 以及地 基的差异而引起 的剪应力超过 所能承受 的最 大值而 出现 的裂缝 现象 。陇县 段家 峡水 库 由于 T程 建设 各 个 时期 的 标准 不一 渠道 的 比降 和断 面各 段 不同 ， 也 就 自 然 的极 易 引起 因地 基 、断 面 的处 理不 一致 所造 成 的沉 降 裂缝 。这种 裂 缝一 般 与地 面 垂直 ， 其 宽度受到其他 因素的影响 ， 一般 与沉 降的强 度成正 比。这种 裂缝 成因造成 的危害 最大 ， 一般很难后期修 复 ， 因此在设计之 初要 充分 地考虑此 问题 ，并在施 丁中加强 相应的 巡视 与观测 。 2混凝土裂缝加固方法 所述 的加固 手法都是基于在调查后确认 裂缝 问题 不 会影 响 承载 力 的前 提 下才 可进 行。通 常使用到的裂缝加固措施有 ： 粘贴加 固 法 、 嗣套加 阎法 、 钢箍加 固法 、 注入法 、 充填 法 以及表面修 复法。 2 1 粘贴加 固法 使用此方 法之 前要将钢材 的表面 以及 混 凝土的表面清理干净，使用改性的环氧树脂 牯结 刹 ，将型钢或者钢 板与混凝土连 为一 体 ， 控制粘结的厚度为 3 m m左右。 2 2围套加固法 此 方法 是通过在结构 的外 面加 固外 钢筋 混凝 土同套 ， 以达到 提高承载力 、 加大 截面与 钢筋的 目的 。当出现的裂缝较为严重 ， 并且在 周围尺寸条件允许 的情况下 ， 可将裂缝 钢筋的 保护层凿掉， 加固一层钢丝网。比较大型的设 施基础 一般采用加 固钢板箍带的方式。 2 _ 3钢箍加 固法 钢箍加 固法是针对裂缝的宽度 、 深度或者 出现的部位影 响到了结构的安全性 时进行的 结构加固法 。通过在结构裂缝 的周围加 u形 的钢套箍 或者螺栓 ， 以达到防止裂缝进一步恶 化以及加强承载力及刚度的目的。注意施_T 中应保证使用 的钢套 箍与混凝土 的表面要 紧 紧地贴在一起 ， 使其成为一体。 2 4注入法 注入法是处理宽度较窄而且较深的裂缝 的有效 手段 。其原料是粘度较低的环 氧树脂 ， 通过一根注入 管以及 电动泵 ，将原 料注入裂 缝。具体的施 _T中必须将裂缝的其 他部位堵 住 ， 如果在经过检测发现此裂缝已经影 响到了 结构的安全， 此时可以考虑钢箍加固法以及围 套加固法等。 2 5充填法 当出现的裂缝较宽 、 浅时 ， 可采取充填法 。 其材料 为树脂 砂浆 、 沥青或者水 泥砂浆 ， 将裂 缝凿成 V字形 或者 凹槽 的形式 ，然后将原料 填充进去。 2 6表面修复法 此方法 主要适 用于裂缝 不是较为 明显或 者较窄的情况， 其目的是保证工程的外观以及 提高耐久性。使用的修复材料主要是环氧类 树脂薄膜或者玻璃布 ， 将其沿着混凝土裂缝的 表明进行铺设 即可。 3预防混凝土裂缝的方法 3 1 设计方 面 设计环 节作 为防 裂缝的第 一环节 ， 应该 着重考虑易 于产生裂缝的部位 ，例 如高低跨 处 、 浅基 与深 基 ， 同时针对 可能 发生结构问题 以及地基不均匀沉降的薄弱环节 ，在设计予 以避免。例如在构件方面可以根据配筋的选 配 、 构件截面的设计同时又不失方便的条件 下将 钢筋 的直径 以及间距 设计 的尽量 小 ， 以 减轻 开裂。 3 2施T方案与预防方面 施 T方 案要确定一定 的浇筑量 、浇筑时 间 、 构造 、 位置 以及施 T缝间距及振捣 等。施 T缝的分割处最好设在剪应力及弯应力较小 或者变截面处。同时当天气炎热时要对材料 适当的降温 ， 以达到混凝土的入模温度 。 3 - 3 施 工质 量方面 施T阶段不规范所产生裂缝的可能性 高， 施T中应该 注意 以下 问题来避免裂缝的产生 ： 适 当的水灰 比 、 混凝 土配合 比、 模 板的安装位 置 、 钢筋的成型 、 材料 表面的清理 、 浇筑 以及振 捣操作等。 3 4养护方面 养护作 为施工 的最后 阶段 ，其主要 的 目 的是让 昆 凝土降温的过程缩小温差，以达到 减小应 力的 目的。施 中采 用喷水作 为养护 方法， 但这只适用于小体积的混凝土； 当混凝 土 的体 积较 大时为 了避免 温差造 成裂 缝 ， 可 以采取晚拆模 ， 在拆模后尽快地覆盖以及回 填。 养护期的确定要根据混凝土的强度变化， 相应的延长 时间可以得到较好 的效 果。 4结语 陇县段家峡水库灌区作为一座以防洪 、 灌 溉为主 ， 兼 发电 、 养殖等综合利用 的中型水利 工程 ， 惠及 8个 乡镇 ， 6 0个 自然村 ， 灌区总人 口 8 9 3万人。因此其工程质量严重地影 响着 灌区人民的生活 、 生产 。针对近年来灌区出现 的一系列质量问题及具体 的成 因， 采取行之有 效 的加 固措施 是保 障人 民利益 的重要 T作 。 水 建筑混凝土施T 中要 以预 防为主 ， 加强设 计施工阶段的监察工作 ， 尽量避免结构裂缝并 减少 裂缝的数量 、 宽度及 长度 ， 以保证 1 二 程的 高效 、 持久 、 安全。陕 西水 利 参考文献 1 孙志恒 ， 鲁一辉水工混凝 土建筑物 的检 测、评估与缺陷修补工程应用 北京：中国水 利 水 电 出版 社 2 0 0 4 【 2 】 鲁一辉， 孙志恒水工混凝土建筑物病害 评估 与修补 文集【 M 北京 ： 中国水利水 电出 版 社 7 10 3 【 3 13 彭圣洁建筑工程施 工组织设计 实例 应用 手册 北京 ： 中国建筑工业出版社2 0 0 0 【4 】 覃维祖结构工程材料 MI 北京： 清华大 学出版社 ， 2 0 0 6 5 中爱琴水 泥与水泥混凝 iI M1 北京 ： 人 民交通 出版社 ， 2 0 0 7 ( 责任 编辑 ： 黄灵芝 )