水利工程混凝土施工裂缝的解决措施.pdf

1 4 2 内 蒙 古 水 利 2 0 1 0年第 6期( 总第 1 3 0期) 【 混 凝 土 施 工 】 水利工程混凝 土施工裂缝 的解决措施 毛 仲 福 ( 仙游县水利局 ， 福建 仙游 3 5 1 2 0 0 ) ( 摘要 系统地讲述 了水 工混凝土裂缝 的种类 、 出现 原因及施工过程中应 采取 的预 防措 施和 出现裂缝后应采取 的处 理措施 ， 具有一定的实用价值。 关键词 水工； 混凝 土； 裂缝 ； 预 防； 处理 中图分类号： T V 5 4 3 6 文章标识码 ： A 文章编号 ： 1 0 0 9 0 0 8 8 ( 2 0 1 0 ) 0 6 0 1 4 2 0 2 0概 述 水工混凝土是 由多种脆性材料组成 的非均匀材 料 ， 具有 较 高的抗压性和良好的耐久性， 同时也存在抗拉强度低、 抗变形 能力差 、 易开裂等 显著 特征。由于混凝 土施工和本 身变形 、 外 力约束等一系列原因， 硬化成型的混凝土中存 在着 众多 的微空 隙、 气穴和微裂缝， 即微观裂缝， 这些微裂缝用肉眼观察不到， 其宽度约为0 0 5 m m以下。微观裂缝主要有 3种： 裂缝， 即 沿着 骨料周 围发现 的骨料 与水泥 面粘结面上 的裂 缝。水 泥 石裂缝 ， 即分布于骨料之间的水泥浆 巾的水泥面裂缝 。骨料 裂缝 ， 即存在于骨料本身的裂缝 。 l 宏观 裂缝产 生的原 因及预 防措 施 1 1 表面干缩裂缝及预 防措施 1 1 1 表面干缩裂缝 产生原因 干缩裂缝多出现在混凝土养护结束后的一段时间或是混 凝土浇筑完毕后 的 7 d左右。水泥浆 中水 分的蒸发 会产生 干 缩 ， 但这种收缩是 不可逆的。干缩裂缝 的产生主要是 由于混 凝 土内外水 分的蒸发程度不 同而导致的结果 ， 混凝土受外部 条件 的影响 ， 表面水分损失过快 ， 变形较大 ， 内部湿度 变化较 小 ， 变 形较小 ， 较大的表面干缩变 形受到混 凝土 内部约束 ， 产生较大 拉应力而产生裂缝。相对湿度越 低 ， 水 泥浆体干缩 越大 ， 干缩 裂缝越容易产生。干缩裂缝多为表面性的平行线状或网状浅 细裂缝， 宽度多为 0 0 5 0 2 m m之间， 大体积? 昆 凝土中平面部 位多见。干缩裂缝通常会影响混凝土的抗掺性 ， 引起 钢筋的锈 蚀 ， 影响混凝土的耐久性 ， 在水压力 的作用下会产生水力劈裂 ， 影响混凝土的承载力等。混凝土干缩主要和混凝土的水灰比、 水泥的成分、 水泥的用量、 骨料的性质和外加剂的用量等有关。 1 1 2主要 预 防 措 施 ( 1 ) 选用干缩较小 的水泥 ， 如用 中低 热水泥和粉煤 灰水泥 ， 在保证混凝土强度等级 的前提下 ， 降低水泥 的用量。 ( 2 ) 混凝土的干缩受水灰 比的影响较大 ， 水 灰 比越大 干缩 越大 ， 因此在混凝土配合 比设计 中应尽量 控制好水 灰 比大 小 ， 同时掺加合适的减水剂。 ( 3 ) 严格控制混凝土搅拌时 间和施工 中的配合 比， 混凝 土 的用水量绝对不能大于配合 比设计所给定 的用 水量 ， 用水量误 差控制在规范允许 的范同之 内。 ( 4 ) 混凝土平 面收光 要恰 到好处 ， 最后一道 收光要用力 反 复揉搓 。混凝 土表 面既达到最密实的程度 ， 又 能收好光。 ( 5 ) 加强混凝土 的早期养 护 ， 并适 当延长混凝土 的养护 时 间， 保持混凝土表面经常湿润， 既保湿又保温。 ( 6 ) 在混凝土结构中设置合适的收缩缝。 1 2塑性收缩裂缝及预防措施 1 2 1 塑性收缩 产生原因 塑性收缩是指混凝土在终 凝之前 表面因失水 较快 而产 生 的收缩。塑性 收缩裂缝一般在干热 或大风天气出现 ， 裂 缝多呈 r 1 间宽 、 两端细且长短 不一、 互不连 贯状态。较短 的裂缝一 般 长 2 O 3 0 O T I ， 较长 的裂缝可达 1 2 m， 宽 1 5 1 3 1 。其产生 的 主要 原因为混凝土在凝结前几 乎没有强度或 强度很 小 ， 或者混 凝土刚刚终凝而强度很 小时 ， 受高温 或较大风力 的影 响， 混凝 土表面失水过快， 造成毛细管中产生较大的负压而使混凝土体 急剧收缩， 而此时t 昆 凝土的强度又无法抵抗其本身收缩， 因此 产生龟裂 。影响混凝 土塑性收缩开裂的主要 因素有水灰 比、 混 凝土凝结时间 、 水泥的安定性 、 环境 温度 、 风速 、 相对湿度等 。 1 2 2主 要 预 防措 施 ( 1 ) 选用 干缩值较小 ， 且早期强度较高的普通硅酸盐水泥。 ( 2 ) 严格控制水灰比和水泥用量， 选择级配良好的石子， 减 少空隙率和砂率 。 ( 3 ) 浇筑混凝土之前 ， 将基层和木模 板浇水湿润。 ( 4 ) 振捣要密实 ， 表面压实。 ( 5 ) 及时用塑料薄膜或潮湿的草帘子养护 ， 保湿保 温， 或喷 洒养护剂。 ( 6 ) 避免高温和大风天气下浇筑， 防止暴晒风干。 1 3 温度裂缝及预防措施 1 3 1 温度裂缝 产生原 因 温度裂缝多发生在大 体积混凝 土表 面或温差变 化较大 的 中间位置。混凝土在浇筑后， 在硬化过程中， 水泥水化作用产 生大量的水化热， 由于混凝土体积较大， 大量的水化热积聚在 混凝土 内部而不易散发 ， 导致 内部 温度急 剧上升 ， 而混凝 土表 面散热较快 ， 产生较大温差 ， 较大 的温差 造成 内部 与外部 热胀 冷缩的程度不 同 ， 使 混凝 土表面产生一定 的拉应力 。当拉应 力 超过混凝土的抗拉强度极 限时 ， 混凝 土表 面就会产生裂 缝 ， 这 水利工程混凝土施工裂缝的解决措施毛仲福 1 4 3 种裂缝 多发生在混 凝 土施工 的后期 。在 混 凝土 的施 工 中 当温 差变化较 大或 混凝土受 到寒 潮 的袭 击 时会造 成混凝 土表 面 收 缩 ， 表面收缩的混凝土受 内部 混凝 土的约 束 ， 将产生 很大 的拉 应力而产生裂缝 。温度 裂缝 通常 只在混 凝土 表面较 浅 的范 围 内产生 。 温度裂缝 的走 向通 常无一 定 的规律 。大 面积结 构裂 缝常 纵横交错； 梁板类长度尺寸较大的结构物裂缝多平行于短边； 深人和贯穿性 的温度裂缝一般与短边方 向或平行 或接近平行 ， 裂缝沿长边分段 出现 ， 中间较 密 。裂缝 宽度 大小 不一 ， 受 温度 变化影响较为明 显 ， 冬 季较宽 ， 夏 季较 窄。高 温膨胀 引起 的混 凝土温度 裂缝通常 中间粗两端细 ， 而冷却裂缝 的粗细变化 不太 明显。此种裂缝的出现会引起钢筋的锈蚀 、 混凝土的碳化， 降 低混凝土的抗冻融、 抗疲劳、 抗渗能力等。 1 3 2主要 预 防 措 施 ( 1 ) 尽量选 用 低热 或 中热水 泥 ， 如矿 渣水 泥 、 粉煤 灰 水 泥 等。 ( 2 ) 减 少水 泥用 量 ， 在混凝土 中掺加适量粉煤灰 或减 水剂 。 ( 3 ) 降低水灰 比 ， 一般混凝土 的水灰 比控制在 0 6以下 。 ( 4 ) 改善骨料 的级配 ， 采用多级连续配料 ， 掺加粉煤灰 或高 效减水剂等来减少水 泥用量 以降低水化热 。 ( 5 ) 改善混凝土 的浇筑温度 ， 寒冷天气要尽快人仓 ， 尽量提 高入仓的温度 ， 人 仓 温度保 证在 4 5 。 以上 ； 热 季要 降低 入仓 温 度 ， 砂石 骨料 要堆 高遮阳 ， 取用地下水 为拌 合用水 ， 混凝土 尽快 入仓 入仓温 度控 制 3 O 。 以下 。 ( 6 ) 在混凝土 中掺加 减水缓 凝剂 ， 改善混 凝土拌 合物 的流 动性和保水性 ， 降低水 化热 ， 推迟延缓热峰 的出现时 间。 ( 7 ) 大体积混凝土 的温度 应力 与结构 尺寸相关 ， 混 凝土结 构尺寸越大 ， 温度 应力越 大 ， 因此 要合理 安排 施工 工序 ， 分层 、 分块浇筑 ， 以利于散热 ， 减少约束。 ( 8 ) 在大体积混凝土 内部 设置 冷却管道 ， 通 冷水或 者冷气 冷却 ， 减少混凝土 内外 的温差 。 ( 9 ) 加强混凝 土温度的监控 ， 及时采取 冷却保护措施 。 ( 1 0 ) 预留温度收缩缝。 ( 1 1 ) 减少 约束 ， 浇筑混 凝土前应在基 岩和老混 凝土上铺设 5 m m左右的砂垫层或用沥青等材料涂刷。 ( 1 2 ) 加强 混凝土养护 ， 混凝 土浇筑后 及时 用湿 润的 草帘 、 麻布等覆盖 ， 并 注意洒水养 护 ， 适 当延 长养护时 间， 保护 混凝土 表面缓慢冷却， 在寒冷季节混凝土表面应设置保温措施 ， 以防 寒潮袭击。 ( 1 3 ) 混凝 土中配置表层 毛细钢筋 或者 掺人 纤维材料 ， 将 混 凝土的温度裂缝控制在一定 的范围之 内。 1 4沉陷裂缝及预防措施 沉 陷裂缝 的产生原因是由于结 构地基土 质不均 、 松软或 回 填土不实或浸水而造成不均匀沉降所致， 或者因为模板刚度不 足 、 模板支撑间距过大或支撑底部松动等 导致 ， 特别是在 冬季 ， 模板支撑在冻土上 ， 冻土化冻后产生不均匀沉降致使混凝土结 构产生裂缝 ， 其走 向与沉陷情况有关 ， 一般 与地面垂直或呈 3 0 。 4 5 。 方 向发展 ， 较大 的沉陷裂缝往往有 一定 的错位 ， 裂 缝宽度 往往与沉陷量成正 比关 系， 裂 缝宽度 受温度 变化 的影 响较小 ， 地基变形稳定之后 ， 沉陷 裂缝 也 基本 趋 于 稳定 。主要 预 防措 施 ( 1 ) 对松软土填土地基在上部结 构施 工前应进行必要的夯 实 和加 固。 ( 2 ) 保证 模板有足够的强度 和刚度 ， 且支撑牢 固， 并 使地基 受力均 匀。 ( 3 ) 防止混凝 土浇筑过 程中地基被水 浸泡。 ( 4 ) 模板拆 除时间不 能太早且要注意拆换 的先后顺序 。 ( 5 ) 在冻 土上 搭设模板 时要注意采取 一定 的预防措施 。 2裂缝 处理 2 1 表面修补法 表面修 补法是 一种 简单 、 常见 的修 补方法 ， 主要适 用于稳 定和对结构承载力没有影响 的表面裂缝 以及 深度裂缝 的处理 。 通 常的处理措施是在裂缝的表面涂水泥浆 、 环氧胶 泥或在? 昆 凝 土表面涂刷油漆、 沥青等防腐材料， 在防护的同时为了防止混 凝 土受各种作用 的影响继续开裂 ， 通常 可以采用在 裂缝表面粘 贴玻璃 丝布等措 施。 2 2灌浆、 嵌缝 封堵 法 灌 浆法 主要 适用于对 于结构整体 有 影 响或者有 防渗要 求 的混凝土裂缝的修补。利用压力设备将胶结材料压人混凝土 的裂缝 中 ， 胶结材料硬 化后与混 凝土 形成一 个整 体 ， 从 而达 到 封堵加 固的 目的。常用 的胶 结材料 有水 泥浆 、 环 氧树脂 、 甲基 丙烯酸 、 聚氧脂等化学材料 。 嵌缝法是裂缝封堵 中常用 的一种方 法 ， 它 通常是沿裂缝 凿 糟 ， 在糟 中嵌 填塑料或刚性止水材料 ， 以达到封闭裂 缝的影响 。 常用的塑性材料有聚氧 乙烯胶泥 、 塑料 油膏 、 丁基橡胶 等等 ， 常 用的刚性止水材料为聚合物水泥砂浆。 2 3结构加 固法 当裂缝 影响到混凝土结构的性 能时 ， 就要考虑采 取加 固法 对 混凝土结 构进 行处 理。结构坚 固 中常用 的主要 有 以下几种 方 法 ： 加大混凝 土结 构的截 面积 ， 在构 件 的角部 外包型钢 ， 采用 预应力 法加固 、 粘贴 钢板加 固、 增设 支 点加 固 以及 喷射混 凝土 剂 加固。 2 4混凝 土置换法 混凝土置换 法是 处理 严重损坏混凝 土的一种 有效方法 ， 此 方法是将损坏 的 混凝 土剔 掉 ， 然后 置换 新 的混 凝 土或其 他 材 料， 常用的置换材料有普通混凝土或水泥砂浆、 聚合物或改性 聚合物混凝土或砂浆 。 3结束 语 水工混凝土裂缝产生 的原因是错 综复杂 的 ， 处 理的方法也 是多种多样的 ， 混凝 土产生裂缝 的真正原 因和解决 办法 尚需进 一 步探索和研究。 ( 编校 ： 郭宝丽) 收稿 日期 ： 2 0 1 0 0 9 2 6 作者简介： 毛仲福( 1 9 6 0一) ， 男， 助工， 从事水利水电工程 工作 。