浅谈水工混凝土裂缝成因及预防.pdf

水工建筑 1前言 浅谈水工混凝土裂缝成因及预防 瑚 ( 陕西省 交口抽渭管理局 凯 陕西 渭南7 1 4 0 0 0 ) 摘要水工建筑施工中混凝土裂缝问题是长期困扰工程技术人员的难题， 本文对水利工程施工中混凝 土结构常见的一些裂缝问题进行简要的分析， 并结合交口抽渭大型泵站更新改造工程 实例 简要 阐述预防混凝土开裂的措施，供相关人员参考。 关键词 混凝土； 裂缝； 预防 ； 交口灌区 中图分类号： T V 6 9 8 2 + 3 1 文献标识码： B 混凝土是水利工程施工中最常见的一种混合材料 ， 但由于 混凝土的不均匀性和离散性， 混凝土裂缝是工程技术人员一直 以来不得不面对的问题。这些裂缝有的是表面裂缝 ， 有的是深 层裂缝， 严重的已经演变成为贯穿裂缝。水工建筑物长期处于 水中， 会因裂缝的存在使得内部的钢筋锈蚀， 降低混凝土的耐 久性和承载力，同时也大大降低了其抗渗能力和使用寿命 ， 严 重的威胁到了工程安全运行。西排泵站位于辛市镇辛街村西 南 ， 西排干沟人渭处 ， 是一座 以排涝为 目的泵站 ， 设计装机七 台， 总装机功率 9 8 5 k W， 设计流量 8 3 5 m 3 s 。 工程主要内容： 进水 渠、 清污机闸、 进水前池 、 泵房、 出水池以及管理楼等， 工程混凝 土浇筑总方量 2 3 0 0 方， 全部采用商品混凝土。 为预防混凝土结 构中出现裂缝， 针对混凝土裂缝出现的各种原因采取了必要的 技术措施 ， 在实际施工取得较好的效果。因此 ， 本文对混凝土裂 缝成因及预防措施做了探讨 ， 具体如下。 2裂缝产生的原因 大量的工程实践表明， 混凝土裂缝是难以避免的， 裂缝的 类型也很多， 但按其成因可分为： 混凝土超载裂缝； 混凝土 温度应力裂缝； 混凝土收缩与沉降裂缝。当裂缝出现后， 需要 分析形成原因， 判断哪些是有害裂缝， 哪些是无害裂缝。 2 1 混凝土超载裂缝 混凝土超载裂缝形成的原因主要有两个方面： ( 1 ) 在混凝土结构还没有达到设计要求强度时候 ， 为了赶 工期，大面积混凝土浇筑后未够 2 4小时工人就上去进行下一 部分的施工 并将大量的钢筋、 模板堆放在混凝土面上。特别是 泵站施工 中面板混凝土施工后， 未严格按规范要求， 待混凝土 强度达到 2 5 MP a 后， 再进行后续施工。 ( 2 ) 混凝土结构超载使用时， 在构件受力弯矩最大的部位 造成变形、 受力不均而引起的裂缝。这种裂缝一般沿受力钢筋 垂直方向或斜向发展， 成条状， 但没有收缩裂缝那么均匀。后一 方面原因形成的裂缝一般较为明显， 多表现为贯穿裂缝。 2 2混凝土温度应力裂缝 混凝土温度应力裂缝多发生在大体积混凝土表面或者温 差变化较大地区的混凝土结构中。其原因主要是混凝土硬化初 期水泥放出大量的水化热，致使混凝土内部温度不断升高， 大 量的热量聚集在混凝土结构内部不易散失 ， 而表面热量散发较 快， 这样就在混凝土内外形成 了温差 ， 从而使混凝土表面产生 拉应力。在混凝土硬化后期， 水化热逐渐减少 ， 内部温度降低， 但由于受到基础等约束， 内部出现拉应力。当拉应力大于混凝 土抗拉强度时， 就可能引起裂缝 。在西排站更新改造工程施工 中， 泵站底板以及泵站流道层的混凝土结构较大， 特别是流道 层结构复杂 ， 周围刚性连接的结构物体积、 大小 、 方向各异 ， 约 束复杂 ， 当混凝土收缩时， 如不从多方面采取措施加以预防， 则 流道混凝土 出现裂缝 。 2 3混凝土收缩与沉降裂缝 当混凝土水分散失时，会引起体积收缩， 受潮后体积会膨 胀， 但收缩值大于膨胀值f 即收缩后的混凝土， 吸潮后不可能全 部恢复) ， 特别是在于热、 风大的季节， 表面水分蒸发快， 造成毛 细管中产生负压致使混凝土体积急剧收缩引起裂缝。 沉降裂缝的出现一般有两种情况。 一是使用了坍落度较大 的混凝土拌和物。坍落度较大的拌和物在初凝时， 虽然经过振 动密实 ， 但由于粗骨料在 自身重力的作用下还会下沉 ， 致使混 凝土内部不均匀。二因地基不均匀沉降或者混凝土构件结合不 良导致剪应力超过设计强度而产生。这种裂缝危害很大 ， 一般 与地面成 3 0 。 4 O 。或垂直的方向发展 ， 宽度与荷载、 沉降比 例有关。 3预防混凝土裂缝的方法 3 1 设 计方面 设计要求合理， 多考虑混凝土抗裂性能 ， 要注意到那些部 位容易开裂 ， 在设计计算阶段合理结构计算模型 ， 充分考虑实 际受力与假设受力是否相符，必须做到不少算或者漏算荷载。 同时， 还应充分考虑到施工的可能性 ， 对结构原因或地基不均 匀沉降而引起的薄弱环节， 在设计中加以解决。 3 2 施工方 面 由于施工原因而产生裂缝的发生率是 9 5 以上，因此 ， 施 工阶段是预防裂缝发生的主要阶段。只要在施工阶段控制住了 裂缝， 则在以后的使用阶段中 裂缝的发生率就会减小。施工初 期， 应选择一个 良好的施工方案， 其应确定施工缝间距、 位置以 及混凝土的运输、 浇筑时间、 振动等。在施工中， 在满足混凝土 强度的前提下， 尽量采用低热的水泥品种 ， 减少混凝土水化热 的产生； 采用改善骨料级配， 掺加粉煤灰、 减水剂等措施以减少 单位体积混凝土中水泥的用量 ； 与提供商品混凝土的厂商实验 室协商采用最优混凝土配合比和水灰比， 加强进场混凝土坍落 度检测 ； 当天气炎热 ， 气温较高时 ， 应减少混凝土浇筑层厚， 以 便于散热， 第二层浇筑必须在第一层初凝完毕前完成。由于西 一 2 5 陕西水利 2 1- 1 1 1年科技专刊 1引言 浅析汉台区病险水库的除险加固治理 周凤斌 ( 汉中市汉台区江河堤防管理站 陕西 汉中 7 2 3 0 0 0 ) 摘要文章介绍了汉台区小型水库基本情况， 分析了小型水库存在病险问题 ， 并以八里桥水库除险加 固治理为例， 分析了汉台区病险水库的除险加 固治理工作， 最终提 出了汉台区病险水库除险加 固治理的建议， 有一定的借鉴意义。 关键 词 水库 ； 病险 问题 ； 除险加 固； 工程 中图分类号： T V 6 9 8 2 + 3 文献标识码： B 汉台区共有小型水库 4 5 座， 总库容 2 0 7 1 万 m ， ， 兴利库容 1 5 0 0万 1 11 3 设施灌溉面积 8 1 万亩。 其中小(I) 型水库 6座， 总 库容 1 1 5 3万 m ， ， 兴利库容 9 0 0万 m ； 小() 型水库 3 9座， 总 库容 9 1 8万 m ， ， 兴利库容 6 0 0万 m 。水库的兴建， 使汉台区 8 1 万亩农 田得到了灌溉保证， 在用水紧张期补充调节水量， 大大 缓解了用水矛盾， 为当地经济社会发展做出了巨大的贡献。 经过多年运行， 汉台区大部分水库都不同程度存在一些病 险问题。据统计， 汉台区存在病险问题的水库有 2 5座 ， 现已进 行除险加固的有 4座， 分别是八里桥、 许家岭 、 邢家坝、 凤家沟 水库； 列入国家震损水库除险加固的有 4座， 分别是宋家桥、 黎 明、 李家沟、 冲沟水库 ， 已开工建设 ， 并基本完工 ； 尚未被列入病 险水库除险加固规划的有 1 7 座。未进行除险加固处理的水库 由于带病运行 ， 其设施功能不能得到充分发挥 ， 不能很好实现 蓄水灌溉的功能， 还增加了安全隐患。因此 ， 加快实现病险水库 的除险加固处理是一项十分重要的工作。 八里桥水库是汉台区最早进行除险加固治理的小 (I ) 型 水库， 该工程具有一定的代表性 ， 水库已于 2 0 0 9年 8月初步验 收并投入运行。现以八里桥水库除险加固治理为例， 分析汉台 区病险水库的除险加固治理工作。 2八里桥水库基本情况 八里挢水库于 1 9 5 9 年建成， 设计总库容2 6 8 万m 3 , 灌溉农 田2 8万亩， 年度渔业总产量 5 X l &k g ， 是一座以灌溉为主， 兼 有防洪、 养殖、 旅游等综合效益的小( 一) 型水库。水库枢纽工程 由主坝、 副坝、 岸坡式正槽溢洪道及卧管涵洞组成。水库位于汉 中市北郊， 距市中心约 3 k m， 高出城区中心 1 9 2 0 m。 汉中城区是 全市的政治、 经济 、 文化中心 ， 分布有 4 2个机关单位、 3 6个企 业 、 l 5所大中专院校 ， 区内有 2 2万群众， 阳安铁路 、 火车站及 1 0 8国道 、 3 1 6国道和飞机场 ， 同时还有三国名胜古迹， 属国家 级历史文化名城， 为国家二等重要城市。水库一旦失事 ， 后果十 分严重。 3八里桥水库病险情况及除险加 固工程鉴定 3 1 水库病险情况 2 0 0 2年 7月 2 5日，汉中市水利局从八里桥水库所处的位 置及重要性出发， 根据 防洪标准 ( G B5 0 2 0 1 9 4 ) ， 按照 水 利水电工程等级划分及洪水标准 ( S L Z 5 2 2 O o o )第 2 2 2 条， 对汉台区水利局 关于八里桥水库工程等级升级的报告 进 行了批复， 核定八里桥水库工程永久性建筑物级别由 4级提高 到 3级， 防洪标准为 3 0 0年一遇洪水校核。 八里桥水库病险隋况主要有以下四个方面： ( 1 ) 八里桥水库实际抗御洪水标准低于水利部 水利枢纽 工程除险加固近期非常运用洪水标准 ( 3 0 0年一遇) 。 八里桥水 库溢洪道在宣泄 3 0 0年一遇洪水时， 水库需经溢洪道下泄流量 1 5 0 m3 s， 而原有溢洪道上双孔拱桥最大泄洪能力为 8 9 m 3 s， 原有溢洪道平直段最大泄量为 l o 7 m 3 s，达不到 防洪标准 ( G B 5 0 2 0 1 - - 9 4 ) 要求 。 ( 2 ) 大坝迎水坡干砌石风化 、 破损严重， 局部砌石脱落 ， 坝 排站施工分为底板 、 水泵层、 电机层， 为了保证混凝土结构的完 整性， 需要合理的分区分块施工， 少设置施工缝 ， 特别是垂直施 工缝。对于浇筑后长时间暴露的混凝土构件表面 侧面， 要及时 覆盖草帘或者麻包袋， 并设专人洒水养护不少于 1 5 d 。 3 - 3 养护方面 混凝土的养护，其主要 目的在于保持适宜的温湿条件 ， 一 方面为了避免混凝土受不利温 、湿度变形影响而产生收缩 ， 另一方面可以使水泥继续水化反应 ， 以达到预期的设计强度 和抗裂强度 。对于一般混凝 土结构 ，最常规的方法就是喷 水 。 但是由于底板 、 流道等大体积混凝土块内外温度不一致， 强度增长不同， 裂缝常常出现在强度增长慢的地方， 所以， 除了 常规的方法外， 还应尽量晚拆模， 拆模后要立即覆盖。厂房混凝 一 2 6一 土柱浇注完毕， 混凝土达到一定强度( 1 d 3 a ) 后， 必要时应及时 松动两侧模板， 在柱顶部架设淋水管， 喷淋养护。拆除模板 以 后， 应在柱子侧面覆挂麻袋或草帘等覆盖物， 避免阳光直照， 进 行喷水养护。 4结语 综上所述， 裂缝在水工混凝土结构中是不可避免的， 它的 出现不但引起钢筋的锈蚀、 混凝土的碳化 ， 而且会降低建筑物 的抗渗能力， 影响建筑物的使用功能。因此 ， 对于形成裂缝的原 因要认真分析 ， 区别对待， 采取合理、 有效的措施预防和控制其 发生， 保证水工建筑物的安全运行。