變電站混凝土構(gòu)件裂縫原因分析及措施

胡耀剛

（四川省電力公司眉山公司，四川 眉山 620010）

引言

在建筑工程施工中，混凝土裂縫的發(fā)生是一個極其復(fù)雜的問題。常導(dǎo)致鋼筋混凝土構(gòu)件裂縫產(chǎn)生的原因是多方面的，由于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)受各種條件的影響會導(dǎo)致裂縫的進一步發(fā)展。因此，只有對混凝土設(shè)計、施工、材料、養(yǎng)護等方面加以有效控制，才能有效的防止和減少裂縫的發(fā)生，從而保證結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性。

1.鋼筋混凝土構(gòu)件裂縫的原因分析

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)物裂縫產(chǎn)生的因素很多,下面就一般混凝土構(gòu)件裂縫的成因進行分析：

1.1.設(shè)計方面

第一：近年來,隨著我國經(jīng)濟實力的提高和建設(shè)的需要,變電站的改造工程也越來越多。由于鋼筋混凝土的熱脹冷縮,在溫度產(chǎn)生的應(yīng)力作用下,要保證超長的結(jié)構(gòu)不開裂比較困難;第二：設(shè)計過程中,設(shè)計人員只重視承載力極限狀態(tài)的設(shè)計。對混凝土構(gòu)件的裂縫抗裂驗算不夠重視。在實際工程中，正常使用極限狀態(tài)的設(shè)計是非常重要的。設(shè)計規(guī)范中，要求混凝土構(gòu)件裂縫的寬度必須滿足一定的要求，即

式中Wmax為按荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合，并考慮長期作用影響計算的最大裂縫寬度;Wlim為最大裂縫寬度限值,按環(huán)境類別按表一采用。

第三：設(shè)計中由于鋼筋兩的增多，使鋼筋的排布較密,混凝土在澆筑過程中有一定的困難，嚴(yán)重的造成振搗棒都無法插入振搗,為了增大混凝土的坍落度而使用減水劑，對混凝土中粗骨料的用量減少,增加細骨料、水泥和水的用量,這樣的混凝土體積穩(wěn)定性變差抗拉能力減小更容易出現(xiàn)裂縫。另外,混凝土設(shè)計強度等級越高(大于C30)使混凝土脆性越大,越容易產(chǎn)生裂縫(見表1)。

表1 結(jié)構(gòu)構(gòu)件的裂縫控制等級及最大裂縫寬度限值（mm）

1.2 施工方面

混凝土大面積澆筑過程中,對水化熱計算不準(zhǔn)、現(xiàn)場混凝土降溫及保溫工作不到位，引起混凝土內(nèi)部溫度過高或內(nèi)外溫差過大，混凝土產(chǎn)生溫度裂縫；振搗或播入不當(dāng)，漏振、過振或振搗棒抽撤過快，都會影響到混凝土的密實性和均勻性，導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生;模板、墊層在澆筑混凝土之前灑水不夠，過于干燥，則模板吸水量大，易引起混凝土的塑性收縮，產(chǎn)生裂縫。

1.3.材料方面

目前工程施工中現(xiàn)澆鋼筋混凝土普遍采用泵送，其水泥用量、水灰比、坍落度等都比較大，混凝土強度值對水灰比的變化十分敏感，基本上是水和水泥計量變動對強度影響的疊加。因此，水、水泥、外摻混合材料、外加劑溶液的計量偏差，將直接影響混凝土的強度。而采用含泥量較大的粉砂配制的混凝土收縮大，抗拉強度低，容易因塑性收縮而產(chǎn)生裂縫。

1.4 養(yǎng)護不當(dāng)導(dǎo)致的裂縫溫度變化、干燥收縮

混凝土過早養(yǎng)護會影響混凝土的膠結(jié)能力。過遲養(yǎng)護，由于受風(fēng)吹日曬，混凝土板表面游離水面分蒸發(fā)過快，水泥缺乏必要的水化水，而產(chǎn)生急劇的體積收縮，此時混凝土早期強度低，不能抵抗這種應(yīng)力而產(chǎn)生開裂。

2.裂縫控制措施

2.1.設(shè)計方面

設(shè)計計算時,選擇合理的計算模型,適當(dāng)控制結(jié)構(gòu)的長度或體積;結(jié)構(gòu)長度較長時,合理布置伸縮縫、后澆帶,解決混凝土收縮裂縫；選擇合理的水泥品種,混凝土強度等級在滿足使用要求的前提下,盡量小；適當(dāng)加強構(gòu)造配筋,減少溫度、收縮應(yīng)力的影響；加強屋蓋的保溫隔熱措施,如設(shè)置架空隔熱層、陽光反射涂層或適當(dāng)加厚保溫層,減少頂層結(jié)構(gòu)構(gòu)件的溫度裂縫,采用預(yù)應(yīng)力混凝土,延緩或消除裂縫的出現(xiàn)；適當(dāng)加強結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié),以提高其抗裂性能；計算中重視裂縫的控制等級。

2.2.施工方面

2.2.1.注意混凝土的早期養(yǎng)護?；炷恋脑缙陴B(yǎng)護，主要目的在于保持適宜的溫濕條件，以達到兩個方面的效果：一方面使混凝土免受不利溫、濕度變形的侵襲，防止有害的冷縮和干縮；另一方面使水泥水化作用順利進行，以期達到設(shè)計的強度和抗裂能力?；炷翝矒v成型后，應(yīng)采取必要的蓄水保溫措施，表面覆蓋薄膜、濕麻袋等進行養(yǎng)護，以防止由于混凝土內(nèi)外溫差過大而引起的溫度裂縫。

2.2.2.做好混凝土澆搗工作?；炷连F(xiàn)場澆搗時，振搗捧要要快插慢拔，根據(jù)不同的混凝土坍落度正確掌握振搗時間，避免過振或漏振，應(yīng)提倡采用二次振搗、二次抹面技術(shù)，以排除泌水和氣泡。

2.2.3.嚴(yán)格控制板面負筋保護層厚度。現(xiàn)澆板負筋按設(shè)計要求都放在板上面，有梁通過或隔斷時一般放置在梁鋼筋上面或與梁鋼筋綁扎在一起。鋼筋綁扎施工，必須采取有效的措施固定負筋的位置，確保負筋在混凝土澆筑過程中不移位，不下沉，從而有效控制負筋保護層的厚度，不使板負筋保護層過厚而產(chǎn)生裂縫。。

2.2.4.選擇合理的施工方案。良好的施工方案與預(yù)防、控制裂縫有很大的關(guān)系。施工方案主要應(yīng)確定一次澆筑量、施工縫間距、位置及構(gòu)造、澆筑時間等。一次澆筑長度由垂直施工縫分割,最好是設(shè)置在變截面處或承受拉、剪、彎應(yīng)力較小的部位。除控制一次澆筑厚度外,分層位置即水平施工縫留設(shè)位置也應(yīng)加以注意,一般來說,因盡量留在變截面處,或遠離受拉鋼筋部位而設(shè)在混凝土的受壓區(qū)。確定澆筑時間的原則應(yīng)盡量避開炎熱天氣和晝夜溫差大的日子。如果必須在夏季施工,則應(yīng)采取材料降溫措施來控制混凝土入模溫度。

2.2.5.主體結(jié)構(gòu)施工周期不宜過快,應(yīng)保證合理工期,并在施工過程中控制施工荷載的堆放。

2.3.材料方面

2.3.1.加強原材料管理，混凝土材料的變異將影響混凝土強度。因此收料人員應(yīng)嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，不允許不合格品進場，另外與原材料不符應(yīng)及時匯報，采取相應(yīng)措施，以保證混凝土質(zhì)量。

2.3.2.選用收縮量較小的水泥。采用中低熱水泥和粉煤灰水泥，降低水泥用量的辦法，如選用干縮值較小早期強度較高的硅酸鹽或普通硅酸鹽水泥，可有效減少混凝土收縮引起的裂縫。

2.3.3.混凝土的干縮受水灰比的影響較大，水灰比越大,干縮越大，因此在混凝土配合比設(shè)計中應(yīng)盡量控制好水灰比的選用。

2.3.4.嚴(yán)格控制混凝土攪拌和施工中的配合比，混凝土的用水量絕對不能大于配合比設(shè)計所給定的用水量。

2.3.5.骨料品種。骨料中石英、石灰?guī)r、白云巖、花崗巖、長石等吸水率較小、收縮性較低；而砂巖、板巖、角閃巖等吸水率較大、收縮性較高。另外骨料粒徑大收縮小，含水量大收縮越大。

2.3.6.合理使用減水防裂劑。水泥用量也是混凝土收縮率的重要因素，摻加減水防裂劑的混凝土可有效的提高的混凝土抗拉強度，大幅提高混凝土的抗裂性能。

3.裂縫的處理

(1)配筋法。配筋法即先鑿開開裂部分的混凝土,再配筋重新澆筑混凝土。如在梁腰加設(shè)2根16腰筋,以抵抗在梁中產(chǎn)生的收縮拉應(yīng)力,效果顯著，這一有效措施在新版的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范中得以驗證。

(2)充填法。當(dāng)裂縫較寬時(>0.3mm),采用樹脂或無機類材料填充裂縫.即沿裂縫將混凝土表面鑿成V或U字形槽,然后填入1:2.5樹脂砂漿類的充填材料。充填溝槽外形有V形及U形兩種,如U形難于開鑿,可使用V形槽,V形槽用于填充樹脂砂漿,若充填普通砂漿,V形槽易使砂漿剝離脫落,故此時最好鑿成U形槽。開U形槽時,首先用混凝土切割機沿裂縫開出兩條溝,然后再剔除中間部分的混凝土。填充施工時,先用鋼絲刷清除槽中殘渣碎片,必要時還應(yīng)涂以底層結(jié)合料,然后再填充填材料,待充填材料充分硬化后再用砂輪或拋光機將表面磨光。

(3)注入法。將修補材料注入混凝土內(nèi)部的一種修補方法。一般常用低粘度環(huán)氧樹脂作注入材料。首先沿需要修補的裂縫安設(shè)注入用管,裂縫的其他部位可用V形槽充填法、表面薄膜法或粘膠帶法等密封,以防注入材料漏掉,然后用電動泵、手動或腳踏泵注入樹脂。注入樹脂前,先要送氣以清掃裂縫并進行注入檢驗,再慢慢地注入樹脂。此時,注入速度不能過快,以免堵塞或因所加壓力過大導(dǎo)致裂縫繼續(xù)擴大。

(4)鋼錨栓法。鋼錨栓法是將如騎馬釘?shù)匿撳^栓錨于裂縫兩邊,類似于縫合裂縫的方法,此法多兼作補強之用。錨引用電錘開孔,用水泥砂漿、樹脂砂漿等錨固。

結(jié)束語

綜上所述,鋼筋混凝土構(gòu)件產(chǎn)生裂縫的主要原因表現(xiàn)于設(shè)計、原材料、施工質(zhì)量、養(yǎng)護等方面。鋼筋混凝土構(gòu)件裂縫的處理,主要有配筋法、充填法、鋼錨栓法、注入法等，解決好以上問題，此技術(shù)將更上一個臺階。

[1]混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范.GB50010-2002[S].

[2]混凝土結(jié)構(gòu)施工驗收規(guī)范.GB50204-2002[S].

[3]姚繼濤.建筑物可靠性鑒定和加固-基本原理和方法[M].北京：科學(xué)出版社，2003（08）.