碾壓混凝土重力壩基礎(chǔ)墊層混凝土裂縫淺析

王為 朱臣

（中國水利水電第八工程局有限公司，湖南 長沙 410002）

在水利建設(shè)中，碾壓混凝土重力壩基礎(chǔ)層中產(chǎn)生的混凝土裂縫會(huì)對(duì)重力壩結(jié)構(gòu)的受力狀況與穩(wěn)定產(chǎn)生很大影響，從而導(dǎo)致混凝土重力壩結(jié)構(gòu)耐久性的降低以及混凝土重力壩內(nèi)部與鋼筋銹蝕，嚴(yán)重的甚至?xí)饾B透變形，危及混凝土重力壩的結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，給碾壓混凝土重力壩經(jīng)營管理帶來極大的不確定性，產(chǎn)生安全隱患。因此，對(duì)碾壓混凝土重力壩的裂縫的形成原因進(jìn)行分析，探索重力壩基礎(chǔ)墊層混凝土裂縫的防治方法，對(duì)促進(jìn)混凝土重力壩的建設(shè)具有十分重要的意義。在實(shí)際工程建設(shè)中發(fā)現(xiàn)，造成重力壩基礎(chǔ)墊層混凝土裂縫的原因有很多，其中主要分為荷載作用引起的裂縫和非荷載引起的裂縫兩種，而非荷載引起的混凝土裂縫就是指那些由溫度差異、混凝土收縮等因素引起的。

一、混凝土重力壩裂縫影響因素及危害

所謂的混凝土就是指以膠凝材料、骨料、水以及其它材料為原料，按適當(dāng)比例配制而成并且經(jīng)過硬化形成的復(fù)合材料。對(duì)于重力壩基礎(chǔ)層墊中產(chǎn)生的因素有很多，包括水泥的影響、摻合料的影響、外加劑的影響以及纖維材料的影響等等，都會(huì)造成重力壩基礎(chǔ)墊層混凝土的裂縫。因此，在進(jìn)行碾壓混凝土重力壩工程建設(shè)時(shí)盡量使用熱硅酸鹽水泥、優(yōu)質(zhì)粉煤灰以及磨細(xì)礦渣等作為材料。而對(duì)于外加劑來說要根據(jù)工程所處的環(huán)境和對(duì)混凝土的要求選著使用，其中水工大體積混凝土多使用減水劑和引氣劑。此外，在混凝土中使用纖維材料，在一定程度上會(huì)因?yàn)槠渥陨淼奶匦?，?shí)現(xiàn)混凝土抗拉強(qiáng)度的提高以及混凝土前期裂縫收縮的限制。

混凝土重力壩基礎(chǔ)墊層裂縫是混凝土建設(shè)中比較常見的現(xiàn)象，其裂縫絕大多數(shù)發(fā)生于重力壩施工階段并且具有極大的危害性?；炷潦湛s而產(chǎn)生的微觀裂縫一旦擴(kuò)散或者發(fā)展，就有可能引起重力壩的開裂、變形甚至破壞。同時(shí)，混凝土材料及配合比設(shè)計(jì)不當(dāng)對(duì)混凝土抗拉強(qiáng)度的影響；澆筑施工中振搗不均勻或是漏振、過振等情況造成的混凝土離析、密實(shí)度差以及結(jié)構(gòu)整體強(qiáng)度的降低等都會(huì)造成混凝土重力壩進(jìn)一步開裂。這些危害將影響重力壩的順利完工和安全使用。因此必須加強(qiáng)對(duì)這些重力壩基礎(chǔ)墊層混凝土裂縫的重視。

二、混凝土重力壩裂縫形成的原因分析

筆者根據(jù)在實(shí)際工作中經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)可以發(fā)現(xiàn)，造成混凝土重力壩基礎(chǔ)墊層裂縫形成的原因主要來自荷載作用和非荷載作用兩個(gè)方面，因此通過這兩個(gè)方面的分析可以對(duì)其裂縫有效預(yù)防。

1、荷載作用

碾壓混凝土重力壩基礎(chǔ)墊層的混凝土結(jié)構(gòu)在使用荷載作用下，由于截面的混凝土拉應(yīng)變大多是大于混凝土極限伸拉值的，所以構(gòu)件在使用時(shí)一般是帶縫工作的。這類裂縫與主拉應(yīng)力方向幾乎是垂直的，并且最先在荷載效應(yīng)最大處產(chǎn)生。如果荷載效應(yīng)相同，裂縫首先在混凝土抗拉能力最薄弱處產(chǎn)生。因此，在施工過程中，要合理的配筋選用混凝土粘結(jié)較好的變形鋼筋，控制鋼筋的應(yīng)力不過高，鋼筋的直徑不過粗，并用鋼筋不在混凝土中分布比較均勻。這樣就能較好地控制正常使用條件下裂縫寬度，不致過寬。

2、非荷載作用

在碾壓混凝土重力壩基礎(chǔ)墊層中，大部分混凝土裂縫是由非荷載因素引起的，例如溫度變化、混凝土收縮、基礎(chǔ)不勻沉降等等。首先，混凝土重力壩的基礎(chǔ)墊層會(huì)隨著溫度的變化而產(chǎn)生變形，產(chǎn)生熱脹冷縮。當(dāng)變形受到約束時(shí)，便產(chǎn)生了裂縫，而約束的程度越大，裂縫就越寬。 因此，在進(jìn)行施工時(shí)要盡量減少水泥用量，盡量將其控制在 450kg/m2以下，并且還要合理控制水灰比例，將其控制在0.60以下。同時(shí)還要改善骨科級(jí)配以及凝土的攪拌工藝，通過摻加粉煤灰、高效減少水劑等來減少水泥用量，降低水化熱，或采用“二次風(fēng)冷”新工藝降低混凝土的澆筑溫度等等。其次，在工程建設(shè)中，混凝土需要在空氣中凝固到結(jié)硬之時(shí)，這一過程中混凝土體積要縮小，產(chǎn)生收縮變形，當(dāng)受到約束時(shí)，就可能導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生。因此，要對(duì)收縮縫進(jìn)行合理設(shè)置，改善水泥土性能，實(shí)現(xiàn)配筋率科學(xué)合理性，加強(qiáng)混凝土的時(shí)期養(yǎng)護(hù)，保證設(shè)置構(gòu)造鋼筋收縮裂縫健分布均勻，以此來避免發(fā)生集中的大裂縫。最后，混凝土塑性坍落引起的裂縫 。混凝土塑性坍落發(fā)生在混凝土澆筑后的頭若干小時(shí)內(nèi)，這時(shí)混凝土還處于塑性狀態(tài)，如果混凝土出現(xiàn)泌水現(xiàn)象，在重力作用下混合料中的固體顆粒有向下沉移而水向上浮動(dòng)的傾向。這種移動(dòng)當(dāng)受到鋼筋骨架或者模板約束時(shí)，在上部就容易形成沿鋼筋長度方向的裂縫。因此，要仔細(xì)選擇集料的配級(jí)，做好混凝土的配合比設(shè)計(jì)，特別是要控制水灰比，采用適量的減水劑；施工時(shí)混凝土既不能漏振也不能過振，避免混凝土泌水現(xiàn)象的發(fā)生，防止模板沉陷，如果發(fā)生這類裂縫，可在混凝土終凝以前重新抹面壓光，使裂縫閉合。

三、混凝土重力壩裂縫的維修方法

當(dāng)發(fā)現(xiàn)碾壓混凝土重力壩基礎(chǔ)墊層產(chǎn)生裂縫時(shí)，是否需要對(duì)其進(jìn)行修補(bǔ)以及如何進(jìn)行修補(bǔ)，都要通過分析裂縫產(chǎn)生的原因以及結(jié)構(gòu)的使用要求，結(jié)合設(shè)計(jì)和施工規(guī)范中的規(guī)定，進(jìn)行具體問題具體分析來采取不同的措施。在實(shí)際工程修建中，一般情況下混凝土在未受設(shè)計(jì)荷載時(shí)產(chǎn)生裂縫大于0.2毫米時(shí)就應(yīng)進(jìn)行修補(bǔ)。比較常用的維修方法有表面處理法、充填法以及注入法等。

總之，碾壓混凝土重力壩基礎(chǔ)墊層的裂縫是其結(jié)構(gòu)中廣泛存在的一種現(xiàn)象。當(dāng)出現(xiàn)裂縫時(shí)，不僅會(huì)降低水利建筑物的抗?jié)B能力，同時(shí)還會(huì)對(duì)水利建筑物的使用功能產(chǎn)生影響，并且造成材料耐久性的降低，使得水利建筑物的承載能力下降。因此，必須要加強(qiáng)對(duì)碾壓混凝土重力壩基礎(chǔ)墊層混凝土裂縫的調(diào)查研究，通過在施工中各種有效的預(yù)防措施的采取，來預(yù)防裂縫的出現(xiàn)和發(fā)展，以此來保證混凝土重力壩的構(gòu)件的安全與穩(wěn)定。

[1]姜國輝,白石水庫碾壓混凝土重力壩基礎(chǔ)墊層混凝土裂縫的原因分析【期刊論文】沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)-2008

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[3]鐘進(jìn)章,混凝土裂縫成因及控制措施【期刊論文】混凝土-2008