淺談節(jié)制閘閘墩裂縫成因分析與防治措施

陸身明 戴建國

【摘要】：節(jié)制閘就是調(diào)節(jié)上游水位，控制下泄流量的水閘，研究節(jié)制閘閘墩裂縫的原因,通常是因為墩體內(nèi)外溫度不一樣、混凝土的收縮、自生體積形變和外部作用引起的,且每樣原因均有一定程度的影響力.對于上述原因和影響因素,從材料、溫度控制、施工方法和工藝以及養(yǎng)護(hù)等方面下點功夫,來實現(xiàn)避免和掌控裂縫的成效。

【關(guān)鍵詞】：節(jié)制閘閘墩裂縫防治

中圖分類號： TV66文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

【正文】：

前言：

節(jié)制閘是中原大地見得很多的水工建筑物,閘墩位置好出現(xiàn)裂縫,很久以來干擾著工程界,從來沒有獲得的解決.閘墩裂縫的產(chǎn)生給節(jié)制閘工程造成了多方面不一樣程度的干擾,也日益得到學(xué)術(shù)界的關(guān)注.在文獻(xiàn)資料的前提下,下面對這一問題的成因和防治手段展開了概括性的研究和評價。

一 工程現(xiàn)狀

節(jié)制閘通常由底板和閘墩構(gòu)成,外形大體式倒T字形“墻板”式水工混凝土結(jié)構(gòu).閘墩最下邊受閘底板作用,上部能夠任意伸縮.閘墩裂縫大約豎直向,兩端小,中間大,外形大體為棗核形。

閘墩裂縫的產(chǎn)生,務(wù)必將對其整體性、安全性產(chǎn)生一定的影響.另外因為混凝土開裂后會出現(xiàn)碳化等化學(xué)反應(yīng),干擾其耐久性.當(dāng)做水工建筑物,其抗?jié)B性也將得到一定的影響,因此將引起溶蝕破壞作用.至于邊墩,偶爾將出現(xiàn)經(jīng)由裂縫而出現(xiàn)滲透變形的狀況.裂縫產(chǎn)生后再修補,又加大了工程的維修成本.還有,產(chǎn)生裂縫還干擾了建筑物的外觀,給大家?guī)硪曈X上的不好效果和心理上的不穩(wěn)定感。

二 研究現(xiàn)狀

現(xiàn)在在處理混凝土結(jié)構(gòu)裂縫問題,通常是可以出現(xiàn)裂縫,而對其寬度進(jìn)行必要的約束,不一樣國家和地區(qū)對不樣使用條件和規(guī)定下的混凝土建筑物的裂縫寬度有不一樣的控制準(zhǔn)則.我國相關(guān)規(guī)范規(guī)定裂縫寬范圍為0.2~0.3mm,美國有關(guān)規(guī)范規(guī)定為0.108mm,法國有關(guān)規(guī)范為0.27mm,加拿大有關(guān)規(guī)范是0.064mm。

還有,王鐵夢教授在對待裂縫一事上給出“抗”和“放”的兩種手段.形變導(dǎo)致的約束作用力先要求結(jié)構(gòu)所處的環(huán)境可以給結(jié)構(gòu)以形變的機會，即變形獲得滿足,就不會出現(xiàn)約束作用力。

現(xiàn)在通常認(rèn)為,混凝土建筑物產(chǎn)生裂縫是不會的或是不易的.避免裂縫產(chǎn)生,在材料、設(shè)計、施工、運行和維護(hù)等方面都有相關(guān)的分析,然而還不太完善或效果不是相當(dāng)顯著.在水工結(jié)構(gòu)工程中,由于水的原因,以“抗”為主,力求工程每個部位均不出現(xiàn)裂縫。

三 成因機理

為了進(jìn)一步地控制裂縫與采納很好的措施對裂縫來預(yù)防,務(wù)必對裂縫出現(xiàn)的機理作出全面的分析.大規(guī)模的工程試驗說明,閘墩裂縫的出現(xiàn)大多與墩體內(nèi)外溫差、混凝土的干縮、自生體積形變、外部約束等相關(guān),一般是多元速綜合作用造成的.

3.1 墩體內(nèi)外溫差

水泥水化出現(xiàn)大量的水化熱,在1~3d內(nèi)能夠散出熱量的一半,或者更多,在混凝土實現(xiàn)最高溫度后，由于熱量的散發(fā)在一次降溫,直到與周圍溫度一樣。

閘墩當(dāng)作大體積混凝土,熱量傳遞的同時一點也不難在里面積存,造成里面溫度大于表面溫度,內(nèi)面產(chǎn)生峰值溫度.升溫時期完畢后,是散熱階段.內(nèi)外混凝土散熱條件不同,外部混凝土和外界環(huán)境接觸,散熱條件好,熱量容易散發(fā),內(nèi)部混凝土散熱條件差,于是在降溫階段又造成了外部混凝土溫度低于內(nèi)部混凝土溫度.如此一來在升溫與降溫時期都讓閘墩內(nèi)外混凝土生成了一個方向的溫度梯度,引起了它的形變的不同.里面膨脹得到外面的約束,或外部收縮得到里面制約,所以在外面混凝土中出現(xiàn)了拉應(yīng)力.

混凝土水化造成的溫度影響,運行期環(huán)境溫度變化也會起到一定的作用.尤其是面對寒潮襲擊、表面溫降非常大時,裂縫發(fā)展非常厲害.從上述可知,作用內(nèi)外溫差的大多數(shù)原因有混凝土水泥用量、水泥種類、模板溫度和周圍溫度等。

3.2 混凝土的收縮

里面的水分,少部分滿足了水泥水化的標(biāo)準(zhǔn),少量泌出喪失,大量水分是在澆搗結(jié)束后逐漸蒸發(fā)掉的.因為水泥逐漸變硬,混凝土中的水分在尚未飽和氣體中逐漸消失,導(dǎo)致混凝土體積有所減小、形狀有所變化,這種狀況就是干縮.因為混凝土的水分的喪失和含水分含量的不平均分布,出現(xiàn)濕度變化梯度.其水分逐漸減少一直是從外向內(nèi).表面混凝土的水分消失程度和速度一直是大于內(nèi)面,表面混凝土干縮的程度就越大,其形狀變化將得到內(nèi)面混凝土的約束,在表面混凝土中也出現(xiàn)拉應(yīng)力,讓表面混凝土的拉應(yīng)力變大,出現(xiàn)干縮裂縫.然而干縮通常僅出現(xiàn)在表面,對大塊混凝土來說,收縮擴(kuò)散有6 cm深要1個月左右,所以收縮縮裂縫也僅是表層裂縫或開展深度稍微有點小。混凝土的配合比和構(gòu)成是干擾收縮的最常見的因素.一般情況下廣泛運用水泥,水灰比不小,所以干縮將很大.骨料密度合適,級配量,彈性模量合理,骨料粒徑大,可以使低混凝土的收縮.另外,混凝土的養(yǎng)護(hù)對收縮還具有一定程度的作用。

3.3 自生體積形變

混凝土就是讓無水分消失,它每個構(gòu)成部分的化學(xué)反應(yīng)也會產(chǎn)生自生體積發(fā)生形狀改變.在底板應(yīng)力作用范圍內(nèi),膨脹型自生體積出現(xiàn)變化將出現(xiàn)預(yù)壓應(yīng)力,有助于避免裂風(fēng)出現(xiàn);干縮型自生體積出現(xiàn)變化對有防裂沒有任何幫助.一般混凝土的自生體積變化大多是收縮型的.它也是因為水分的轉(zhuǎn)移而導(dǎo)致的.然而不是向外逐漸損失,而是因為水泥水化時應(yīng)用水分引起凝膠孔的液面降低,出現(xiàn)彎月面,水泥石供水短缺,生成自干燥的功效,讓混凝土體對于濕度減小,體積變小.混凝土的自生收縮通常在尚未拆模時完工,雖然其量值小,然而一旦同別的收縮加在一塊,將讓表層拉應(yīng)力邊大.如節(jié)制閘閘墩此類的斷面尺寸還不足夠大,然而屬于務(wù)必排除水化熱難題的大體積混凝土結(jié)構(gòu),一定想到自生干縮參與溫度干縮等疊加的作用.干擾混凝土自生體積收縮的原因一般是材料的化學(xué)和物理性質(zhì).水灰比的浮動對自發(fā)干縮的作用和對干縮的作用恰恰相反.在水灰比多于0.5時,它的自生收縮與干縮比較是可以忽落的.而在水灰比少于0.35時,自生收縮與干縮的影響差別不大,一定要考慮。

四 防止和控制措施

混凝土在多種不樣條件下的開裂有著很多因素,并且一般是多因素影響的結(jié)果.當(dāng)?shù)弥糠N因素及影響機理后,就能夠采取措施,將死或避免混凝土出現(xiàn)開裂.。

1 材 料

混凝土材料的科學(xué)選擇是避免并控制裂縫的關(guān)鍵條件.為了減小水化熱,能選用中熱硅酸鹽水泥和低熱礦渣硅酸鹽水泥.降低水泥用量,可使水化熱變小,使混凝土的拉應(yīng)力大大變小.摻入粉煤灰的百分?jǐn)?shù)就是溫度和水化熱降低的百分?jǐn)?shù).緩凝劑可減慢混凝土放熱的速率,有利于熱量消散.減水劑可在水灰比不變時減少水和水泥用量,降低水化熱.膨脹劑能夠補償混凝土的自生收縮,產(chǎn)生一定的預(yù)壓應(yīng)力,抵消結(jié)構(gòu)由于收縮產(chǎn)生的拉應(yīng)力.值得關(guān)注的是,膨脹劑當(dāng)應(yīng)用在閘墩最下邊有外部作用力的地方,關(guān)注每個地方混凝土膨脹變形的適應(yīng)性,防止里面膨脹比表面膨脹大的狀況出現(xiàn).還有,尤其注意混凝土科學(xué)配合比的設(shè)置.

2 溫度約束

首先做的要降低混凝土的入倉溫度,讓新拌混凝土的溫度被約束在6度上下.在高溫期攪拌時,能夠加入冰片替換一些水對混凝土冷卻.澆筑時最好在春天與秋天,避免在夏天午間過熱時和冬天做.對運輸混凝土的工具作出遮陽和降溫;在這要減小里外溫差,里層溫度上升和外面溫度減小共同作用會讓溫度梯度有所增加.需要的話,在混凝土內(nèi)部設(shè)置冷卻水管,用地下水于人工冷卻水進(jìn)行人工導(dǎo)熱,降低混凝土的內(nèi)部溫度.但是,對于表層混凝土需進(jìn)行隔熱處理,來協(xié)調(diào)表層溫度減小的速度,使內(nèi)外溫差有所減小.

3 施工方法與技術(shù)

為了增大混凝土的運輸效率,現(xiàn)在多選用泵送混凝土.因為泵送混凝土需要流動性大,大量運用水泥,水灰比不小,粗骨料粒徑不大,水化熱溫升高,不難出現(xiàn)收縮裂縫.因此當(dāng)澆筑閘墩混凝土?xí)r,為了避免裂縫出現(xiàn),最好不用泵送混凝土.由于泵送混凝土施工速度快,能顧用于受作用力很小的閘墩上邊,而最下邊選用常態(tài)混凝土。

【結(jié)語】:

綜上所述,因為混凝土裂縫的成因非常復(fù)雜,可能是一個原因引起的,也有可能是多個原因一起作用的后果,另外水閘工程的關(guān)鍵性,所以,大家務(wù)必科學(xué)研究水閘閘墩裂縫的出現(xiàn)的原因,從而引用有關(guān)的防治策略,如此方能快速解決存在的安全問題,方可以保證水閘的正常運行,方可以發(fā)揮其應(yīng)用的功效。

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