淺談西藏高原地區(qū)混凝土裂縫的成因及控制措施

【摘要】西藏高原地區(qū)晝夜溫差較大，氣候寒冷干燥、多風(fēng)，若混凝土施工過程控制不當(dāng)則極易產(chǎn)生裂縫，影響結(jié)構(gòu)的整體性。因此應(yīng)實(shí)行全方面的溫控措施，并加以深入研究與探討，以預(yù)防和控制裂縫的產(chǎn)生，不斷提升水利工程建設(shè)的整體質(zhì)量，為該地區(qū)水工項(xiàng)目施工提供可借鑒的寶貴經(jīng)驗(yàn)。

【關(guān)鍵詞】高原地區(qū)；混凝土施工；裂縫成因；具體控制措施

水工混凝土裂縫是水工建筑物最為常見的病害之一，產(chǎn)生的原因是多種多樣的。裂縫對(duì)水工建筑物的危害程度不一，尤其是高原地區(qū)施工的廠房大體積混凝土，同樣幅度的氣溫變化，在內(nèi)地可能只是產(chǎn)生表層裂縫，在高原則可能產(chǎn)生貫穿性裂縫。因此，必須對(duì)此加以重視，并采取措施加以解決。

1.裂縫成因分析

西藏地區(qū)氣候干燥、多風(fēng)且白天日照較強(qiáng)，晝夜溫差較大，根據(jù)加查氣象站1978～2004年實(shí)測資料統(tǒng)計(jì)，其多年平均氣溫9.2℃，極端最高氣溫和極端最低氣溫分別為32.0℃、-16.6℃；日溫差13～22.7℃；歷年最小相對(duì)濕度為零；多年最大風(fēng)速為19m/s；多年平均蒸發(fā)量為2075.2mm。混凝土澆筑完成后，白天受風(fēng)吹日曬，表面水分散失快，體積收縮大，而內(nèi)部濕度變化很小，收縮也小，因而表面收縮變形受到內(nèi)部混凝土的約束，從而出現(xiàn)拉應(yīng)力，容易引起混凝土開裂；或者混凝土水分蒸發(fā)，產(chǎn)生體積收縮并受到老混凝土面的約束，亦容易出現(xiàn)裂縫。西藏地區(qū)晝夜溫差較大，相比白天強(qiáng)日照、高溫情況，夜間環(huán)境溫度驟降，而混凝土正處于水化溫升階段，內(nèi)部溫度較高，導(dǎo)致內(nèi)外溫差較大，這是混凝土裂縫產(chǎn)生的另一主要原因。

2.裂縫的危害

混凝土裂縫將使水工建筑物產(chǎn)生滲漏，滲漏的結(jié)果，一方面在壓力水作用下使裂縫逐步擴(kuò)寬和發(fā)展；另一方面當(dāng)水滲入混凝土內(nèi)部后首先會(huì)引起水解破壞，并可能由此導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)物的破壞。同時(shí)，混凝土裂縫的存在，能使空氣中的二氧化碳極易滲透到混凝土內(nèi)部與水泥的某些水化產(chǎn)物相互作用形成碳酸鈣，加快混凝土碳化速度，降低甚至完全破壞混凝土強(qiáng)度?；炷恋牧芽p還會(huì)削弱混凝土對(duì)鋼筋的保護(hù)作用，剝落的混凝土?xí)逛摻铋L期暴漏在潮濕的環(huán)境下，破壞掉鋼筋的外層保護(hù)膜，使鋼筋產(chǎn)生銹蝕。綜上，混凝土裂縫對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)物的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和穩(wěn)定性具有直接的影響，會(huì)降低混凝土結(jié)構(gòu)物的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和整體穩(wěn)定性，輕則影響建筑物的外觀和正常使用，嚴(yán)重的貫穿性裂縫甚至可能導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)物的完全破壞。

3.控制混凝土裂縫的具體措施

針對(duì)高原地區(qū)晝夜溫差大，氣候干燥，夏季高溫，冬季寒冷等氣候特點(diǎn)，對(duì)混凝土澆筑采取全面的溫控措施。

3.1原材料保溫

粗骨料高溫季節(jié)（5～9月）采取遮陽、低溫季節(jié)（11～次年3月上旬）采取保溫措施，骨料料堆高度大于6m，地籠取料，使粗骨料溫度高溫季節(jié)不高于月平均氣溫，低溫季節(jié)骨料不凍結(jié)、料堆中下部骨料溫度不低于3℃。細(xì)骨料要常年采取遮雨措施，防止雨水進(jìn)入成品砂堆，同時(shí)低溫季節(jié)采取保溫措施。

3.2混凝土拌合

高溫季節(jié)（5～9月）對(duì)混凝土骨料采用風(fēng)冷措施進(jìn)行預(yù)冷，并采取加片冰、加制冷水拌合等措施降低混凝土出機(jī)口溫度；低溫季節(jié)（11月～次年3月上旬），澆筑混凝土采取加熱水拌合等措施提高混凝土出機(jī)口溫度，熱水溫度不高于60℃。

3.3施工安排

混凝土的澆筑盡可能避開高溫、曝曬、多風(fēng)、降溫的天氣，若需要在上述條件下施工時(shí)必須有相應(yīng)遮擋、保溫措施。

3.4施工過程控制

（1）高溫季節(jié)。1）運(yùn)輸車輛周邊及混凝土吊罐外側(cè)均固定保溫材料，以減少混凝土運(yùn)輸過程中溫度回升。2）在施工現(xiàn)場合適位置布置冷水站，施工的大體積混凝土均預(yù)埋冷卻水管并通制冷水，以降低混凝土內(nèi)部溫度；冷卻通水用干管和支管均包裹保溫材料，以滿足倉內(nèi)冷卻水管進(jìn)口水溫要求。3）高溫季節(jié)外界氣溫較高，為防止混凝土初凝及氣溫倒灌，采用噴霧機(jī)噴霧將倉面上空形成一層霧狀隔熱層，使倉面混凝土在澆筑過程中減少陽光直射強(qiáng)度，降低倉面環(huán)境溫度。噴霧時(shí)要保證成霧狀，避免形成水滴落在混凝土面上。4）高溫季節(jié)混凝土振搗完成后表面用保溫被進(jìn)行全面覆蓋，以防環(huán)境溫度倒灌。5）混凝土施工完成后，倉面采用花管流水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)均勻不間斷，時(shí)間不少于28d。

（2）低溫季節(jié)。1）在入冬前（10月底）對(duì)所有混凝土運(yùn)輸設(shè)備及混凝土外露面均固定保溫材料，防止內(nèi)外溫差過大。2）模板采用外保溫，在澆筑過程中及時(shí)覆蓋保溫被，并配備電熱毯、暖風(fēng)機(jī)等設(shè)備提高澆筑倉面溫度。3）每層混凝土澆筑結(jié)束后，在其上表面采用一層土工膜和3cm厚聚苯乙烯保溫卷材壓緊覆蓋，側(cè)面粘貼保溫材料進(jìn)行封閉保溫：永久外露面粘貼3cm厚保溫板，臨時(shí)外露面粘貼3cm厚保溫卷材。4）冬季澆筑的混凝土應(yīng)適當(dāng)推遲拆模時(shí)間，氣溫驟降期間不允許拆模。5）所有孔洞均進(jìn)行封閉，防止形成風(fēng)道。

4.已產(chǎn)生裂縫的修補(bǔ)方法

國內(nèi)外學(xué)者把裂縫分為死縫、活縫和增長縫等3種。對(duì)于死縫可以采用剛性材料填充修補(bǔ)；對(duì)活縫則采用彈性材料修補(bǔ)；對(duì)于增長縫，必須消除引發(fā)裂縫的因素后再進(jìn)行修補(bǔ)。裂縫修補(bǔ)除了要恢復(fù)水工建筑物的防水性和耐久性之外，還要從結(jié)構(gòu)安全及美觀角度出發(fā)進(jìn)行修補(bǔ)，當(dāng)前的修補(bǔ)方法主要有以下三大類：

4.1充填法。對(duì)于裂縫寬度大于0.5mm的裂縫，在結(jié)構(gòu)表面沿裂縫走向騎縫鑿“U”形或“V”形槽，槽深和槽寬分別不小于20mm和15mm，在槽中充填密封材料，并粘貼纖維復(fù)合材料或涂刷防護(hù)材料以封閉其表面。充填材料采用水泥砂漿、環(huán)氧砂漿、彈性環(huán)氧砂漿、聚合物水泥砂漿等。如果鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋已經(jīng)銹蝕，則將混凝土鑿開到能夠處理已經(jīng)生銹的鋼筋部分，將鋼筋除銹，再在槽中充填水泥砂漿或環(huán)氧樹脂砂漿等材料。

4.2注入法。注入法分壓力注入法（灌漿法）與真空吸入法兩種。灌漿法是在一定時(shí)間內(nèi)，以較高壓力將修補(bǔ)裂縫用的注漿料壓入裂縫腔內(nèi)，適應(yīng)于較深較細(xì)的裂縫；而真空注入法則利用真空泵使縫內(nèi)形成真空，將漿材注入縫內(nèi)，該方法適應(yīng)于各種表面裂縫的修補(bǔ)。灌漿材料有水泥漿材、普通環(huán)氧漿材、彈性聚氨酯漿材、水溶性聚氨酯漿材等。

4.3表面覆蓋法。在細(xì)微裂縫表面上涂膜，以提高其防水性及耐力性為目的的修補(bǔ)方法，分涂覆裂縫部分及全部涂覆兩種方法。施工時(shí)，首先用鋼絲刷將混凝土表面打毛，清理表面附著物，用水沖洗干凈后充分干燥，然后用樹脂充填混凝土表面氣孔，再用修補(bǔ)材料覆蓋表面。

5.結(jié)語

水工建筑物的結(jié)構(gòu)安全和防滲等主要由混凝土承擔(dān)，因此混凝土的質(zhì)量極其重要，尤其是西藏高原地區(qū)，其特殊的氣候環(huán)境導(dǎo)致大體積混凝土極易產(chǎn)生溫度裂縫。因此，必須嚴(yán)格控制各項(xiàng)溫控措施的執(zhí)行，減少和控制混凝土裂縫的產(chǎn)生和擴(kuò)展，提高混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，進(jìn)而提升水工建筑物的安全。

參考文獻(xiàn)

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