電廠水工結(jié)構(gòu)的裂縫及其防治措施研究

摘 要：在電廠水工結(jié)構(gòu)中，常出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性裂縫，給工程的質(zhì)量造成了不利的影響，在實際工程中應(yīng)加強對電廠水工結(jié)構(gòu)質(zhì)量的控制。文章分析了電廠水工結(jié)構(gòu)裂縫的影響因素，在此基礎(chǔ)上提出了預(yù)防水工結(jié)構(gòu)裂縫出現(xiàn)的措施及裂縫出現(xiàn)后的處理方法，以期為電廠水工結(jié)構(gòu)安全的維護(hù)及保障電廠安全運行提供理論指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：水工結(jié)構(gòu)；裂縫；防治措施

引言

在電廠水工結(jié)構(gòu)工程中，由于水工混凝土結(jié)構(gòu)的干縮而導(dǎo)致電廠水工混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫，在實際防治和控制上存在著諸多不足，使水工結(jié)構(gòu)工程存在安全隱患，因此裂縫的防治工作是一個普遍性的問題。在實際工程中，建筑物發(fā)生破壞的初始階段是裂縫的出現(xiàn)和擴展，嚴(yán)重時可能會造成結(jié)構(gòu)物質(zhì)的整體破壞。對于電廠水工結(jié)構(gòu)物，裂縫的出現(xiàn)不僅會造成滲漏，影響結(jié)構(gòu)的使用性能，而且降低結(jié)構(gòu)物的持久強度，如冷卻塔鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中保護(hù)層的剝落。當(dāng)實際水工建筑物的水壓頭高于10m時，就會伴隨著裂縫、滲漏、鋼筋腐蝕和混凝土碳化等問題的產(chǎn)生。為了提高電廠水工結(jié)構(gòu)工程的質(zhì)量，解決因水工混凝土出現(xiàn)裂縫而造成的滲漏問題，有必要研究導(dǎo)致電廠水工結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫的原因，并在此基礎(chǔ)上研究減少電廠水工結(jié)構(gòu)裂縫的方法和相關(guān)的處理措施[1]。

1 電廠水工結(jié)構(gòu)裂縫的影響因素

1.1 混凝土結(jié)構(gòu)的熱脹冷縮

在電廠水工結(jié)構(gòu)的施工過程中，體積較大的混凝土結(jié)構(gòu)較為常見，由于較大體積的混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)部容易存積熱量，因而存在內(nèi)外溫度差現(xiàn)象，內(nèi)外溫度差的存在引起的內(nèi)應(yīng)力是導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)裂縫的主要原因之一。對于薄板混凝土結(jié)構(gòu)物，混凝土熱脹問題就是因水泥水化時產(chǎn)生的水化熱造成的，水化熱隨著時間不斷增長，當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)物溫度降低時將會出現(xiàn)冷縮現(xiàn)象，若混凝土的抗拉強度小于混凝土的冷縮力，就會導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)物出現(xiàn)裂縫問題。

1.2 混凝土結(jié)構(gòu)的碳化收縮

二氧化碳的濃度和濕度是造成混凝土碳化收縮的直接原因，若在混凝土結(jié)構(gòu)物的地下存在碳酸地下水，也能引起混凝土結(jié)構(gòu)物的碳化收縮?；炷两Y(jié)構(gòu)的碳化收縮和熱脹冷縮相似，若混凝土的抗拉強度小于混凝土的碳化收縮力，就會導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)物出現(xiàn)裂縫問題，且混凝土的碳化收縮過程具有不可逆性，當(dāng)混凝土暴露在較高濃度的二氧化碳環(huán)境氛圍中時也容易出現(xiàn)裂縫問題[1]。

1.3 混凝土結(jié)構(gòu)的化學(xué)減縮

混凝土的化學(xué)減縮是影響水工結(jié)構(gòu)混凝土裂縫的重要因素之一。水泥在水化過程中，由于無水的熟料礦物質(zhì)會轉(zhuǎn)化為水化物，因此會導(dǎo)致體積變大，而化學(xué)減縮現(xiàn)象就是由于水化前后反應(yīng)物和生成物的平均密度不同而造成的。

1.4 直接作用造成的裂縫

直接作用造成的裂縫是最簡單、最直接的方式，在電廠水工混凝土結(jié)構(gòu)中，由于受到本身重力、土塊壓力、水側(cè)壓力、設(shè)備的動靜載荷等力的直接作用，都可能造成水工結(jié)構(gòu)因受應(yīng)力而出現(xiàn)裂縫。在實際結(jié)構(gòu)設(shè)計計算時，都可以有效控制這些直接作用的載荷。理論研究中通常認(rèn)為直接應(yīng)力造成的裂縫約占結(jié)構(gòu)裂縫的四分之一。

2 電廠水工結(jié)構(gòu)裂縫的防治措施

2.1 電廠水工結(jié)構(gòu)裂縫的預(yù)防措施

電廠水工結(jié)構(gòu)主要包括冷卻塔、水泵房、排水溝、灰管支墩等，在實際工程中，應(yīng)做好水工結(jié)構(gòu)裂縫的防治工作，保障電廠的安全穩(wěn)定運行。

2.1.1 在設(shè)計和施工過程中，容易產(chǎn)生混凝土裂縫的部位、條件及應(yīng)對措施。設(shè)計過程中，對于同一棟建筑物，高矮相差懸殊的結(jié)合部位容易產(chǎn)生裂縫、地基變形不一致的部位容易產(chǎn)生裂縫，應(yīng)對措施為設(shè)置“后澆帶”；對于長度超過30米的管廊，容易產(chǎn)生裂縫，應(yīng)設(shè)橡膠止水帶作為伸縮、沉降縫。施工過程中，對于大體積混凝土，當(dāng)模板內(nèi)外溫差超過25度時，容易產(chǎn)生溫度裂縫。首先，在混凝土內(nèi)設(shè)測溫管，監(jiān)視混凝土內(nèi)溫度，確保在拆模時溫差小于25度。其次，控制水化熱，在混凝土內(nèi)參冰塊，減小溫差。再次，每次混凝土澆筑完畢后，應(yīng)做好保溫養(yǎng)護(hù)措施，應(yīng)使混凝土澆筑體的里表溫差及降溫速率滿足溫控指標(biāo)的要求，保濕養(yǎng)護(hù)的持續(xù)時間，不得少于14天。

2.1.2 加強水工結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工階段的管理。根據(jù)電廠水工結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范，注重對水荷載結(jié)構(gòu)的計算分析，保證電廠水工結(jié)構(gòu)的應(yīng)力強度，實現(xiàn)對電廠水工結(jié)構(gòu)裂縫的科學(xué)控制。在實際工程中，通過科學(xué)的理論分析復(fù)核水工結(jié)構(gòu)的最大裂縫寬度，將其控制在允許裂縫寬度范圍之內(nèi)，達(dá)到分散水工結(jié)構(gòu)裂縫的目的，理論上通常認(rèn)為最大裂縫寬度應(yīng)控制在0.2mm。在工程實際中可優(yōu)先選擇小直徑、小間距的配筋，并采用科學(xué)的配筋均勻分布方式，使得混凝土干縮變形趨于均勻化，以此控制荷載體的形變，從而降低水工結(jié)構(gòu)裂縫集中發(fā)生的概率。水平方向的橫向配筋必須采用螺紋鋼筋，用于提高鋼筋與混凝土結(jié)合的緊密度，提高支撐混凝土收縮應(yīng)力的能力避免出現(xiàn)拉斷、開裂等情況的發(fā)生[2]。此外，通過配筋的合理設(shè)置，加強對結(jié)構(gòu)剛度和強度的控制，提高水工結(jié)構(gòu)物的適應(yīng)能力，在結(jié)構(gòu)發(fā)生變形時能夠產(chǎn)生內(nèi)重力分布，避免水工結(jié)構(gòu)出現(xiàn)不均勻沉降以及因溫差作用而引起集中應(yīng)力。

2.1.3 加強水工結(jié)構(gòu)構(gòu)造和溫度應(yīng)力的控制。在電廠水工結(jié)構(gòu)裂縫的防治工作中，應(yīng)重點加強構(gòu)造措施和溫度應(yīng)力的控制。如在煤泥沉淀池和綜合泵房的下部結(jié)構(gòu)中，可基于設(shè)備布置情況合理設(shè)置后澆帶。對于電廠循環(huán)水泵房的底板和部分側(cè)墻工程，應(yīng)加強對混凝土入模溫度的控制，通過采取降低混凝土入模溫度的技術(shù)措施來避免水工結(jié)構(gòu)混凝土發(fā)生水化熱現(xiàn)象，具體可采取薄層澆筑、保溫養(yǎng)護(hù)、緩慢降溫及浸水養(yǎng)護(hù)等措施，降低水化熱從而提高水工結(jié)構(gòu)混凝土的強度[3]。對于冷卻塔的底部結(jié)構(gòu)工程，實際施工中可采用環(huán)形基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，通過分段澆筑、設(shè)后澆帶、澆后及時回填、全程覆蓋養(yǎng)護(hù)等方式，實現(xiàn)對水工結(jié)構(gòu)裂縫的有效控制。

2.2 電廠水工結(jié)構(gòu)裂縫的處理方法

對于電廠水工結(jié)構(gòu)物的裂縫，在工程實際中應(yīng)以預(yù)防為主。由于受電廠水工結(jié)構(gòu)的設(shè)計計算模型、工程實際施工等因素的影響，即使在工程中采取相應(yīng)的控制措施，也會出現(xiàn)一些具有安全隱患的裂縫，而如何處理這些裂縫，對于電廠水工結(jié)構(gòu)物的可靠性至關(guān)重要。

2.2.1 壓力灌漿法。壓力灌漿法是解決電廠水工結(jié)構(gòu)裂縫的有效方法之一，其原理是將灌漿材料配成漿液，經(jīng)壓送設(shè)備后注入到混凝土的空隙中，使其逐漸擴散、膠凝、固化，從而實現(xiàn)水工結(jié)構(gòu)物裂縫的修補。工程上采用的材料主要包括水泥漿、水泥-環(huán)氧糠酮、水玻璃漿、丙凝、氰凝等。當(dāng)采用壓力灌漿法處理裂縫時，應(yīng)合理控制漿液配比度，確保開槽表面的清潔堅實、無浮灰及油脂，基于裂縫寬度、滲水量及滲水面積等參數(shù)科學(xué)確定選用的材料。

2.2.2 裂縫表面封閉法。對于電廠水工結(jié)構(gòu)工程，在綜合泵房上部結(jié)構(gòu)等地方常采用砌體結(jié)構(gòu)，對于其中由溫度膨脹、地基不均勻沉降等原因造成的結(jié)構(gòu)裂縫，若沒有造成貫通性的大裂縫，就可采用裂縫表面封閉法對裂縫進(jìn)行修補，若造成貫通性的裂縫，則必須采用壓力灌漿法進(jìn)行修補。當(dāng)結(jié)構(gòu)性裂縫寬度較大、裂縫較多時，若采取多種修補措施后仍然存在結(jié)構(gòu)開裂，則應(yīng)采取鋼筋網(wǎng)水泥砂漿夾板墻方式進(jìn)行結(jié)構(gòu)加固。

3 結(jié)束語

電廠水工結(jié)構(gòu)的安全是電廠安全、穩(wěn)定運行的基本保障，在電廠結(jié)構(gòu)工程中其外觀、內(nèi)部常出現(xiàn)裂縫，在實際工程中應(yīng)加強對電廠水工結(jié)構(gòu)質(zhì)量的控制和安全維護(hù)，根據(jù)水工結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的不同原因，采取針對性的預(yù)防措施和處理方法，以避免影響水工結(jié)構(gòu)物的安全，保證電廠的安全穩(wěn)定運行。

參考文獻(xiàn)

[1]熊兆平.火力發(fā)電廠水工混凝土結(jié)構(gòu)裂縫成因及解決措施[J].低碳世界，2015，No.10236：85-86.

[2]方仙梅.大體積混凝土裂縫的分析及防治[J].中國西部科技，2011（4）：20-21.

[3]佟彤彤.電廠水工結(jié)構(gòu)工程中耐久性設(shè)計的應(yīng)用初探[J].現(xiàn)代裝飾（理論），2015，No.35605：132.