水閘混凝土施工裂縫成因和防裂措施探討

黃香軍+趙振杰

摘 要：水閘開(kāi)裂已成為水閘建設(shè)的一個(gè)通病，分析水閘裂縫的成因機(jī)理及防裂措施已成為工程界急需解決的重大課題，為此，本文在充分了解水閘混凝土裂縫及裂縫產(chǎn)生原因的基礎(chǔ)上，采取了科學(xué)有效的防裂措施，以期全面提升工程建設(shè)的整體質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：水閘混凝土；裂縫原因；防裂措施

1 水閘混凝土裂縫及產(chǎn)生裂縫的原因

1、設(shè)計(jì)原因產(chǎn)生的裂縫

構(gòu)件斷面突變過(guò)多，產(chǎn)生應(yīng)力集中，若不采取措施，斷面縮小處以及陰角部位容易出現(xiàn)裂縫；閘底板或閘墩太長(zhǎng)，容易出現(xiàn)伸縮變形引起的裂縫；承重梁板尺寸太小，剛度不足，受拉部位易產(chǎn)生裂縫。

2、混凝土材料原因產(chǎn)生的裂縫

使用導(dǎo)致混凝土收縮性較高的礦渣水泥、快硬水泥、低熱水泥，以及水泥標(biāo)號(hào)過(guò)低或水灰比過(guò)大均易產(chǎn)生裂縫。此外，將不同廠家的水泥混用，也是產(chǎn)生裂縫的重要因素?；炷林写止橇系挠昧看?，針片狀石子含量高，會(huì)造成混凝土內(nèi)部孔隙增多，細(xì)骨料的粒徑及含泥量超標(biāo)等會(huì)造成混凝土強(qiáng)度下降，易引起裂縫。選用堿活性骨料，使水泥中的堿性物質(zhì)與骨料中的活性氧化硅等起反應(yīng)，生成膠狀物，因體積膨脹而產(chǎn)生裂縫。有些水泥拌制的混凝土出現(xiàn)離析、泌水等不良現(xiàn)象，造成混凝土各種組份分布不均勻，水化反應(yīng)差異性大，容易產(chǎn)生裂縫。另外，混凝土中大量加入粉煤灰等摻合料以減少水泥用量，此時(shí)混凝土早期強(qiáng)度不足以抵抗早期的內(nèi)部拉應(yīng)力而出現(xiàn)裂縫。外加劑（如膨脹劑）選擇不當(dāng)，或誤用假冒產(chǎn)品，也會(huì)產(chǎn)生裂縫。

3、施工原因產(chǎn)生的裂縫

混凝土鋼筋保護(hù)層偏小、混凝土坍落度偏大、混凝土表面收漿不好，易產(chǎn)生因沉淀而產(chǎn)生的裂縫，裂縫沿鋼筋縱向出現(xiàn)，或以預(yù)埋件為中心出現(xiàn)輻射狀裂縫，出現(xiàn)裂縫部位一般會(huì)高于周圍混凝土表面?；炷翝仓戤吅竽婕梆B(yǎng)護(hù)不及時(shí)會(huì)造成塑性裂縫，塑性裂縫一般不長(zhǎng)，深度也淺，往往表現(xiàn)為中間寬兩頭細(xì)。

在混凝土水化反應(yīng)初期若表面失水會(huì)產(chǎn)生干縮裂縫，在干縮過(guò)程中，混凝土遇到如鋼筋或其他預(yù)埋件的約束，在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生的拉應(yīng)力超過(guò)混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)就會(huì)產(chǎn)生裂縫。在配筋率較大（超過(guò)3%）的構(gòu)件中，鋼筋對(duì)混凝土收縮的約束比較明顯，混凝土表面容易出現(xiàn)龜裂。另外，骨料的大小和級(jí)配對(duì)干縮也有影響，如使用偏細(xì)砂（或硅粉等比表面積大的材料）時(shí)，會(huì)使混凝土收縮值增大。一般來(lái)說(shuō)，膠凝材料用量越多、構(gòu)件尺寸越小或越薄、空氣濕度越小，干縮量則越大。干縮裂縫的特征是表面開(kāi)裂，走向?yàn)榭v橫交錯(cuò)，沒(méi)有規(guī)律性，裂縫寬度和長(zhǎng)度都較小。新老混凝土間隔時(shí)間過(guò)長(zhǎng)易產(chǎn)生因約束而引起的裂縫，下層混凝土齡期超過(guò)一個(gè)月，再澆筑上層混凝土，會(huì)因?yàn)樾吕匣炷林g彈性模量差異過(guò)大，老混凝土對(duì)新澆混凝土產(chǎn)生較強(qiáng)的約束，使新混凝土產(chǎn)生裂縫。

夏天澆筑混凝土，由于入倉(cāng)溫度過(guò)高，水泥水化產(chǎn)生的熱量還將使混凝土內(nèi)部溫度進(jìn)一步升高，導(dǎo)致混凝土體積的變化，當(dāng)體積變化引起的拉伸應(yīng)變超過(guò)混凝土的極限應(yīng)變時(shí)，混凝土將會(huì)開(kāi)裂。低溫季節(jié)澆筑混凝土，遇寒潮來(lái)襲，產(chǎn)生內(nèi)外溫差過(guò)大，未采取保溫措施，也容易使混凝土產(chǎn)生裂縫。底?；蚧A(chǔ)產(chǎn)生沉降，會(huì)使混凝土構(gòu)件產(chǎn)生較大的結(jié)構(gòu)內(nèi)力（彎矩、剪力）。

2 水閘混凝土防裂措施分析

1、設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)通過(guò)計(jì)算確定構(gòu)件尺寸，斷面突變處采用增加配筋等措施，超長(zhǎng)構(gòu)件采用設(shè)后澆帶等方法，閘墩的構(gòu)造鋼筋應(yīng)不小于規(guī)范要求的配筋量，以減少裂縫出現(xiàn)的可能性。水泥應(yīng)選用收縮性較低的水泥，合理搭配水泥與混凝土強(qiáng)度等級(jí)之間關(guān)系。一般情況下，水泥強(qiáng)度比所使用的混凝土強(qiáng)度大一個(gè)等級(jí)。如配置C30混凝土，使用強(qiáng)度等級(jí)為42.5的水泥比較合適，可以達(dá)到合理的水灰比，保證施工質(zhì)量。不能只為片面追求經(jīng)濟(jì)效益，使用高標(biāo)號(hào)水泥、大水灰比的配合比。嚴(yán)禁不同廠家的水泥混用。

2、選用級(jí)配良好的粗、細(xì)骨料，嚴(yán)禁粗骨料中針片狀石子超標(biāo)，盡量不使用細(xì)砂，含泥量嚴(yán)格控制在規(guī)范要求以內(nèi)，氯離子含量不得超標(biāo)。盡量選用收縮率小的骨料，堿活性骨料不得使用。對(duì)于大體積混凝土，盡量使用水化熱低的水泥，可考慮外摻粉煤灰、磨細(xì)礦渣等材料，但應(yīng)通過(guò)配合比試驗(yàn)論證確定。減水劑、膨脹劑等外加劑應(yīng)選用公認(rèn)的品牌，謹(jǐn)防假冒產(chǎn)品影響混凝土質(zhì)量，最好通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證后再用。摻用聚丙烯纖維對(duì)防止混凝土出現(xiàn)表面裂縫非常有效。

3、要嚴(yán)格控制鋼筋間距和模板尺寸，盡量采用小水灰比、小坍落度混凝土，保護(hù)層厚度應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。新澆混凝土的抹面工作要及時(shí)，一般不少于兩遍。盡量避開(kāi)在高溫天氣澆筑混凝土，入倉(cāng)溫度應(yīng)控制在規(guī)范允許的范圍內(nèi)，若在高溫季節(jié)澆筑混凝土，則應(yīng)采取降低骨料溫度、降低拌和水溫度、加冰屑、運(yùn)輸罐保溫、新澆混凝土通水冷卻等措施，對(duì)澆筑完畢的混凝土要及時(shí)灑水養(yǎng)護(hù)或用塑料薄膜對(duì)混凝土進(jìn)行覆蓋。冬季澆筑混凝土應(yīng)做好新澆混凝土的保溫工作，應(yīng)適當(dāng)延長(zhǎng)拆模時(shí)間，特別在寒潮侵襲時(shí)，一定要做好表面覆蓋，有必要時(shí)可采用搭棚升溫，對(duì)閘底板可采用蓄水養(yǎng)護(hù)等措施。

4、加強(qiáng)道路養(yǎng)護(hù)，提高機(jī)械完好率，避免機(jī)械故障，縮短混凝土運(yùn)輸及等待卸料的時(shí)間。砼吊罐表面用泡沫板包裹進(jìn)行保溫，減少砼運(yùn)輸過(guò)程中的溫度升高量。經(jīng)實(shí)測(cè)，采取保溫措施后比不采取保溫措施的情況下，在20分鐘內(nèi)溫度升高值要低約1℃。砼入倉(cāng)后及時(shí)進(jìn)行平倉(cāng)振搗，加快覆蓋速度，縮短混凝土的暴露時(shí)間。采用噴灑水霧的方法降低倉(cāng)面氣溫。對(duì)閘墩大鋼模，在其外表面鋪設(shè)花管進(jìn)行噴灑冷水降溫，防止大鋼模表面溫度過(guò)高而對(duì)已入倉(cāng)砼的溫度控制帶來(lái)不利影響。對(duì)閘墩砼，由于其倉(cāng)面較小，在其頂部利用滿鋪腳手片，頂面再鋪一層土工布形成遮陽(yáng)棚進(jìn)行防曬。經(jīng)實(shí)測(cè)，采取遮陽(yáng)措施后比不采取遮陽(yáng)措施的情況下，砼倉(cāng)面內(nèi)溫度要低約7～10℃。

5、貫穿性裂縫的處理。第一，按活動(dòng)縫處理。有些貫穿性裂縫是由于結(jié)構(gòu)分縫不合理引起，若按死縫處理，處理后仍會(huì)在附近出現(xiàn)同樣的裂縫，則需作為活動(dòng)縫處理，處理后可滿足防滲和耐久性功能要求，處理方法為：表面鑿槽——埋灌漿管——表面封閉——灌丙凝（聚氨脂）漿液。第二，按死縫處理。因結(jié)構(gòu)需要，必須恢復(fù)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，則需按死縫進(jìn)行加固處理，一般處理方法為：鑿槽——埋灌漿管——表面封閉——環(huán)氧灌漿，表面封閉需采用粘貼碳纖維布、芳韌纖維布等加固性材料。

6、一般性淺表裂縫處理。當(dāng)縫寬超過(guò)規(guī)范要求，一般采用鑿槽后用水泥砂漿封閉，要求較高的可采用聚合物砂漿，為追求裝飾效果，砂漿顏色應(yīng)作一些調(diào)試。如縫寬小于規(guī)范要求，可不作處理，若影響外觀質(zhì)量，可考慮采用一種水泥基的涂抹材料XYPEX（賽柏斯）處理，此材料具有增強(qiáng)砼抗?jié)B性和抗凍性的功效，據(jù)稱可向縫內(nèi)滲透40cm，并產(chǎn)生結(jié)晶，使裂縫愈合。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，水利工程建設(shè)中水閘的建設(shè)至關(guān)重要，混凝土是主要建造材料，施工過(guò)程中，往往因?yàn)楦鞣N原因出現(xiàn)裂縫，導(dǎo)致水閘無(wú)法正常運(yùn)行，存在較大的安全隱患。為此本文對(duì)水閘混凝土的裂縫成因進(jìn)行了分析，并提出了預(yù)防措施，保證混凝土施工質(zhì)量，以實(shí)現(xiàn)水閘結(jié)構(gòu)預(yù)期的設(shè)計(jì)目標(biāo)。

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