水工涵閘混凝土結(jié)構(gòu)裂縫成因及預(yù)防措施研究

周友勛 廣州市宏濤水務(wù)勘測(cè)設(shè)計(jì)有限公司

在工程施工的時(shí)候最容易出現(xiàn)裂縫的地方就是在水工涵閘混凝土結(jié)構(gòu)的底板處和墩墻處。水工涵閘混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫之后就會(huì)影響整個(gè)施工的質(zhì)量，所以在施工的時(shí)候?yàn)榱吮苊獬霈F(xiàn)這種現(xiàn)象就需要在施工的時(shí)候提前做好預(yù)防措施。

1.水工涵閘混凝土結(jié)構(gòu)

水工涵閘混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫的原因有以下幾種：（1）建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理；（2）混凝土溫度變化引起的裂縫；（3）施工質(zhì)量不合格；（4）超載使用。如圖所示是墩墻容易出現(xiàn)裂縫的示意圖（圖1）。

圖1

在實(shí)際施工的時(shí)候，如果施工不當(dāng)水工涵閘就會(huì)出現(xiàn)“棗核形”的裂縫，裂縫一般會(huì)從混凝土的表面向混凝土的內(nèi)部進(jìn)行延伸，最后會(huì)變成非常大的裂縫。因?yàn)樗ずl墩墻的位置比較窄，所以非常容易出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象，裂縫一旦出現(xiàn)就非常容易影響整個(gè)墩墻，建筑澆筑的時(shí)候是最容易出現(xiàn)裂縫的時(shí)候，裂縫的寬度也和環(huán)境溫度有著非常大的關(guān)系，越冷的時(shí)候裂縫就出現(xiàn)的越大。

2.水工涵閘混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫的危害

2.1 水工涵閘混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫會(huì)影響整個(gè)結(jié)構(gòu)

如果在施工的時(shí)候水工涵閘出現(xiàn)裂縫就會(huì)影響整個(gè)結(jié)構(gòu)的整體性，裂縫過(guò)大的時(shí)候混凝土還會(huì)出現(xiàn)脫落現(xiàn)象。一般在水工涵閘支座的地方和承載力比較大的地方容易出現(xiàn)剪切裂縫，剪切裂縫會(huì)影響整體結(jié)構(gòu)的剪應(yīng)力。

2.2 水工涵閘混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫會(huì)影響結(jié)構(gòu)功能正常使用

水工涵閘混凝土出現(xiàn)裂縫的原因還有可能是因?yàn)闇囟鹊淖兓绻霈F(xiàn)裂縫的建筑物是擋水的建筑物，那么就會(huì)影響擋水性能的使用，蓄水位也會(huì)隨之受到影響。

2.3 水工涵閘混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫會(huì)影響整個(gè)結(jié)構(gòu)的使用壽命

水工涵閘混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫還會(huì)影響整個(gè)結(jié)構(gòu)的使用壽命，因?yàn)榱芽p的寬度能夠作為檢測(cè)結(jié)構(gòu)耐久度的標(biāo)準(zhǔn)。如果水工涵閘混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)的裂縫比較寬說(shuō)明結(jié)構(gòu)里面有水分和氧氣存在，這個(gè)時(shí)候結(jié)構(gòu)的鋼筋就會(huì)受到影響，最終影響整個(gè)結(jié)構(gòu)的耐久性。裂縫現(xiàn)象嚴(yán)重的時(shí)候還會(huì)讓鋼筋出現(xiàn)變形狀況，這個(gè)時(shí)候鋼筋就會(huì)出現(xiàn)斷裂影響整體結(jié)構(gòu)的使用壽命。

3.水工涵閘墩墻混凝土結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的原因

3.1 水化熱引起的水工涵閘墩墻混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫

水工涵閘墩墻混凝土攪拌完成之后會(huì)出現(xiàn)很多的熱量，這些熱量不能很快散出去，就會(huì)有大量的熱量在混凝土里面?；炷辽岬臅r(shí)候會(huì)存有比較大的差異，外部散熱速度要比內(nèi)部快，并且在散熱的時(shí)候還會(huì)產(chǎn)生溫度應(yīng)力，如果產(chǎn)生的溫度應(yīng)力超過(guò)混凝土承受力度的時(shí)候就會(huì)出現(xiàn)裂縫。

3.2 混凝土環(huán)境和澆筑的溫度引起的水工涵閘墩墻混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫

在水工涵閘墩墻施工的時(shí)候有時(shí)會(huì)受到環(huán)境和溫度的影響，外界溫度高的時(shí)候會(huì)影響建筑物的澆筑，這個(gè)時(shí)候也會(huì)出現(xiàn)混凝土結(jié)構(gòu)裂縫現(xiàn)象。

3.3 約束條件引起的水工涵閘墩墻混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫

水工涵閘墩墻混凝土結(jié)構(gòu)施工的時(shí)候混凝土閘墩受到約束力影響之后就會(huì)產(chǎn)生壓應(yīng)力，壓應(yīng)力出現(xiàn)的時(shí)候就會(huì)出現(xiàn)溫度應(yīng)力，當(dāng)兩種應(yīng)力一同存在的時(shí)候就會(huì)出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象。

3.4 混凝土收縮引起的水工涵閘墩墻混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫

水工涵閘混凝土結(jié)構(gòu)澆筑之后的凝固環(huán)節(jié)會(huì)出現(xiàn)水分散發(fā)現(xiàn)象，當(dāng)散發(fā)的時(shí)候結(jié)構(gòu)里面的水分就會(huì)慢慢的流失，全部流失之后混凝土結(jié)構(gòu)就會(huì)收縮，在收縮的時(shí)候會(huì)受到約束力的影響出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象。

4.預(yù)防水工涵閘混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫的措施

4.1 控制施工時(shí)候的混凝土材料的使用

在施工的時(shí)候需要合理選擇水泥材料，盡量選擇熱量低的進(jìn)行施工。除了水泥之外施工中需要最多的就是粗骨料，在選擇的時(shí)候需要選擇熱學(xué)性能好的粗骨料，只要選擇好水泥和粗骨料才能在施工的時(shí)候控制混凝土的溫度，減少裂縫現(xiàn)象出現(xiàn)。

4.2 控制混凝土澆筑的時(shí)間

在進(jìn)行混凝土澆筑的時(shí)候需要注意不要選擇在高溫季節(jié)下進(jìn)行操作。因?yàn)榛炷猎谀痰臅r(shí)候需要向外界散發(fā)熱量，如果在高溫季節(jié)的時(shí)候進(jìn)行澆筑內(nèi)部的熱量很難散發(fā)出去，影響整個(gè)混凝土的降溫，嚴(yán)重的時(shí)候還會(huì)影響凝固的效果，這個(gè)時(shí)候也會(huì)出現(xiàn)裂縫，所以在澆筑的時(shí)候一定要避開(kāi)高溫季節(jié)澆筑。

4.3 增加鋼筋里面的預(yù)壓應(yīng)力

混凝土本身的抗拉能力非常差，需要借助鋼筋的幫助來(lái)承受這些拉力，混凝土在拉伸的時(shí)候就會(huì)出現(xiàn)裂縫，要想解決裂縫問(wèn)題就需要提高鋼筋的拉應(yīng)力。

4.4 降低混凝土的溫度

在水工涵閘混凝土結(jié)構(gòu)使用的時(shí)候要想解決因溫度過(guò)高出現(xiàn)的裂縫現(xiàn)象就需要在使用混凝土的時(shí)候加快其散熱速度，降低混凝土的溫度。降低混凝土溫度可以從以下幾個(gè)方面下手：（1）在調(diào)配混凝土的時(shí)候使用溫度低的水來(lái)進(jìn)行調(diào)和；（2）骨料在使用之間進(jìn)行預(yù)冷處理；（3）在運(yùn)輸混凝土的時(shí)候注意保護(hù)，避免在運(yùn)輸?shù)臅r(shí)候吸收一定的熱量；（4）在攪拌混凝土的時(shí)候加一些冰屑，這樣就能降低混凝土的溫度。

4.5 其他預(yù)防裂縫的措施

除上述方法之外還可以在施工的時(shí)候設(shè)置混凝土澆帶處理，在混凝土攪拌的時(shí)候摻雜MgO等方式來(lái)進(jìn)行處理，需要注意的時(shí)候在選擇防裂措施的時(shí)候要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的情況和天氣等條件，選擇合理的防裂組合方式，這樣才能最大程度的防止水工涵閘混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象。

5.工程應(yīng)用模擬

5.1 工程概況

廣州市白云區(qū)主要在廣州市老城區(qū)的北面，該排澇站改建工程位于白云區(qū)石門(mén)街，主要建設(shè)項(xiàng)目包括：改建部分主要工程分泵房、引水段、出水渠道、配電房四部分組成。工程所在地的氣溫屬于典型的南亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候區(qū)，夏季濕熱多雨、冬季陽(yáng)光溫和。因?yàn)槭┕さ臅r(shí)候經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)多雨潮濕的現(xiàn)象，所以在施工的時(shí)候需要按照實(shí)際情況及時(shí)進(jìn)行調(diào)整施工方案，這樣才能及時(shí)的做好水工涵閘混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的預(yù)防措施，減少裂縫出現(xiàn)的現(xiàn)象，讓建筑施工的時(shí)候能夠不影響其整體的質(zhì)量。

5.2 計(jì)算模型

如圖2是計(jì)算網(wǎng)絡(luò)圖。

圖2

5.3 結(jié)果分析

如圖3、4是兩種情況的特征點(diǎn)溫度歷時(shí)變化曲線圖。

圖3

圖4

圖3是為埋設(shè)冷卻物質(zhì)的溫度歷時(shí)曲線；圖4是埋設(shè)冷卻物質(zhì)的溫度歷時(shí)曲線，根據(jù)數(shù)據(jù)分析能夠知道混凝土里面添加預(yù)埋物質(zhì)能夠有效的改善墩墻的應(yīng)力，但是在前期的時(shí)候因?yàn)槔瓚?yīng)力的影響所以更需要冷卻物質(zhì)來(lái)進(jìn)行控制，這樣溫度就會(huì)開(kāi)始慢慢的降下來(lái)，減少出現(xiàn)內(nèi)部裂縫的現(xiàn)象，不出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象就不會(huì)影響整個(gè)澆筑的總體質(zhì)量。

6.結(jié)束語(yǔ)

在水工薄壁結(jié)構(gòu)混凝土工程里面最重要的一個(gè)工程就是水工涵閘，水工涵閘混凝土結(jié)構(gòu)澆筑工程是一個(gè)非常復(fù)雜的工程。但是如果在施工的時(shí)候不仔細(xì)注意就非常出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象，所以我們?cè)谄綍r(shí)施工的時(shí)候一定要重視裂縫問(wèn)題，出現(xiàn)裂縫情況的時(shí)候及時(shí)分析其原因，找出最快控制裂縫產(chǎn)生的辦法，保證施工的質(zhì)量。在未來(lái)技術(shù)更加發(fā)達(dá)的時(shí)候還可以使用計(jì)算機(jī)技術(shù)來(lái)制定一些科學(xué)、合理的預(yù)防出現(xiàn)裂縫的措施，讓防裂技術(shù)的道路越走越長(zhǎng)。