水工涵閘混凝土結(jié)構(gòu)裂縫成因及預防措施研究

梁士達

摘? ? 要：混凝土是建筑工程實際施工過程中最常用的結(jié)構(gòu)材料，但是使用混凝土材料的時候經(jīng)常會出現(xiàn)混凝土結(jié)構(gòu)裂縫現(xiàn)象，現(xiàn)在混凝土結(jié)構(gòu)裂縫情況的種類越來越多，如果不及時處理的話就會給整個建筑帶來影響，嚴重的時候還會導致整個建筑倒塌的重大質(zhì)量事故。本文通過分析水工涵閘混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫原因，找出一些能夠防止出現(xiàn)裂縫的方法，希望能夠給以后的工程質(zhì)量帶來更多的保障。

關(guān)鍵詞：水工涵閘;混凝土結(jié)構(gòu)裂縫成因;預防措施

1? 引言

水閘和地涵是平原地區(qū)常見的水工建筑物，水工涵閘的裂縫發(fā)生的主要部位在底板和墩墻上。水工涵閘工程混凝土一旦產(chǎn)生裂縫，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寬和發(fā)展;另一方面加速混凝土碳化。這些混凝土裂縫直接影響混凝土結(jié)構(gòu)物的結(jié)構(gòu)強度和整體穩(wěn)定性。只有深入分析水工構(gòu)筑物裂縫形式與原因，提出控制措，才能保證水工構(gòu)筑物的安全，提高其使用壽命。

2? 水工涵閘混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的危害

2.1? 裂縫影響結(jié)構(gòu)整體性

一旦水工涵閘混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)貫穿性的裂縫，則很難對其進行修復。出現(xiàn)的裂縫越寬，對整體結(jié)構(gòu)的危害就越大，嚴重時還會導致表層混凝土的脫落，對結(jié)構(gòu)的整體性帶來非常嚴重的影響。剪切裂縫通常發(fā)生于支座部位以及承載力較大的部位，這一裂縫的出現(xiàn)會對剪應力的傳遞造成極大的影響，從而給結(jié)構(gòu)的安全性帶來嚴重的危害。

2.2? 裂縫影響結(jié)構(gòu)耐久性

現(xiàn)如今，很多相關(guān)方面的標準與規(guī)范都將限制裂縫的寬度來作為一種耐久性指標。為了使建筑混凝土結(jié)構(gòu)的整體耐久性以及美觀程度得到有效的提升，很多國家的規(guī)范及標準中，都對裂縫的寬度進行了一定的限制。如果混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)比較寬的裂縫，且內(nèi)部存在水分及氧氣的話，就會對混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)的鋼筋造成嚴重的影響，使其出現(xiàn)“環(huán)蝕”現(xiàn)象，嚴重影響結(jié)構(gòu)的耐久性。鋼筋斷面的銹蝕發(fā)展要比普通銹蝕快很多，特別是在預應力混凝土結(jié)構(gòu)中，鋼筋銹蝕所帶來的危害更高。由于單根鋼絲的斷面比較小，而高強度的鋼筋變形性能較差，很容易出現(xiàn)突然斷裂，大大提高鋼筋銹蝕現(xiàn)象的發(fā)生概率，給結(jié)構(gòu)整體耐久性帶來極大的危害。

3? 水工涵閘混凝土結(jié)構(gòu)裂縫成因

3.1? 水化熱

水泥遇水會發(fā)生大量的水化熱量，而混凝土的導熱性能較差，導致了大量熱量集聚在混凝土的內(nèi)部，混凝土溫度升高。由于混凝土內(nèi)外條件的不同，散熱情況有所差異，外部散熱快，內(nèi)部散熱慢，受物體熱脹冷縮特性和外部約束條件的影響，混凝土內(nèi)外會產(chǎn)生溫度應力，外拉內(nèi)壓，當溫度應力超過混凝土的承受極限時，其表面就會有溫度裂縫的產(chǎn)生。

3.2? 混凝土收縮

混凝土在膠結(jié)硬化的過程中會散發(fā)一定的水分，混凝土失水必然導致其體積收縮，如混凝土收縮受到內(nèi)外約束力的作用，就會導致其自身開裂?；炷量s水收縮過程一般是可逆的，在實際計算溫度裂縫的過程中，常講混凝土收縮值等量替換為相對應的溫度值，也就是“收縮當量溫差”?；炷了饔靡矔a(chǎn)生自收縮，自身收縮值較小，但其與溫度收縮、縮水收縮、塑性收縮等相疊加就會加速混凝土開裂的速率。

4? 水工涵閘混凝土結(jié)構(gòu)裂縫預防措施

4.1? 控制施工時候的混凝土材料的使用

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

4.2? 降低混凝土溫度

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

4.3? 減小外部約束

當水工涵閘建筑在堅硬的基巖上時，堅硬的基巖將約束水工涵閘的底板混凝土變形的發(fā)展，在底板上就有可能產(chǎn)生貫穿性的裂縫。水工建筑物基礎開挖規(guī)范要求建基面開挖偏差不超過20cm。但由于爆區(qū)兩側(cè)及后排受到夾制作用，或巖性不均一，開挖出的巖基面一般都會有局部起伏，在巖基面局部起伏處，會引起壩底應力集中，在壩塊因溫度變化而膨脹或收縮時又增加了約束作用。因此，有些國家規(guī)定，巖基面的局部起伏度不超0.5m，在我國規(guī)范中對此尚無明確規(guī)定。對巖基面應盡量要求開挖平整，其局部起伏度以不超過0.5m～0.8m為宜，否則應用混凝土把凹坑填平或局部加用鋼筋并進行處理。

4.4? 控制混凝土澆筑時間

在進行混凝土澆筑的時候需要注意不要選擇在高溫季節(jié)下進行操作。因為混凝土在凝固的時候需要向外界散發(fā)熱量，如果在高溫季節(jié)的時候進行澆筑內(nèi)部的熱量很難散發(fā)出去，影響整個混凝土的降溫，嚴重的時候還會影響凝固的效果，這個時候也會出現(xiàn)裂縫，所以在澆筑的時候一定要避開高溫季節(jié)澆筑。

4.5? 設置后澆帶

留置間距首先要考慮能有效削減溫度收縮應力，其次為方便施工要考慮與施工縫重合。通過計算與工程實踐經(jīng)驗，在正常施工條件下，每區(qū)段間距取20m～30m，有時還可更小一些，即可保證后澆帶劃分區(qū)段中的混凝土可自由伸縮，有效防止裂縫出現(xiàn)。后澆帶的寬度理論上而言只需1cm已足夠保證溫度收縮變形，但考慮施工方便，避免應力集中，一般寬度應在70cm～100cm之間，工程實踐中大多采用100cm?；炷梁鬂矌┕r應重點注意以下問題：防止外界水侵入;防止雜物落入后澆帶清理困難，為防止雜物落入后澆帶中，在主體混凝土澆筑完成后，拆除后澆帶中的模板并清理出后澆帶，然后密封;防止后澆帶部位軟基土體上拱;防止混凝土施工縫滲水。

4.6? 施加鋼筋預壓應力

混凝土的抗拉能力非常弱，因此需要采用鋼筋來代替混凝土承受拉力。不過混凝土的極限拉應變也非常小，每米只能拉伸0.1到0.15mm，在拉伸的話就會導致裂縫現(xiàn)象的發(fā)生。要想使鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在實際運行階段不出現(xiàn)開裂問題，那么鋼筋的拉應力應當在20MPa～30MPa之間;如果允許裂縫寬度在0.2mm～0.25mm以內(nèi)的開裂，那么鋼筋的拉應力應當在150MPa～250MPa左右。

4.7? 混凝土養(yǎng)護技術(shù)

混凝土養(yǎng)護能夠保證混凝土強度達到設計目標，其他方面的性能也會得到保障，及時有效的養(yǎng)護是防止混凝土縮水開裂的重要手段?；炷翝仓┕そY(jié)束后，要在12h～18h內(nèi)進行灑水保濕和表層保溫，養(yǎng)護時間≥14d，視混凝土品種和澆筑部位的重要性適時調(diào)整。

5? 結(jié)語

在水工薄壁結(jié)構(gòu)混凝土工程里面最重要的一個工程就是水工涵閘，水工涵閘混凝土結(jié)構(gòu)澆筑工程是一個非常復雜的工程。但是如果在施工的時候不仔細注意就非常出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象，所以我們在平時施工的時候一定要重視裂縫問題，出現(xiàn)裂縫情況的時候及時分析其原因，找出最快控制裂縫產(chǎn)生的辦法，保證施工的質(zhì)量。在未來技術(shù)更加發(fā)達的時候還可以使用計算機技術(shù)來制定一些科學、合理的預防出現(xiàn)裂縫的措施，讓防裂技術(shù)的道路越走越長。

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