浅析水工混凝土裂缝产生原因及预防

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 浅析水工混凝土裂缝产生原因及预 防 关键词：混凝土裂缝、原因、预 防 中国论文网 /2/view-12910818.htm 论文摘要：由于水利工程所具有 的一些特殊性，像大体积、野外露天、 跨年度历经各种气候等，在许多的水利 工程建筑物中，混凝土的裂缝问题是一 个普遍存在又难以解决的工程实际问题， 本问对水利工程中常见的混凝土裂缝的 原因进行分析，并从施工角度提出一些 防治措施。 概述 在水利工程中,混凝土是工程中使 用最普遍,用量广泛的一种混合材料。由 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 于混凝土施工和本身变形及约束等一系 列因素，使混凝土可能产生裂缝。裂缝 尤其是那种深层裂缝的存在，对水工建 筑物的安全是一个很大的隐患，它破坏 建筑物结构的整体性，影响其受力状况 与稳定，易导致水工建筑物内部钢筋的 锈蚀，降低建筑物结构的耐久性，可能 使建筑物发生渗漏，引起渗透变形，从 而危及到水工建筑物的结构的稳定性。 由此可见，分析水工砼裂缝的成因，探 讨防治措施，对水利工程建筑物的应用 有着重要的意义。 混凝土是一种由砂石骨料、水泥、 水及其它外加材料混合而形成的非均质 的多项复合脆性材料。混凝土内部有凝 胶孔、毛细孔和打孔在微观上相互连通 组成的空间孔隙网络，还存在许多微细 裂缝。这些微细裂缝是由于在水泥水化 凝结硬化过程中各组成分沉陷、干燥、 碳化等因素产生的。这些裂缝是石子与 砂浆粘结面上的裂缝(粘结裂缝)、砂浆 本身的裂缝(砂浆裂缝) 和穿越石子的裂 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 缝。这些裂缝就是混凝土先天存在的缺 陷。在荷载作用下，毛细孔和大孔以及 微裂缝张开、长大，宏观上连通，最后 形成裂缝。混凝土的力学性能特点是抗 压强度大，抗拉强度小，裂缝的产生的 原因是荷载的作用使混凝土内部的应力 超过了混凝土承受的能力，或混凝土的 变形超过了其极限变形的能力。 水工混凝土裂缝的种类 混凝土裂缝产生的原因可划分为: 由荷载引起的裂缝和非荷载引起的裂缝。 荷载引起的裂缝主要是由设计方面完善 设计，考虑荷载。对于施工方更多是要 注意由非荷载引起的裂缝。 2.1 混凝土温度裂缝。一是混凝 土早期拆模遇气温骤降的寒潮天气、二 是大体积混凝土水化产生大量水化热得 不到散发，这两种情况导致混凝土内外 温差过大，使混凝土的变形超过极限而 引起裂缝。水泥水化反应将放出大量的 热(一般每克水泥可放出 502J 热量),使 混凝土内部温度升高并在一定龄期出现 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 温峰。混凝土到达最高温度的时间一般 是在浇筑后 36d,以后开始逐渐下降。 如果依靠它自身的冷却达到稳定温度的 历时是很长的。由于物体都有热胀冷缩 的这么一个特性。内部的混凝土在高温 的作用下要发生热胀，表层的混凝土由 于散热快热胀小从而对内部混凝土的热 胀产生约束；或者对遭遇温度骤降而急 剧收缩的外部表层混凝土产生约束，但 此时混凝土本身的抗拉强度和极限拉伸 值仍然较低。由于温度时间历程短、幅 度大，徐变性能不能发挥作用，约束程 度很大。温度应力极易超过极限抗拉强 度，局部变形也容易超过当时的极限拉 伸值，就出现裂缝。 2.2 混凝土干缩裂缝。收缩裂缝 是由湿度变化引起的,它占混凝土非结构 性裂缝中的主要部分。我们知道,混凝土 是以水泥为主要胶结材料,以天然砂、石 为骨料加水拌合,经过浇筑成型、凝结硬 化形成的人工石材。在施工中,为保证其 和易性,往往加入比水泥水化作用所需的 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 水分多 45 倍的水。多出的这些水分以 游离态形式存在,并在硬化过程中逐步蒸 发,从而在混凝土内部形成大量毛细孔、 空隙甚至孔洞,造成混凝土体积收缩。此 外,混凝土硬化过程中水化作用和碳化作 用也会引起混凝土体积收缩。根据有关 试验测定,混凝土最终收缩量约为 0.04%0.06%。可见,收缩是混凝土固有 的物理特性,一般来说,水灰比越大、水 泥强度越高、骨料越少、环境温度越高、 表面失水越大,则其收缩值越大,也越易 产生收缩裂缝。 2.3 混凝土塑性坍落裂缝。沉降 收缩裂缝约在混凝土浇筑后半小时发生, 并在硬化时停止。其形成原因是浆体在 浇捣后发生不均匀沉落,粗骨料下沉,水 泥净浆上浮,当沉降受抑制(如钢筋或预 埋件的阻挡)时使混凝土因剪切而开裂。 此外在表面形成的浮浆层也会因泌水而 开裂。这种裂缝多出现在混凝土表面,且 沿主筋或箍筋通长方向分布,中间宽两端 窄,是一种常见的早期裂缝,尤其在泵送 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 施工中更常见。因为泵送混凝土流动性、 塌落度和砂率比普通混凝土大很多，早 期强度低所以其水分特别容易散失，表 面容易形成裂缝。 2.4 混凝土沉陷裂缝。沉陷裂缝 的产生是由于结构地基土质不匀、松软， 或回填土不实或浸水而造成不均匀沉降 所致；或者因为模板刚度不足，模板支 撑间距过大或支撑底部松动等导致，特 别是在冬季，模板支撑在冻土上，冻土 化冻后产生不均匀沉降，致使混凝土结 构产生裂缝。 2.5 原材料不合格引起的裂缝。 混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌和水 及外加剂组成。混凝土所采用材料的质 量不合格,可能导致结构出现裂缝。砂 石含泥量超过规定,不仅降低混凝土的强 度和抗渗性,还会使混凝土干燥时产生不 规则的网状裂缝。砂石的级配差,或砂颗 粒过细,用这种材料拌制的混凝土常造成 侧面裂缝。碱骨料反应。骨料中含有泥 性硅化物质与碱性物质相遇,水、硅反应 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 会生成膨胀的胶质,吸水后造成局部膨胀 和拉应力,则构件产生爆裂状裂缝,在潮 湿的地方较为多见。水泥的安定性不 合格，造成混凝土建筑物产生膨胀性裂 缝， 3.预防措施 3.1 温度裂缝的预防措施 (1)从材料方面，尽量选用发热 低的低热水泥，或选用含 MgO 为 3.5% 5.0%的中热水泥，使其混凝土具 有膨胀型自生体积变形；为降低水泥用 量，减少水化热温升，可通过掺高效减 水剂和掺活性掺合料，如粉煤灰。有实 验证明，在 42.5 级中热水泥中掺 30% 级粉煤灰，7d 水化热降低约 15%，掺 40%时降低约 25%，掺 50%时 降低约 32%，掺 60%时降低约 43%。粉 煤灰不仅降低温升，还具有消减温峰和 推迟最高温升出现的时间。 (2)从施工方面，一是在高温季节 降低混凝土的入仓温度，控制水泥等胶 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 凝材料的温度，对骨料进行预冷，采用 加冰搅拌等方式。混凝土运输过程中注 意防晒，选择傍晚或清晨浇筑。二是合 理确定浇筑的分层分块厚度，薄层浇筑 有利于层面散热，有利于降低混凝土块 的最高温升和内外温差，从而降低温度 应力，减少约束。但薄层浇筑时，施工 缝较多，对强度、抗渗不利，层面处理 工作量大。所以应该合理选择分层厚度， 目前我国多采用 1.5-3.0m 的层厚，美国 大多采用 1.5-2.3m 的薄层。三是在大体 积混凝土内部设置冷却管道，通冷水或 者冷气冷却，加快内部混凝土的散热， 减小混凝土的内外温差。四是加强混凝 土养护，混凝土浇筑后，及时用湿润的 草帘、麻片等覆盖，并注意洒水养护， 适当延长养护时间，保证混凝土表面缓 慢冷却。在寒冷季节或气温骤降期间， 混凝土表面应设置保温措施，以防止寒 潮袭击。合理设置温度伸缩缝，并在缝 内填充符合要求的保温材料。 3.2 干缩裂缝的预防措施 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 (1)选用收缩量较小的水泥，一般 采用中低热水泥和粉煤灰水泥，降低水 泥的用量。 (2)选用低水灰比的混凝土。混凝 土的干缩受水灰比的影响较大，水灰比 越大,干缩越大，因此在混凝土配合比设 计中应尽量控制好水灰比的选用，同时 掺加合适的减水剂。 (3)加强混凝土的早期养护，并适 当延长混凝土的养护时间。冬季施工时 要适当延长混凝土保温覆盖时间，并涂 刷养护剂养护。五是在混凝土结构中设 置合适的收缩缝。 3.3 塑性坍落裂缝的预防 选用级配良好的骨料拌制混凝土。 一是选用干缩值较小早期强度较高的硅 酸盐或普通硅酸盐水泥。二是严格控制 水灰比，掺加高效减水剂来增加混凝土 的坍落度和和易性，减少水泥及水的用 量。三是浇筑混凝土之前，将基层和模 板浇水均匀湿透。四是及时覆盖塑料薄 膜或者潮湿的草垫、麻片等，保持混凝 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 10 土终凝前表面湿润，或者在混凝土表面 喷洒养护剂等进行养护。五是在高温和 大风天气要设置遮阳和挡风设施，及时 养护。五是混凝土要分层浇筑，每层的 厚度根据所采用的振动棒的形式确定并 不大于 50cm,振捣过程要密实，不漏振； 六是通过在混凝土中加入合成纤维以提 高混凝土早期抗裂性，减少塑性收缩裂 缝。 3.4 沉陷裂缝的预防 在对松软土、填土地基上部结构 施工前应进行必要的夯实和加固，严格 做好压实度的检测；保证模板有足够的 强度和刚度，且支撑牢固，并使地基受 力均匀。在基坑开挖完成后，应及时进 行上部结构的施工，防止地基被雨水浸 泡和受冻。 3.5 原材料引起的裂缝的预防 对每一批进场的材料要有合格证 和检测证书，并且按要求对其进行抽检 复验。合格后方允许使用。 4、结束语 -精选财经经济类资料-