水利工程混凝土裂缝的监理防控论文

申报论文（高级）题目：水利工程混凝土裂缝的监理防控单位：姓名：课题方向：混凝土2009年8月6日摘要裂缝是水工混凝土容易出现的质量问题，必须采取有效措施进行防治。1、混凝土裂缝的类型：造成混凝土裂缝的原因很多，归纳起来，主要分为混凝土内部因素造成裂缝和外部因素造成裂缝两种，内部因素主要有温度应力、约束收缩应力、碱集料反应等因素，外部因素主要有地基沉降和外荷载的影响等。2、水工混凝土可能产生的裂缝成因简析（1）温度应力裂缝：水泥与水反应产生水化热，由于温度和温降的不同而造成温差产生温度应力；（2）收缩应力裂缝：一期混凝土对二期混凝土产生约束拉应力大而导致墙体混凝土开裂；（3）碱集料反应（4）沉降裂缝和外荷载裂缝。3、混凝土裂缝的监理控制要点(1)配合比及温控措施的审核(2)要求混凝土的浇筑温度和最高温升均应满足规范规定(3)二期混凝土浇筑时，尽可能降低二期混凝土的浇筑温度与老混凝土的温差造成的温度应力(4)采取双掺等措施降低混凝土的水化热温升（5）控制浇筑层间歇时间(6)采取措施控制混凝土的碱集料反应。(7)正确进行混凝土拌和物的振捣(8)加强温度监测(9)做好混凝土养护工作（10）增加构造钢筋。关键词：混凝土，裂缝，监理，控制目录HYPERLINK\l"_Toc237329049"绪论1HYPERLINK\l"_Toc237329050"一、混凝土裂缝的类型2HYPERLINK\l"_Toc237329051"二、水工混凝土可能产生的裂缝成因简析2HYPERLINK\l"_Toc237329052"1、温度应力裂缝2HYPERLINK\l"_Toc237329053"2、收缩应力裂缝2HYPERLINK\l"_Toc237329054"3、碱集料反应3HYPERLINK\l"_Toc237329055"4、沉降裂缝和外荷载裂缝3HYPERLINK\l"_Toc237329056"三、混凝土裂缝的监理控制要点4HYPERLINK\l"_Toc237329057"1、配合比及温控措施的审核4HYPERLINK\l"_Toc237329058"2、浇筑温度和最高温升的控制4HYPERLINK\l"_Toc237329059"3、新旧混凝土温差造成的温度应力控制5HYPERLINK\l"_Toc237329060"4、材料控制5HYPERLINK\l"_Toc237329061"5、控制浇筑层间歇时间5HYPERLINK\l"_Toc237329062"6、碱含量及碱活性骨料的控制5HYPERLINK\l"_Toc237329063"7、正确进行混凝土拌和物的振捣6HYPERLINK\l"_Toc237329064"8、加强温度监测7HYPERLINK\l"_Toc237329065"9、做好混凝土养护工作。7HYPERLINK\l"_Toc237329066"10、增加构造钢筋8HYPERLINK\l"_Toc237329067"结论9HYPERLINK\l"_Toc237329068"参考文献10绪论混凝土是一种由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而形成的非均质的多项复合脆性材料。由于混凝土施工和本身变形和约束等一系列问题，使混凝土产生裂缝，细小的裂缝通常是一种无害裂缝，对混凝土结构的承重、防渗及其他功能不产生危害。但在受到荷载、温差等作用之后，有些细小的裂缝会不断的扩展和连通，最终形成我们肉眼可见的宏观裂缝，这些裂缝已成为水利工程中常见的工程病害，轻者使混凝土内部的钢筋材料产生腐蚀，降低钢筋混凝土结构的承载力、耐久性、使用价值等，严重的危害性裂缝特别是贯穿性裂缝会严重影响结构安全和使用寿命，因此对混凝土裂缝的控制已成为水利工程建设引起高度重视的问题之一，必须采取有效措施进行防治。下面本人结合已经完工的清河下段水环境治理工程的施工监理，谈一下水工混凝土裂缝的监理防控。一、混凝土裂缝的类型造成混凝土裂缝的原因很多，归纳起来，主要分为混凝土内部因素造成裂缝和外部因素造成裂缝两种，内部因素主要有温度应力、约束收缩应力、碱活性反应等因素，外部因素主要有地基沉降和外荷载的影响等。在很多情况下，混凝土裂缝是多种因素共同作用的结果。二、水工混凝土可能产生的裂缝成因简析1、温度应力裂缝温度应力裂缝的成因较为复杂，基本的成因是混凝土浇筑后，水泥与水反应产生水化热，使得混凝土墙体各个部位的内部温度不断升高，而外界气温不断变化，相邻部位的混凝土由于温度和温降的不同而造成温差，由此产生温度应力，当温度应力超过混凝土的极限抗拉强度时，就产生温度应力裂缝；2、收缩应力裂缝通常水工建筑物的结构混凝土分二期或多期进行浇筑，如清河下段水环境治理工程羊坊闸、沈家坟闸等闸站的混凝土均分为两期进行浇筑，底板为一期，闸墩、边墩等为二期。一期混凝土浇在软基上，具有一定的自由伸缩变形余地，一般不会出现裂缝，但浇筑二期边墩中墩时，一期底板已浇筑一段时间，温度已降到平均气温，强度也增长较快，闸墩砼收缩时因受一期浇筑底板的约束产生拉应力，当超过拉应力极限时将导致墙体混凝土开裂；3、碱集料反应指混凝土中的碱和环境中可能渗入的碱与混凝土集料（砂石）中的碱活性矿物成分，在混凝土固化后缓慢发生化学反应，产生胶凝物质因吸收水份后发生膨胀，最终导致混凝土从内向外延伸开裂和损毁的现象2。其主要包括：①碱—硅酸反应：是碱与集料中活性SiO2发生反应，生成碱的硅酸盐凝胶，吸水后体积膨胀，引起混凝土膨胀和开裂。

②碱—碳酸盐反应：是碱与泥质石灰、石质白云石反应，由于这类白云石含粘土较多，碱离子能通过包裹在细小白云石微晶外的粘土掺人到白云石颖粒，使其产生白云石化反应。

③碱一硅酸盐反应，是碱与某些层状硅酸盐集料反应，使层状硅酸岩层间距离增大，集料膨胀而造成混凝土膨胀。多数的碱集料反应是由含活性二氧化硅的集料引起的。4、沉降裂缝和外荷载裂缝沉降裂缝主要是由于建筑物座落的地基强度不均匀而造成沉降不均，由此造成建筑物部分结构受剪切，当剪切力超过混凝土的极限抗剪强度所致；预防沉降裂缝必须做好建筑物地基的处理，遇到不符合设计要求的软弱地基必须经处理达到要求并验收合格后方可进行下一道工序的施工；外荷载裂缝，顾名思义，此种裂缝是由外部荷载引起的，在输水工程箱涵结构中，由于外荷载相对较小，一般不会引起裂缝。需要指出的是，混凝土产生裂缝可能不是一种原因造成，而可能是两种或多种因素共同作用的结果。下面着重谈一下对混凝土内部因素裂缝的控制。三、混凝土裂缝的监理控制要点1、配合比及温控措施的审核监理要求施工单位在进行混凝土配合比设计时，在保证混凝土具有良好工作性的情况下，应尽可能的降低混凝土的单位用水量，采用“三低（低砂率、低坍落度、低水胶比）二掺（掺高效减水剂和高性能引气剂）一高（高粉煤灰掺量）”的设计准则，生产出“高强、高韧性、中弹、低热和高极拉值”的抗裂性好的混凝土。在工程施工前，要求承包人根据施工图纸所示的建筑物分缝、分块尺寸、混凝土允许最高温度及有关温度控制要求制详细的温度控制措施为专项列入混凝土施工措施计划报经监理审批。2、浇筑温度和最高温升的控制要求混凝土的浇筑温度和最高温升均应满足规范规定，混凝土的入仓温度不高于28℃，并要求承包人通过试验建立起混凝土出机口温度与现场浇筑温度之间的关系，缩短混凝土运输及等待卸料时间，要求混凝土运输工具有隔热遮阳措施以减少混凝土运送过程中的温升，入仓后及时进行平仓振捣，加快覆盖速度，缩短混凝土的暴露时间。采取措施降低混凝土的入仓温度。该工程相当长时间是在夏季进行施工，在清河下段水环境治理工程中，监理要求在夏季搅拌站事先对骨料、水泥采取预冷防热措施、搭设凉棚避免阳光直晒，另外降低施工用水温度。在浇筑时间和施工组织上合理安排，春、秋季多浇，夏季不宜在上午浇筑，最好在夜间浇筑，以免在混凝土升温恰值气温最高时而加剧。重要部位安排在低温季节、低温时段浇筑，以降低混凝土入仓温度，避免出现温度裂缝；控制进入搅拌站的水泥的温度不得超过60℃，不得将水泥厂出炉的水泥直接拌制混凝土。在夏季，要采取措施避免混凝土表面受气温影响而先于内部硬化。而冬季要提高混凝土浇筑温度，浇筑温度最好不低于10℃。3、新旧混凝土温差造成的温度应力控制二期混凝土浇筑时，尽可能使二期混凝土的浇筑温度与老混凝土的温差不大于15℃，以减少温差造成的温度应力。4、材料控制监理要求承包人采取措施从材料方面入手降低混凝土的水化热温升。在本工程中，监理要求施工单位选用水化热低的水泥，选用低碱含量或无碱含量的外加剂；减少水泥用量，在规范允许的情况下，主体结构混凝土采用双掺技术，粉煤灰掺量不超过20%，磨细矿渣掺量控制在30%以内,为保证掺和料的质量符合《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB1596-2005和《用于水泥和砼中的强化高炉矿渣粉》GB/T18046-2000的规定，监理重点检查了掺和料试验报告和出厂合格证。5、控制浇筑层间歇时间为减小先浇筑的底板对后浇筑的边墩的约束力，两期砼浇筑间歇时间应控制在7天以内，最多不超过15天。在高温季节，在有条件部位采用了表面流水冷却的方法进行散热。6、碱含量及碱活性骨料的控制混凝土中碱含量的控制对混凝土裂缝的防控乃至保证混凝土的强度具有重要意义，一旦混凝土发生碱集料反应，对混凝土将产生结构性的破坏。监理的控制措施主要包括使用非活性集料、使用低碱水泥以及限制混凝土的总碱量。骨料料源必须进行碱活性成分含量试验，未经专门论证，不得使用碱活性骨料。使用低碱水泥，从而将混凝土的总碱量控制在足够低的水平，可以有效防止碱集料反应破坏的发生，通常所说的低碱水泥是指其碱含量低于水泥重量0.6%(以氧化钠当量计)的水泥。混凝土碱含量的计算方法按照《水工混凝土施工规范》（DLT5144-2001）的规定进行1：B.0.1中热水泥混凝土碱含量混凝土碱含量(kg／m3)＝中热水泥碱含量(%)×水泥用量(kg／m3）＋0.2×粉煤灰碱含量(%)×粉煤灰用量(kg／m3）＋外加剂中碱含量(%)×外加剂用量(kg／m3）B.0.2低热水泥混凝土碱含量混凝土碱含量(kg／m3)＝低热水泥熟料中碱含量(%)×水泥熟料用量(kg／m3）＋0.5×矿渣中碱含量(%)×矿渣用量(kg／m3)＋0.2×粉煤灰碱含量(%)×粉煤灰用量(kg／m3)＋外加剂中碱含量(%)×外加剂用量(kg／m3)。计算出的混凝土碱含量必须符合《混凝土碱含量限值标准CECS53∶93》表的规定环境条件混凝土最大碱含量量(kg/m3)一般工程结构重要工程结构特殊工程结构干燥环境不限制不限制3.0潮湿环境3.53.02.1含碱环境3.0用非活性骨料而砂石骨料的碱活性采用《砂石碱活性快速试验方法》CECS48-93中载明的方法进行测定。在本工程中，施工单位按照监理的要求使用了低碱含量的水泥、采用了非碱活性骨料，根据北京市《预防混凝土工程碱集料反应技术管理规定》，监理对施工单位上报的混凝土碱含量计算书进行了审核，审核的结果符合《预防混凝土工程碱集料反应技术管理规定DBJ01-95-2005》的规定，混凝土的碱集料反应得到了有效的控制。7、正确进行混凝土拌和物的振捣之所以要做好振捣工作，是因为一方面，当钢筋混凝土处于不利环境中，例如：侵蚀性水，由于混凝土保护层厚度有限，特别是当混凝土密实性不良，环境中的氯离子等和溶于水中的氧会使混凝土中的钢筋生锈，生成氧化铁，氧化铁的体积比原来金属的体积大的多，铁锈体积膨胀，对周围混凝土挤压，使混凝土胀裂。而清河下段水环境治理工程所在河道就是一条城市排水河道，水质具有很强的侵蚀性，对混凝土的密实性要求自然要高一些；另一方面，正确的振捣是保证混凝土强度的必要条件之一，强度有了保证，对混凝土裂缝的预防也就有了相应的保证。具体在振捣时，振捣棒应垂直插入混凝土，振捣距离为振捣器有效半径的1.5倍，插入下层混凝土5~10cm，离开模板距离为振捣棒有效半径的1/2，一次振捣完成后振捣棒应慢慢拔出，使用振捣棒时绝对禁止用振捣棒横拖赶动混凝土拌和物，即严禁以振捣代替平仓，否则必然造成离下料口远处砂浆过多而开裂。8、加强温度监测尽量控制混凝土内外温差不过大。根据以往工程的温控经验，当混凝土强度较低时，混凝土内外温差如超过25℃，则很可能会造成温度裂缝，所以必须做好混凝土温度监测工作。根据浇筑仓段布设观测断面，根据结构厚度不同，布置不同数量的温度检测设备，从混凝土开始浇筑即开始进行监测，根据温度监测情况调整混凝土温控、保温措施。在混凝土浇筑之后，避免曝晒，缓缓降温，充分发挥混凝土徐变的特性，降低产生的温度应力。在本工程中，沙子营节制闸、羊坊闸、沈家坟闸等闸底板在冬季施工，为保证混凝土施工质量采用暖棚法，棚内生火炉升温，棚内温度保持在10℃以上，同时监理要求施工单位在不同的部位布置测温孔，孔内放置温度计测量混凝土内部温度，监测过程中，发现当混凝土内部温升较大导致内外温差大时，则要求施工单位采取提高暖棚内气温等措施降低混凝土的内外温差，减小温度应力。此举收到了良好的效果。9、做好混凝土养护工作。加强混凝土的养护工作是预防混凝土表面裂缝的重要环节，针对本地区的气候特点、混凝土的种类以及建筑物的结构形式，从而决定开始养护时间、浇水养护时间的长短、浇水次数、拆模时间等，做好保温和保湿。在高温季节，应在浇筑完毕后立即覆盖，避免塑性开裂，其后的12h以内对混凝土加以覆盖并流水养护；混凝土浇水养护的时间：粉煤灰混凝土暴露面的潮湿养护时间不得少于21d；在干燥或炎热条件下，潮湿养护时间不应少于28d。。当日平均气温低于5℃时，不得浇水。拆模时间应视混凝土内部温度而定，避开阳光曝晒和有风时间拆模