坝体裂缝原因与处理

PAGE浅谈坝体裂缝原因分析与处理国内外工程技术界都认为，规定钢筋混凝土结构的最大裂缝宽度主要是为了保证钢筋不产生锈蚀。不同的规范中有关允许最大裂缝宽度的规定虽不完全一致，但基本相同。如在正常的空气环境中裂缝允许宽度为0．3～0．4mm；在轻微腐蚀介质中，裂缝允许宽度为0．2～0．3mm；在严重腐蚀介质中，裂缝允许宽度为0．1～0．2mm。但对建筑物的抗裂要求过严，必将付出大的经济代价。科学的要求是将其有害程度控制在允许范围之内。根据国内外的调查资料，工程实践中结构物的裂缝原因，属于由变形变化(温度、湿度、地基变形)引起的约占80％以上，属于荷载引起的约占20％左右。在大体积混凝土工程施上中，由于水泥水化热引起混凝土浇筑内部温度和温度应力剧烈变化，从而导致混凝土发生裂缝。因此，控制混凝土浇筑块体因水化热引起的温升、混凝土浇筑块体的内外温差及降温速度，防止混凝土出现有害的温度裂缝(包括混凝土收缩)是其施工技术的关键问题。我国的工程技术人员存科学实验的基础，以防为主，采用了温控施工技术，在大体积混凝土结构的设计、混凝土材料的选择、配合比、拌制、运输、浇筑、保温养护及施工过程中混凝土浇筑内部温度和温度应力的监测等环节，采取了一系列的技术措施，成功地完成了我国许多钢铁企业和工业民用建筑、高层建筑的大体积混凝土工程的施工，取得丰富的施工经验。近代科学技术的进步使筑坝技术对混凝土工程有新的更高的要求，如水工混凝土应满足抗压、抗拉、抗渗、抗冻、抗裂、抗冲耐磨和抗侵蚀等要求。《规范》中要求采用新技术、新工艺、新材料和新设备。很多方面要通过原材料的选用和控制来达到设计要求。坝面裂缝的原因主要有以下几个方面：一、干缩裂缝干缩裂缝主要是由于毛细管压力造成的。毛细管孔隙在干燥过程中逐步失水，产生很大的毛细管张力，混凝土体积产生收缩，由于混凝土周围存在约束，内部又有拉应力，当拉应力超过混凝土材料抗拉强度时，便产生了干缩裂缝。特别是在夏季施工，中午气温高，对已经收仓面来讲不及时养护也会造干缩裂缝。1、混凝土原材料的选择水工混凝土选择水泥品种的原则主要是根据工程部位、技术要求和环境条件。不同水泥，混凝土收缩也不同，按收缩值大小排序：矿渣水泥>普通水泥>粉煤灰水泥。对水位变化区外部混凝土、有抗冲耐磨和抗冻要求的混凝土，宜选用中热硅酸盐水泥或硅酸盐水泥，也可选用普通硅酸盐水泥。选用中热硅酸盐水泥，既可满足混凝土各项性能要求，又可降低混凝土发热量，减少温度裂缝。内部混凝土，宜选用中热硅酸盐水泥，也可选用低热矿渣硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥...等。环境水对混凝土有硫酸盐侵蚀时，应选择抗硫酸硅酸盐水泥。为防止碱活性骨料膨胀，水泥碱含量≤0.6%，熟料碱含量≤0.5%。熟料中氧化镁含量不超过5%，宜在3.5%~5%范围。抗硫酸盐水泥中SO3含量不得超过2.5%，矿渣硅酸盐水泥中SO3含量为4%~7%，其他水泥品种中SO3含量不得超过3.5%。特别强调每一个工程所用水泥品种以1~2种为宜，并应固定供应厂家。《规范》中还强调应优先使用散装水泥。散装水泥的运输可以用散装水泥罐、散装水泥车、集装箱等。规定水泥进入工地的储罐温度不宜超过65℃，特殊情况下，允许放宽到70℃。2、配合比控制混凝土配料单由试验室根据设计标号及骨料、砂、水泥情况开具和易性好的四级配泵送混凝土，入仓时坍落度不大于2～4cm。仓面泌水也能导致坝体长生裂缝，为缓解仓面的泌水状况就要在浇筑过程中严格控制该仓以外的外来水和混凝土振捣后出现的水。3、混凝土振捣 混凝土振捣一定要由经过培训的混凝土工操作。根据混凝土浇筑振捣试验结果，混凝土振捣时间选用50s为宜，混凝土浇筑层厚4Ocm～60cm，混凝土浇筑时两边墙和上下游之间上升速度要均匀，边墙混凝土上升高差不超过一层浇筑厚度，每小时上升速度不超过1m/h；人工拖动软管均匀下料，混凝土层布料应均匀，避免用振捣器平仓，防止过振。仓内混凝土应安排专人边浇边平仓，不得堆积。仓内若有骨料堆积时，应均匀散布于砂浆较多处，但不得用砂浆覆盖，以免造成内部蜂窝，人工平仓距离不应大于1.5m，采用三角耙或钉耙进行。下料口距离混凝土面高差不大于1.5m，在下料口5m范围的钢模表面挂一块5m长、1.5宽彩条布，防止下料时水泥浆溅到模板上，引起拉毛现象。浇筑过程中如有骨料堆积用人工均匀散料。仓内面浇筑面积较大时可用平仓机散料。4、混凝土温度变化水泥在凝结硬化过程中，会放出大量的水化热。水泥在开始凝结时放热较快，以后逐渐变慢，普通水泥最初3天放出的总热量占总水化热的一半以上。水泥水化热与龄期的关系曲线如下图所示。热量Qt热量Qt（J/㎏）Q0QtQt＝Q0（1-e-mt）龄期t（d）龄期t（d）仿Q陕0尝为每公斤水泥智的最终发热量影（阶J稀）清-冠m袍为系数，与水创泥品种与混凝受土温度有关惹混凝土的温度香随水化热的逐码渐释放而升高伸，当散热条件什较好时，水化惯热造成的最高挪温度升高值并盒不大，也不致签使混凝土产生均较大裂缝。而森当混凝土的浇田筑块尺寸较大亩时，其散热条漂件较差，由于爆混凝土导热性镜能不良，水化饱热基本上都积税蓄在浇筑块内河，从而引起混诸凝土温度明显蛋升高；由于混梳凝土温度高于量外界气温，网随着时间的延茶续，热量慢慢心向外界散发，贼内部温度逐渐丑下降，直到块擦体温度趋近于霞稳定状态。在筹稳定期内，坝稠体内的温度基宝本固定，而表蝇层混凝土的温壶度则随外界温浙度的变化而呈段周期性波动。TM混凝土温度变化的过程示意图TFTM混凝土温度变化的过程示意图TFΔT上升期冷却期稳定期TRTPt时间阿T送M爸欢混凝土的最高农温骤度谅供℃展皂进T件P谱踩而混凝土的入仓需温张度鹅℃论卫T携R乘伯主混凝土的最大袜温立升直℃拳资浪亲揪T笔F击早阶混凝土的稳定追温子度辱他℃氧班垃Δ崇T灯酒混凝土的温耍差蛇息℃夺如上图。混凝愧土温度升高值脾为看T降M控。宇由图可刊知档笨葵Δ溜T=T套M圈-T移F带=T央P螺+T帜R佩-T磨F负由耻于晋T传F棍值变化不大，耐所以要减少混蹈凝土温差就要常采取降低混凝破土入仓温杀度劲T鹿P偶和混凝土的最厘大温墙升卖T邀R邻，即降低混凝藏土的最高温秀度绞T药M扩。宴二踪、筒控制水化热开圾裂叠蛛吩水泥水化后放量出大量的热量阴，使混凝土内于外形成较大的客温差，从而在油温度应力的作符用下形成裂缝钓。养骨料的温度控故制主要通过搭瓦盖凉棚和洒水亏降温来进行。碌搭盖凉棚可避塌免太阳光直射盏，减少骨料吸貌热，浇筑薄前绝2孕～砖3蛛小时再用井水卸对粗骨料进行治充分的洒水降代温占。1、加冰降温挺在混凝土挖浇筑前购入冰费块，砸成粒径踪约棒3cm立的小块加入何混凝土然生料中，充分扩拌合后量取出缸机口温度，根萝据出机口温度己来确定加冰量胜。实际工作中怒，三出机口的控制还温度为倒7解度卡，混凝土单方母用冰量在屋60kg外左右隐。因冰块破碎涛工作量较大，扩粒径也很难控诵制，加入冰块迁后还需延长拌歌和时间，降低租了混凝土浇筑询速度，为克服欺该问题，实际俯工作中多采用钱拌和水降温的论方法，即把冰删块稍加破碎后愿放入拌和水池器中来降低水温修。用此方法，岗通常能够把拌滔和用水的温度铅降至摄区氏挺3持～辛7误度铃左右。2、夜间浇筑厦根据小湾初夏季沙气温疑白天气温较高夏的情况掏，即使采用多偿种降温措施也愿很难保证混凝章土的入仓温度错，而夜间浇鸣筑鲁—牲—思特别是后夜浇奇筑，气温相对域较低，采取温狼控措施后，比居较容易控制办混凝土寄的入仓温度。辞因此，工作中疼多把其他工序侨的施工安排在刷白天进行，而金把混凝土浇筑漂安排在夜间进坝行。3、骨料航水工混凝土可驶选用天然骨料来、人工骨料，孤或两者互相补气充。选用人工矿骨料时，有条悦件的地方宜选由用石灰岩质的稀料源。璃胀冒特别强调如骨骄料供应发生变筹化时，应按照胃现行建筑材料刺规程进行详细婚的补充勘察和核碱活性成分含呀量试验，未经仿专门论证，不撞得使用碱活性锹骨料。有潜在析的碱骨料反应沸时，限制水泥艳、外加剂、掺宽合料中的碱含晋量是防止碱骨到料反应的主要证措施。稍细骨料应脖质地坚硬、清捧洁、级配良好垮；人工砂的细炮度模数宜控制岁在柳2.4~2.戏8仙范围内。有条项件时，细骨料总可分两级使用枕。细骨料应采舌取脱水、排水汉、遮盖和加强酱管理等综合措悼施，保持含水伙率稳定，人工苗砂饱和面干的呆含水率不宜超滑过黑6敲%棍。细骨料的含汪水率稳定，仍白然是控制水胶妻比和混凝土出欺机口坍落度稳腰定的重要措施挠之一。奖虾目前混凝土鉴掺合料有粉煤嚷灰、硅粉、凝辰灰岩粉、磷渣模粉加凝灰岩粉喉等。夸我国的症Ⅰ触级、朴Ⅱ纵级粉煤灰，特吐别是黄Ⅰ秆级灰，具有明浇显的减水增强我和显著改善混良凝土多种性能聋的效果，并可报降低混凝土水摄化热温升。《目规范》提出宜列优先选用茧Ⅰ妻级和洪Ⅱ欲级粉煤灰。三总峡二期工程全筋部使用了北Ⅰ建级粉煤灰。床堤4垄、外加剂朝水工混凝智土常用的外加孔剂有：引气剂殊、普通减水剂挥、缓凝减水剂赔、引气减水剂母、高效减水剂晃、缓凝高效减助水剂、缓凝剂点、泵送剂等。梳一个工程掺用产同种类外加剂林的品种宜选浪用纹1~务2杀种，并由专门趋生产厂家供应方，以保证混凝悄土质量。决1勇）述添加膨胀剂后晓可以使混凝土陵体积膨胀，在朗混凝土内部产罚生压应力，部狮分抵消了混凝扣土因毛细孔隙心干燥而产生的钳拉应力，从而消起到控制干缩焦裂缝的作用。根2膝）适量引气剂窑，能产生分布期均匀的细微气节泡，含气量控顿制超在青4.5%~5要.5叔%放范围内，可以蒸改善混凝土和衫易性，显著提奥高硬化混凝土景抗冻性。三峡情工程设计时选雪取花岗岩人工键骨料，但试验怜表明：花岗岩慌人工骨料粒形晶较差，颗粒表阶面粗糙，需水浊量增加，相应奖增加水泥用量沉和水泥水化热拦，对混凝土耐然久性和干缩等辛不利。通过试慢验研究，原材南料方面采取优赏化配比等综合父措施，采用了帮减水率大庆于形18柜%秆的缓凝高效减耍水剂，掺用需呆水量比白为申90介%臂左右的尤Ⅰ梅级粉煤灰和优拉质引气剂，使旁减水率达扇到帅30锯%浩以上。舟威5乌、陕混凝土总含碱最量控制层为了提高托混凝土的耐久连性和使用年限环，必须提高混控凝土密实程度缓和抗冻、抗渗咐及抗侵蚀的能巷力，为此，除彼了优化混凝土瓜配比以外，还州应控制混凝土允组成材料的总咳含碱量。国内跳外对混凝土总胶含碱量的规定肾可供参考：美月国照≤躲3.3kg抗/m3蹦,港英、病日炸≤离3.0kg狱/m权3灵，澳大利群亚朵≤轨2kg倦/m否3菌，三峡工程人抚工骨料没有潜蠢在的碱活性成傍分，为了确保穷工程安全，规颜定人工骨料混慰凝土碱总含役量懒≤蒸2.5kg英/m摆3忘，这是非常严色格的，也是可形靠的。阶三凭、控制混凝土宗因自身质量欠笋缺而形成的裂困缝蚀高强混凝舱土水泥的强度蹲等级和水泥用挡量相对较高，益开裂现象比较挽普遍，因此，绪高强混凝土不昏一定是高性能恰混凝土，而高臭性能混凝土因堪具有较高的体帖积稳定性，收验缩变形较小而园使抗裂性能大听大提高，同时敞高强混凝修土必须采用高齐效减水剂和超水细活性掺和料拢作窜来提高混凝土践的密实性和抗缩渗能力。饺四利、控制钢筋锈克蚀引起的裂缝西钢筋锈蚀个后体积膨略胀遭2阁～击4冤倍，对周边混塌凝土产生压力坟，可能产生顺猾筋裂缝，甚至饥脱落，从而影辨响建筑物的使露用。而钢筋锈链蚀多为气蚀、侵电离引起。因胆此，本工程自魔一开始就注意坑了钢筋的锈蚀说问题，并从以秤下几个方面对捞钢筋锈蚀加以绿控制的。仁钩阳1陕、钢筋的保护恼钢筋出厂时，焦其表面有一层位致密的氧化薄搞膜，可以对钢堵筋起到一定的元保护作用，但常该薄膜遇水或产受潮后因水的疑微酸性而脱落定，使钢筋酸性闻氧化而锈蚀。双因此，钢筋原牺材料和加工后闷的半成品均应押作防潮处理。纤具体的做法是遮架空放置和上喜盖防水雨布。学2师、钢筋安装前逢，其表面必须很洁净、无污物垦，对已发生锈纽蚀的部位，必鞭须用钢丝刷和结砂布打磨干净幸，以保证钢筋辱与混凝土的有限效结合，同时寄也可防止因电宽离而发生锈蚀沸。第3贱、君降低捡混凝土芦水灰比和增加充混凝土和易性孔。励4俗、帜加强振捣，提钥高混凝土致密赚性，减小混凝铺土炭化速度，张使钢筋有足够气长的时间不接秆触空气。武五梁、混凝土表面搏养护进由于采用普通渔硅酸盐水泥和未泵送施工工艺避，混凝土早期森水化热较大。捉经量测，一般硬在浇筑悟后售24衔h夺左右，内部温马度即达到最大判值（约姜330C左），而此时因屈规范要求钢模彩板尚不能拆除详，还不能直接村进行鼠表面洒水降温廉，为降低混凝苏土温度，除尽脂量降低水灰比乱外，在浇筑完拔毕隆后梳18轧h选即开孙始对钢模板表慨面进行不间断被的洒水降温，躬拆模后对混凝巷土表面进行全倦天候养护化至腊1英4熟天，此时洞室这衬砌后的混凝带土内部温度已裙降至旅180C越。通过拆模前确是否对钢模板棚表面洒水降温飞的对比观察，饺采取对钢模板诊表面洒水降温灾的，明显比未绪对钢模板表面嗓洒水降温的混矿凝土产生裂缝矿少的多，因此沈，混凝土养护普应从模板面的厨洒水降温开始傻。坊1幅、高温季节，艳对混凝土表面长进行保护，可桑防止外界高温偏热量向混凝土慨倒灌。赞1圾)沈水平面养护：滑在混凝土浇筑胃完毕台后洪1恩2行～乐1燕8刻小时混凝土初钳凝后，混凝土袄表面开始进行公人工洒水养护艳，洒水时不能横将水流至未初怖凝的混凝土面死上，以防止造测成对混凝土的鸦稀释。养护时伯间直至上一仓奥浇筑为止。刑2董)垫永久面养护：自永久面采用长秒期养护，盲在粮1兔〞针塑料管上每卖隔压20~灿30cm检钻辣1mm潮左右的小孔，失临时挂在模板锹上或坝面拉杆曲上，通江水进幼行养护，通水弱流量为辽15L欺/mi袍n依左右，当混凝辰土拆模后即对美其进行养护。志高温时段白天蛇采用不间断流鸡水养护，夜间格采用间断流水唤养护，即养娃护元1啄h魂，保持湿臭润价1舍h贺。雨天关闭水后管，停止养护斗，雨停夫后愁1安h杯内恢复养护。稻3着）侧面养护：晓侧面不易挂水打管，采用人工场洒水养护，养企护时间不少浊于貌2勿8尖天或至覆盖为鱼止。浴2布、低温季节对查混凝土表面保泳护可减小混凝公土表层