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      水閘混凝土裂縫的成因及預防處理方法
      發布時間:2020-09-29

        摘    要: 水閘混凝土施工易出現裂縫,會引起不同程度的危害,大體積混凝土裂縫的預防是施工的重點亦是施工的難點。本文針對水閘混凝土裂縫的成因進行分析,剖析其產生的規律,提出相應的預防和處理措施,為水閘混凝土施工裂縫的防治提供參考。

        關鍵詞: 水閘混凝土; 裂縫成因; 預防措施; 處理措施;

        水閘作為擋水、泄水或取水的建筑物應用廣泛,混凝土是水工建筑物最主要的工程材料。水閘混凝土裂縫現象較為普遍,是當前水閘混凝土結構在耐久性方面存在的主要問題。裂縫的存在會不同程度地引起鋼筋銹蝕、混凝土碳化、耐腐蝕能力降低、抗凍抗滲性能減弱、降低混凝土結構物的結構強度和整體穩定性,影響建筑物的外觀、耐久性和正常使用及運行安全。混凝土裂縫問題不可能消除,但可將其控制在一定程度內。因此,在水閘的施工管理中應嚴格控制混凝土施工質量,預防裂縫的出現和發展,保障水利工程的質量與安全。

        1、 混凝土裂縫產生的原因

        混凝土是由膠凝材料、粗骨料、細骨料、水、外加劑和摻合料按一定比例配制,經均勻攪拌,密實成型,養護硬化而成。混凝土具有抗壓強度高、耐久性好、強度等級范圍寬等特點,但混凝土的抗拉強度僅為其抗壓強度的1/10~1/20。引起混凝土裂縫的原因很多,包括干縮、混凝土內部水化反應、溫差、地基沉降變形等因素,主要有以下幾個方面。

        1)塑性收縮裂縫。混凝土澆筑后處于塑性狀態,表面因失水較快而產生的收縮。混凝土表面水分蒸發過快以及混凝土本身與外界氣溫相差懸殊,都易產生這種裂縫。

        2)干縮裂縫。干縮裂縫多出現在混凝土澆筑凝結成型后,由于混凝土內外水分蒸發程度不同,干燥收縮引起體積變化的不同,而導致變形不同,進而造成混凝土表面的縮裂。

        3)溫度裂縫。溫度裂縫一般都發生在大體積混凝土中,主要是由溫度差異變化所產生的溫度應力造成。

        4)沉降裂縫。當結構物的地基不良,軟硬不均或局部存在松軟土,基礎出現不均勻沉降而引起混凝土開裂。

        5)堿骨料反應裂縫。骨料中的活性硅與混凝土中的堿性材料發生緩慢的膨脹性化學反應,產生了張應力,導致混凝土開裂破壞。

        6)鋼筋腐蝕裂縫。當鋼筋混凝土處于不利環境,由于鋼筋保護層較薄,振搗不良,混凝土不密實或表面存有裂縫,會使環境中的氯離子和溶于水中的氧與混凝土中的鋼筋生銹生成氧化鐵,生銹的鋼筋體積膨脹,對周圍混凝土產生壓應力,使混凝土脹裂。
       

      水閘混凝土裂縫的成因及預防處理方法
       

        2、 預防混凝土裂縫的措施

        產生裂縫的原因比較復雜,往往是多種因素造成的。有在施工期出現,也有在運行期由于溫差、超載等因素出現。調查統計表明,混凝土結構溫度裂縫占較大比重,產生的危害更大,特別是閘底板、墩、墻等結構尺寸較大部位更易發生。如何控制大體積混凝土裂縫的發生既是施工關鍵點,也是大體積混凝土施工的難點。混凝土施工,要從原材料選擇、配合比設計、施工安排、施工質量、混凝土溫度控制、養護和表面保溫等方面,采取綜合措施,防止混凝土產生裂縫。

        1)塑縮和干縮裂縫預防。控制天然砂石含泥量、人工砂石粉含量和軟弱顆粒含量,不允許含有泥塊,減小空隙率和砂率;把握好沖倉時間和質量,保證底基面和模板濕潤;掌握好混凝土表面抹壓收光時間,保證抹壓作業的質量,配備足夠作業施工人員,適當增加壓光遍數;及時進行混凝土的早期養護,表面保持濕潤,保證連續養護的時間。

        2)溫度裂縫的預防措施。在混凝土配合比設計時要考慮溫度控制這一重要因素,盡量減少水泥水化熱溫升、提高混凝土力學性能;采用水化熱較低的水泥,優先選用低熱或中熱硅酸鹽水泥;摻用活性摻合料,如摻加粉煤灰等,合理降低水泥用量。加大骨料粒徑、改善骨料級配,使用外加劑和降低混凝土的塌落度等措施,單位水泥用量較大幅度減少;選擇合適的氣溫和澆筑時間澆筑大體積混凝土,夏季可采用冷水或冰水攪拌混凝土,并對骨料進行預冷或覆蓋措施;可采用埋設冷卻水管等降溫措施,實時控制混凝土內的溫度變化,內外溫差控制在25℃以內,使混凝土的溫度梯度不至過大,以有效控制裂縫的出現;延遲模板拆除時間,減少和控制內外溫差;加強混凝土表面保溫和養護。合理采用以上措施,可有效減少混凝土表面裂縫的產生。

        3)沉陷裂縫的預防。加強對結構物地基的檢查驗收,做好不良地基的處理。水閘施工以“先深后淺,先重后輕、先主后次”的原則,合理組織安排,防止擾動地基,保證地基穩定,預防混凝土沉降、位移、斷裂,在結構允許條件下,合理設置沉降縫。在施工期間加強基坑降排水,防止混凝土地基被水浸泡。

        4)堿骨料反應裂縫預防。做好對砂石骨料堿活性試驗檢測,控制使用堿活性骨料,使用含堿量少的水泥和外加劑,采用能抑制堿骨料反應摻合料粉煤灰、礦渣等。

        5)鋼筋腐蝕裂縫預防。控制水泥及其他原料、拌和水中的氯離子的含量。加強對混凝土施工澆筑質量的控制,增加混凝土的密實性。對混凝土蜂窩麻面和表面裂縫按混凝土缺陷分類和處理要求進行處理。嚴格控制鋼筋保護層的厚度,對鋼筋表面進行防護及對拉螺桿的封堵修補處理。

        3 、混凝土裂縫處理方法

        裂縫的治理首先對裂縫進行觀測,分析成因,根據裂縫的性質和具體情況制定裂縫處理方案,選擇相應處理工藝和防水材料。以“治本為主、治表為輔、表本結合、綜合治理”的原則,采取灌、堵、嵌、涂等工藝相結合的裂縫處理技術,確保混凝土強度,恢復結構主體功能。

        1)表面封閉法。沿裂縫的走向,對裂縫兩側各10 cm范圍內的混凝土表面打磨平整,露出堅硬的集料新面,清理干凈,騎封涂刷封縫膠或抹壓封縫膠泥(如環氧膠、環氧膠泥、聚氨酯等材料),涂刷均勻,抹壓粘接牢固。此方法適應局部混凝土表面龜裂。

        2)填充密封(嵌縫)法。沿裂縫鑿槽,清理干凈,在槽中嵌填止水材料,如聚合物水泥砂漿、塑料油膏、聚氯乙烯膠泥等進行封縫處理。此方法適用寬淺順直裂縫。

        3)化學灌漿法。將化學漿料壓入混凝土的裂縫中,化學材料凝固硬化后與混凝土形成一體,起到補強、加固封堵的目的。要根據孔隙的大小、凝膠時間和材料的可灌性選用丙烯酰胺、環氧樹脂、甲基丙烯酸酯等適當的化學材料。注漿法施工時,注漿嘴應按裂縫走向設置在裂縫交叉點、裂縫較寬處和端部,間距在0.2~0.5 m之間。封縫膠固化后,應進行氣壓試驗,檢查封密閉效果和注漿嘴之間的連通情況。灌漿順序為從下至上、從深至淺、從一側至另一側。注漿過程中保持壓力穩定,控制規定的范圍內,漿液注滿后移至相鄰孔繼續注漿,直至灌漿完成。此方法適用于混凝土主體龜裂縫。

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