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水利工程混凝土裂缝的分析及防治方法

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摘 要:水工混凝土裂缝是水利工程施工中的常见疾病,裂缝的产生将会影响工程的使用寿命和使用安全,对整个建筑物的影响是巨大的,严重时还可以引发工程质量和安全事故。本文分类阐述了水工混凝土产生裂缝的原因及危害,并针对其原因探讨了水工混凝土裂缝的防治措施,而且进一步提出了水工混凝土裂缝常见缺陷的修补方法。

关键词:水利工程;混凝土;裂缝;原因;危害;防治措施

混凝土在现代工程建设中占有重要地位,而混凝土的裂缝较为普遍,特别是在水利水电工程建设中,混凝土裂缝几乎无处不在。尽管我们在施工中采取各种措施,小心谨慎,但裂缝仍然时有发生。目前人们遇到的主要是施工中产生的温度裂缝,本文对混凝土施工中裂缝的成因和处理措施作如下初步探讨。

一、水利工程混凝土裂缝产生的原因

1、荷载作用引起的裂缝 混凝土在静、动荷载及次应力下产生的裂缝称荷载裂缝,主要有直接裂缝、次应力裂缝两种。直接应力裂缝是指外荷载引起的直接应力产生的裂缝;次应力裂缝是指由外荷载引起的次生应力产生裂缝。

2、收缩裂缝

混凝土在凝固的过程中,会逐渐散热和蒸发,这是引起混凝土体积收缩的主要原因,尤其是一些大体积的混凝土。如果混凝土在收缩时受到外界环境的约束,就会自然的形成收缩应力,当这种应力超出当时混凝土极限抗拉强度时,混凝土就会产生裂缝。

3、温差裂缝

钢筋混凝土水利工程中,很多裂缝是由温度引起的。如果混凝土体积变化不受任何约束,则不会引起混凝土开裂,而钢筋混凝土梁中,混凝土体积的变化总是受到内部或外部的约束,引起拉应力导致混凝土开裂另外,由于日照影响,构件内温度差也是使混凝土开裂的主要原因之一。

4、安定性裂缝

安定性裂缝主要是龟裂,通常是因为混凝土的质量不合格引起的。另外,钢筋因为外界的腐蚀也会引起混凝土裂缝。

5、施工工艺质量引起的裂缝 在混凝土结构浇筑、构件制作、起模、运输、堆放、拼装及吊装过程中,若施工工艺不合理、施工质量低劣,容易产生纵向的、横向等各种裂缝,特别是细长薄壁结构更容易出现。

二、水利工程混凝土裂缝的危害 混凝土裂缝将使水工建筑物产生渗漏,渗漏的结果,一方面在压力水作用下使裂缝逐步扩宽和发展;另一方面当水渗入混凝土内部后首先会引起水解破坏,并可能由此导致混凝土结构物的破坏。根据调查,由裂缝引起的各种不利结果中,渗漏水占60%。由于混凝土碳化会加剧混凝土收缩开裂,导致混凝土结构物破坏。混凝土裂缝的存在,能使空气中的二氧化碳极易渗透到混凝土内部与水泥的某些水化产物相互作用形成碳酸钙,这就是常说的混凝土碳化。在潮湿的环境下二氧化碳能与水泥中的化学成分相互作用,使混凝土的碱度降低,使钢筋纯化膜遭受破坏,当水和空气同时期渗入,钢筋就产生锈蚀。混凝土的裂缝还会使混凝土对钢筋的保护作用削弱,在裂缝部位,水拉性能减弱,裂缝进一步扩大,形成更大的危害。 三、水利工程混凝土裂缝的防治措施

1、解决混凝土的基础不均匀沉降

解决方法有减轻结构的重量,合理安排施工的工序,改善混凝土结构等。如果只简单的依靠减轻结构重量来控制沉降,只会使整个结构的自身重量加大,稳定性不强,会加重不均匀的沉降。在工程实践中,应以抵抗不均匀沉降为主要保护措施。

2、塑性收缩裂缝的预防措施

首先要选择合适的材料,一般选用干缩值较小、强度好的硅酸盐或普通硅酸盐水泥。其次是严格控制水灰比例,掺加高效减水剂来增加混凝土的强度,减少水和水泥的分量。最后,在浇注混凝土之前,将基层和模板浇水均匀湿透。要及时在混凝土的表面覆盖一层薄膜,保证混凝土的湿度,或者在混凝土表面喷洒养护剂等进行养护。如果在高温和大风天气施工的话,最好设置防风和遮阳的设施,积极保护混凝土结构。

3、沉陷裂缝的预防措施

首先要保证地基的稳定,对松软土的地质结构在施工前要进行必要的夯实和加固。其次要保证模板有足够的强度和刚度,有较强的支撑力,保证地基的受力均匀。最后,混凝土在浇注的过程中不能被水浸泡,模板的拆除要控制在一定的时间以内,还要注意拆模的先后顺序。在冻土上搭设模板时要注意采取一定的预防措施。

4、注意低温季节施工的混凝土保护

在低温季节施工的时候,首先要注意抵御寒潮袭击,在混凝土的表面覆盖塑料薄膜等抵御寒风。塑料薄膜除了保温外,还能对混凝土进行保湿,只要在覆盖时接搭紧实,薄膜就能在混凝土表面起到长期保湿的作用,对预防混凝土的裂缝起到积极作用。

5、后期养护

常规养护方法是喷水,对一般混凝土结构,减小表面收缩,防止龟裂是可行的。养护期应以混凝土强度增长最快的阶段为准,即7 ~ 28 天,时间越长效果越佳。

当拆除模板在混凝土浇筑初期时,由于水化热的散发,表面引起相当大的拉应力,此时表面温度亦较气温为高,此时拆除模板,表面温度骤降,必然引起温度梯度,从而在混凝土表面附加拉应力,再加上混凝土干缩,有导致裂缝的危险,但如果在拆除模板后及时在表面覆盖一层轻型保温材料,对于防止混凝土表面产生过大的拉应力,具有显著的效果。

四、水工混凝土工程的裂缝修补

1、开槽法修补裂缝

工作人员要先将晒干筛后的砂、水泥按规定的比例调配好,再将环氧树脂聚硫橡胶也按配比拌匀,然后再与砂和水泥搅拌均匀,最后用少量的丙酮将已拌好的砂浆稀释,达到中度粘稠的效果即可。及时将已拌好的改性环氧树脂砂浆用橡胶桶装到已凿好洗净吹干的硷凿槽内进行嵌入。从砂浆开始拌和到嵌人砖缝内,一组砂浆的整个施工过程大约需要30分钟。嵌入后的砂浆养护即砂浆嵌人缝槽内处理好后两小时以内及时用毛毡、麻袋将聚硫橡胶改性环氧树脂砂浆进行覆盖,待完全初凝后,开始用水养护。

2、结构加固法

如果裂缝的出现已经影响到了混凝土的基本性能,就要使用加固法对混凝土结构进行加固处理。结构加固中的主要方式有以下几种:加大混凝土结构的截面面积;在构件的角部外包型钢;采用预应力法加固;粘贴钢板加固;增设支点加固以及喷射混凝土补强加固等。

3、混凝土置换法

混凝土置换法是针对出现严重的混凝土裂缝时的一种有效的处理方法。这种方法是先将表面出现问题的混凝土刮除,然后再用新的混凝土和其他材料做代替。常用的置换材料有:普通混凝土或水泥砂浆、聚合物或改性聚合物混凝土。

五、结束语

在水利工程中,应对混凝土的裂缝产生原因进行仔细分析,并找出预防裂缝的关键,采用合理的方法进行处理,并在施工中采取各种有效的预防措施来预防裂缝的出现和发展,通过重视物料的选择,制定科学合理的混凝土施工方案,合理安排施工进度,注意混凝土的浇筑,养护措施,采用合理的施工措施,相信能够有效的避免水利工程中混凝土温度裂缝的产生,以保证混凝土的结构质量,以保证建筑物和构件安全、稳定地工作

参考文献:

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