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摘要:混凝土裂缝是水利工程中常见的工程弊病之一,由于混凝土建筑物出现裂缝导致渗水,对混凝土内部的钢筋材料产生腐蚀,降低钢筋混凝土结构的耐久性和承载力,直接影响到水利工程的工程质量。本文通过对常见混凝土表面出现裂缝的原因进行分析,针对性的根据裂缝隐患提出了预防水利建设项目中混凝土裂缝控制有效措施,以作技术交流以及实践借鉴。
关键词:水利工程;施工技术;混凝土裂缝;质量控制
水利工程中混凝土结构出现裂缝是普遍存在的一种现象,它的出现不仅会降低建筑物的抗渗能力,影响建筑物的使用功能,而且会引起钢筋的锈蚀,混凝土的碳化,降低材料的耐久性,影响建筑物的承载能力。在日常施工中,必须要注意混凝土的施工质量,预防为主,防患于未然,这样才能保证水利建设项目的工程质量。然而,影响水利工程中混凝土出现裂缝的因素的多方面的,下面根据多年的工作经验作详细分析,希望对日后工程混凝土施工质量控制有所帮助。
一、常见水利工程中混凝土裂缝的因素分析
(1)造成温度裂缝的因素
在大体积的混凝土中,对温度的控制不当很容易引起混凝土出现裂缝。混凝土在浇筑硬化的过程中,水泥内的水分会慢慢蒸发出来,由于水泥水化作用会产生大量的水化热,而大体积的混凝土内部的水化热不易散发出来而积聚,导致内部温度的急剧上升,相反混凝土表面的散热却相对比较快速,这样就内外就产生了较大的温差,造成内外部的热胀冷缩的程度不相同,使得混凝土的表面形成一定的拉应力,这种拉应力慢慢增加到超过了混凝土的抗拉强度的极限时,混凝土的表面就会产生一些裂缝。同理,在混凝土的施工过程中温差变化较大或突冷的天气袭击时,也会使混凝土表面收缩而产生巨大的拉应力产生裂缝。在通常情况下,高温膨胀而产生的裂缝是中间粗而两端细,而由于骤冷产生的裂缝则比较均匀。由于温度变化的因素而造成的裂缝通常会降低混凝土的抗冻、抗渗透、抗疲劳等能力,也会使钢筋更容易碳化和锈蚀。
(2)塑性收缩的因素
混凝土在凝结成形前几乎没有强度或者强度十分小,或者混凝土刚终凝而强度还没达到一定程度时,由于受到高温或者大风力的影响而使混凝土表面的水分散发过快,造成混凝土体急剧的收缩。而此时由于混凝土的强度还不够,不能抵抗其本身的塑性收缩而产生裂缝。影响混凝土塑性收缩而开裂的因素主要有混凝土的凝结时间、水泥本身的性质、环境的温度以及风速和湿度等等。
(3)出现表面干缩裂缝的因素
表面出现干缩裂缝的结果是由于混凝土内外水分不一致的蒸发程度而导致的,主要是由于混凝土受到外部条件的影响较大,表面的水分损失过快,而内部的水分又不容易散发出去,导致外部的变形较大内部的变形较小,较大的表面干缩变形受到混凝土内部的约束而产生较大的拉应力而产生裂缝。
(4)造成沉陷裂缝的因素
沉陷裂缝的出现原因主要是由于地基的土质不均匀或者不够稳定而造成不均匀沉降所致,或者因为钢板的厚度不够,刚度不足,模板的支撑间距过大或者支撑底部松动而导致的。
二、加强水利建设项目中混凝土裂缝防治措施
(1)合理进行混凝土配合比设计
混凝土配合比设计时,设计单位应该提出混凝土施工温度控制的具体要求和混凝土养护的基本要求,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)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”的抗裂混凝土施工时要严格控制混凝土配合比,计量要准确,坍落度抽检工作要加强,不能流于形式。另外要控制外加剂的品种和掺量,确保混凝土收缩与膨胀相抵消;按相关文件要求设置必要的变形缝。
(2)保证混凝土施工质量
施工过程中应经常观察模板的位移和混凝土浇捣的密实情况,不能漏振,过振,且在第一次振捣后要进行第二次振捣。拆模后要挂草帘或铺草浇水养护保湿。混凝土的养护不仅对防止早期表面裂缝显得重要,它对混凝土后期强度的发展、混凝土的进一步成熟和耐久性等也同样重要,在过去许多工程的施工和管理中对养护的重要性没有充分的认识。配置大体积混凝土宜使用低水化热水泥,如硅酸盐水泥或普通硅酸水泥、矿渣水泥,此外可掺加膨涨剂、适量的粉煤灰等,掺粉煤灰是一项既能减少由温度应力而使大坝开裂的危险,又能提高混凝土某些性能的经济有效的措施;同时要采用塑料薄膜和草袋覆盖,以确保混凝土内外温差小于25℃,根据构造要求情况配置必要的钢筋起到限裂的作用。对泵送混凝土,则要在满足其可泵性、和易性的前提下,尽量减小出机时的坍落度、降低砂率、并严格控制骨料的含泥量。
(3)改进施工技术,引进先进设备
科学技术不断在更新进步,水利工程施工技术也要不断创新,在可行的前提下,采用适当采用新技术、新工艺、新材料和新设备。通过原材料的优选和控制以及工艺的合理实施来达到设计要求。在设计时要选用碱活性小的砂石骨料,同时注意选用低碱或无碱外加剂以及选用合适的掺和料抑制碱性骨料反应。根据水利施工项目实际的环境条件以及工程要求,做出适当的材料选择、设备运用以及施工技术的配合实施。
三、水利工程中混凝土裂缝的处理方法
当水利工程建设中出现了混凝土裂缝的情况,就证明混凝土结构已经发生了变化,这样就出现了质量隐患,对水利工程质量有着重大的影响。因而,在出现混凝土裂缝的时候,我们应当根据混凝土裂缝实际原因,以及工程结构,进行补救,其中常见的混凝土造成裂缝的技术处理方法有如下几点:
(1)结构加固法
当混凝土的裂缝影响到了内部的结构性能时,就要采取结构加固法对混凝土结构进行处理,通常会用加大混凝土结构的截面积、粘贴钢板加固、增设支点加固、在构件的角部外包型钢和采用预应力发加固以及喷射混凝土剂加固等方法。
(2)采取灌浆、嵌缝封堵法
对于裂缝造成结构整体有影响或者有防渗要求的混凝土裂缝的修补常采用灌浆法,此方法利用设备将胶结材料压入混凝土的裂缝中,待胶结材料硬化后和混凝土形成一个整体,而达到封堵加固的效果。常用的胶结材料有甲基丙烯酸、水泥浆和聚氧脂等化学材料。嵌缝封堵法通常是通过裂缝凿槽并在槽中嵌填刚性止水材料或塑料来达到封闭裂缝的影响。常用的刚性止水材料有聚合物水泥砂浆等,常用的塑性材料有塑料油膏、丁基橡胶等。
(3)表面修补法
适用于对结构承载力没有影响的表面裂缝,以及对稳定没有影响的深度裂缝的处理。通常的处理措施是在裂缝的表面涂抹适量的水泥浆或在混凝土表面涂刷沥青或在油漆等防腐的材料,比如在表面粘贴玻璃丝布,这样既能保护的同时又能防止继续开裂。
(4)电化学防护法
利用施加的电场在介质中的电化学作用,改变混凝土或钢筋的所处的环境的状态,使钢筋钝化来达到防腐的目的。化学防护法中常用的三种方法是:碱性复原法、氯盐提取法以及阴极防护法。使用这些方法的原因是因为它们具有受环境影响小等特点,既能对混凝土和钢筋的长期防腐起到很大作用又可以广泛适用于已裂结构和新建结构。
(5)采取混凝土置换法
对于混凝土严重损坏的一种有效的处理方法就是混凝土置换法,通过这种方法使已经损坏的混凝土剔掉,然后置换新的置换材料。常用的置换材料有:水泥砂浆、聚合物或改性聚合物混凝土以及普通棍凝土和砂浆。
四、结束语
混凝土裂缝的出现对水利建设项目工程质量有着不可忽略的影响,因而,我们必须在工作实践中不断累积经验,了解混凝土裂缝出现的各种因素,在实际施工过程中注意预防,做到预防为主,防患于未然,将水利建设项目中混凝土的质量问题减低到最低限度,从而有效的促进水利工程建设工作,促进我国国民经济的快速发展。
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