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水工建筑物墙体裂缝分析及对策

       摘要:根据南水北调建筑物墙体混凝土的表面裂缝特征、成因、施工过程分析,提出裂缝的预防与缺陷处理措施,改善了混凝土的外观质量,达到了设计及规范要求。 

  关键词:水工建筑物 混凝土 裂缝 控制措施 

  在南水北调中线京石段应急供水工程渠道项目施工中,每个标段都有涵洞、倒虹吸等交叉建筑物和左岸排水建筑物,在这些建筑物混凝土施工过程中,墙体部分极易产生混凝土表面裂缝,而顶板及底板部位却很少出现裂缝,为改善混凝土的处观质量,达到设计和规范要求,我们深入分析裂缝产生的原因并采取相应的处理措施,达到预想的目的。 

  1、裂缝的分类 

  表面裂缝主要是温度裂缝和干缩裂缝 

  1.1温度裂缝 

  1.1.1特征 

  表面裂缝走向无一定规律,但多平行于短边,较深的裂缝一般沿短边方向或接近平行,裂缝沿仓长分散出现,裂缝宽度不一,一般在0.5~1.0mm以下,且裂缝宽度沿全长没有很大变化、对于大体积混凝土温度裂缝除墙体表面容易发生外,在墙体开口部位也易出现。温度裂缝一般在混凝土水化热升结束,温度开始下降时发生,故多发生在施工后一周左右。 

  1.1.2裂缝成因分析 

  温度裂缝是由于混凝土凝结过程中,混凝土内部水化热不易散发,内部温度不断上升,形成内外温差,由于温升膨胀,使混凝土内部产生压应力,而混凝土表面降温收缩快,受到混凝土内部约束,产生拉应力,两应力叠加在混凝土表面产生裂缝。(题外话,由于混凝土初期尚具有较大的塑性,弹性模数较小,产生的拉应力不大,对整体结构影响小。) 

  1.1.3应对措施 

  (1)选用低水化热水泥或采用后期强度上升较快的混凝土配合比(如掺粉煤灰)。 

  (2)选用级配良好的骨料(可选用三级配,在不受钢筋间距影响的情况下,骨料最大粒径可取80mm)。严格控制砂、石含泥量,混凝土浇筑时加强振捣,以提高混凝土密实性和抗拉强度。 

  (3)掺用缓凝剂、减水剂,改善混凝土和易性,减少水泥用量,从而降低水化热。 

  (4)避开高温时段浇筑混凝土。 

  (5)采取降温措施,以降低混凝土入仓温度(如冷水拌合、骨料遮阳保存、骨料堆喷水降温等)。 

  (6)薄层浇筑,铺料厚度不大于30cm,可以有效的加快散热。 

  (7)在施工规范允许范围内,考虑分块浇筑。(分块浇筑间隔时间不大于6-7天) 

  (8) 浇筑后应及时覆盖养护,适当延长养护时间(专人负责,做好记录)。 

  (9)埋设测温点,做好测温记录(专人负责),分析升降温情况。混凝土浇筑块内外温差控制在20?之内。 

  1.2干缩裂缝 

  1.2.1特征 

  多为表面性的,裂缝宽度较小。裂缝一般在施工养护完成后一段时间内出现(一般20-60天以后)。混凝土干缩分温度收缩(冷缩)和自收缩两种,温度收缩时混凝土中多余水分蒸发,随温度降低,体积减小而产生收缩,其收缩量占总收缩量的大部分。自收缩为水泥水化作用引起的体积收缩,收缩量只占总量的1/5-1/10,一般包括在温度收缩内一起考虑。 

  1.2.2裂缝成因分析 

  (1)养护不当。 

  (2)混凝土表面水分散发快,体积收缩大(混凝土入仓时,坍落度大时尤为明显),而内部温度不降反升,因而表面收缩变形受到内部混凝土约束,出现拉应力,引起表面开裂。 

  (3)混凝土骨料含泥量超标,含泥量高使得净浆不能有效的和骨料进行粘聚,强度降低,导致混凝土容易开裂,其次,骨料含泥量越高,混凝土收缩越强,产生的拉应力也越大,所以一定要严格控制含泥量。此外振捣不当、布料不均等因素,使得混凝土收缩不均,也会引起裂缝。 

  (4)使用收缩率较大的水泥、水泥用量多、细骨料过多,使混凝土收缩不均,产生裂缝。 

  (5)混凝土配合比中水灰比不当、模板过于干燥,也是引起干缩裂缝的原因之一。 

  1.2.3应对措施 

  (1)适当调整混凝土配合比,水泥采用低热水泥品种,水泥用量、水灰比和砂率不能太大,严格控制砂石含泥量和细度模数。 

  (2)加强混凝土早期养护,并适当延长养护时间,覆盖(塑料布、草帘等)避免暴晒,定期洒水,保持湿润。 

  2裂缝综合分析 

  裂缝产生的原因是很复杂的,由多种原因促成,与混凝土浇筑工艺、使用材料、工程所处环境、结构荷载、工作面边界条件等各项因素有关。出现裂缝后要综合分析,逐条对应,有针对性的采取措施,弥补裂缝。对于温度裂缝出现较早,混凝土初期尚有较大塑性,弹性模数较小,所产生的拉应力不大,对整体结构应力影响较小,但由于温度裂缝对钢筋锈蚀、碳化、抗冻融等耐久性能影响较大,应予以重视和处理。温度裂缝发展到一定时期会缓停,当混凝土内部温度不再上升时,温度裂缝就会减少,当混凝土温度平稳下降时,干缩裂缝也会停止,此时如果采取有效措施,新生裂缝就会受到约束而减少,对尚未形成贯穿性裂缝、只是表面裂缝、且缝宽较小的这类裂缝必须采取相应工程措施加以处理。 

  3裂缝的处理方法 

  3.1表面涂刷或表面贴补法 

  该方法适用于宽度小于0.2mm的表层裂缝修补。由于后期水泥生成的氢氧化钙、硫酸铝、硫酸钙等类物质致使细裂缝自行愈合,可只做表面处理,用钢刷将混凝土裂缝两侧5~10cm范围内乳皮刷净,用水洗净晾干,采用2-3遍环氧基液涂刷或贴环氧玻璃布涂刷。 

  3.2灌浆法 

  该方法适用于宽度为0.2-0.3mm的混凝土裂缝修补。 

  采用凯威丁可调压注胶器进行裂缝压力灌胶施工,施工工序:裂缝清理—— 粘贴注浆咀和封闭裂缝——试压——配置注浆液——压力注浆——清理表面。 

  注意事项: 

  3.2.1裂缝清理时,沿裂缝5cm的混凝土表面要用湿布擦去尘土,缝中不得进水。 

  3.2.2粘贴注浆咀时要求底座注浆咀对准裂缝,粘贴牢靠,不漏胶。 

  3.2.3试漏要求逐条裂缝进行。每条连通的裂缝,先将注浆咀用堵头堵上,留一个咀用凯威丁可调注胶器压气,在封闭的裂缝上涂肥皂水进行试漏。 

  3.2.4根据气温变化选择灌浆的时间,并做好注浆记录,灌浆自下而上,灌浆压力逐步升压,终止压力0.2Mpa左右。当灌浆孔稳压2min仍不明显吃胶时说明已填充密实。 

  3.3开槽填充法 

  对于宽度大于0.3mm的较宽裂缝可采取开梯型槽,然后作填充处理。 

  开槽填充法具体做法如下:骑缝凿出底宽2-3cm,外口宽4-6cm,深4-5cm的梯形槽,开凿后,清水冲刷吹干,填塞环氧砂浆,高标号水泥砂浆抹面,施工程序为,凿除裂缝混凝土——高压风清理——高压水清理——环氧砂浆填塞——环氧基液灌缝——水泥砂浆抹面——养护。上述方法施工速度快,可操作性强,效果显著。 

  注意事项: 

  3.3.1在注入环氧基液前,应采用注入非活性稀释剂清缝。 

  3.3.2为保证环氧处理有韧性,可适当多加些聚酯树脂。 

  3.3.3裂缝处理后做好防护养护。 

  4、结语 

  对于大体积混凝土来说,非结构性裂缝是先天顽疾,不可避免的,但通过一定的预防措施,还是能在有限的范围内,控制裂缝的出现和发展,只是单一的预防手段也很难达到明显的效果,必须通过施工和原材料控制相结合的综合防治法,才能对非结构性表面裂缝进行有效控制。一旦产生裂缝,要规范缺陷处理程序及方法,严格现场调查、登记观察,区分不同成因及裂缝的具体情况,分别采取不同的处理措施。经过南水北调中线干线河北段S13、S14标建筑物施工的实践总结,在南水北调中线漳古段SG3标洺河一支排洪涵洞、曹庄沟排水涵洞、洺河二支排水倒虹吸等建筑物施工中,加强过程控制,仓段裂缝明显减少,对产生的裂缝处理后也达到了理想的效果。

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