水工涵闸墩墙混凝土结构裂缝及其防裂措施探究.pdf
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1、2 0 1 4年第 1 1期 ( 第 4 2卷) 黑龙江水利科技 H e i l o n g j i a n g S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y o f Wa t e r C o n s e r v a n c y No 1 1 2 0 1 4 ( T o t a l N o 4 2 ) 文章编号 : 1 0 0 77 5 9 6 ( 2 0 1 4 ) 1 1 0 0 2 7 0 3 水 工涵 闸墩墙 混凝土结构 裂缝及其 防裂措施探究 张 越 ( 辽 宁省水利水 电勘测设计研究院 , 沈 阳 1 1 0 0 0 6 ) 摘要: 水工涵闸墩墙混
2、凝土结构不同于大体积混凝土浇筑, 属于轻型结构 , 容易出现混凝土 裂缝。文章在分析水工涵闸墩墙混凝土结构裂缝成因基础上, 研究了控制裂缝的工程措施 , 并 用数值软件模拟计算工程措施的有效性。 关键词: 水工涵闸混凝土; 结构裂缝; 防裂措施 ; 控制技术 中图分类号 : T V 6 4 文献标识码: B 1 水工涵 闸墩墙 混凝土结构裂缝 水工涵闸混凝 土结构属于轻型结构 , 开裂几率 较大 , 据统计 开裂次数较多 的部位就 是墩墙。墩墙 上的混凝 土裂缝形 态一般 呈现 “ 上 不着顶 , 下不着 底” , 受底板和墩墙混凝土 的 自身约束作用 , 裂缝形 状为多呈“ 枣核形” 。 从
3、正向观测 裂缝底部呈竖直状 , 从顶部观测 裂 缝向两边倾斜 , 从 混凝土表层开始逐渐 向混凝 土内 部发展 , 并且有贯穿整个墩墙的可能 , 一旦形成贯穿 裂缝 , 将会对整个水 工涵闸工程的安全带来严重 的 威胁。墩墙裂缝容易出现的部位见图 1 。 图 1 墩墙裂缝容易出现的部位示意图 1 1 水工涵闸墩墙混凝土结构裂缝成 因 混凝土有热胀冷缩 的特性 , 温度变化会产生 温 度应变 , 进而产生温度应力 , 此应力一旦超过混凝 土 的抗裂极限 , 就会出现混凝土裂缝 【 2 J 。 水工涵闸墩墙混凝土结构裂缝成因主要有 5个 方 面 : 1 1 1 水化热 水泥遇水会发生 大量的水 化
4、热量 , 而混凝 土的 导热性能较差 , 导致 了大量热量集 聚在混凝 土的 内 部 , 混凝土温度升高。 由于混凝土 内外条件的不 同, 散 热情 况有所 差 异 , 外部散热快 , 内部散热慢 , 受物 体热胀冷缩特性 和外部约束条件的影响, 混凝土内外会产生温度应 力 , 外拉 内压 , 当温度应力 超过 混凝土 的承受极 限 时, 其表面就会有温度裂缝 的产生【 3 J 。 1 1 2 混凝土环境与浇筑温度 环境温度对混凝土施工的影响十分明显, 高温 时期不能进行混凝土浇筑施 工。混凝土施工中的环 境温度影响其浇筑后 昆 凝 土的内部 温度 , 加大温度 梯度 , 升高混凝土的温度应力
5、 , 加速混凝土结构的开 裂进程 。 1 1 3 约束条件 混凝土结构 自施工之后 就会受到外界不 同条件 的约束, 水工涵闸墩墙混凝土结构的底板或基础约 束闸墩 , 产生约束力 , 混凝土闸墩变形受约束力的作 用, 进而产生压应力, 后期随压应力松弛和温度应力 收稿 日期 2 0 1 4 0 51 9 作者简介 张越 ( 1 9 7 6一) , 男, 辽宁沈阳人 , 工程师, 从事水利水电工程施 工工作。 一 2 7 2 0 1 4年第 1 1 期 ( 第 4 2卷) 黑龙江水利科技 H e i l o n g j i a n g S c i e n c e a n d T e c h n
6、o l o g y o f Wa t e r C o n s e r v a n c y No 11 2 01 4 ( r r 0 t a l N o 4 2 ) 的产生, 温度应变受到底板的强约束, 混凝土闸墩就 会 出现拉应力 , 此应力一旦超过混凝 土的承受极 限, 便会开裂。 1 1 4混凝土收缩 混凝土在胶结硬 化 的过程 中会 散发一 定 的水 分, 混凝土失水必然导致其体积收缩, 如混凝土收缩 受到 内外约束力的作 用 , 就会导致其 自身开裂 。混 凝土缩水收缩过程一般是可逆 的, 在实际计算 温度 裂缝的过程中, 常讲 混凝 土收缩值 等量替换 为相对 应的温度值, 也就是“
7、 收缩当量温差” 。混凝土水化 作用也会产生 自 收缩, 自身收缩值较小, 但其与温度 收缩 、 缩水收缩 、 塑性收缩等相叠加就会加速混凝土 开裂 的速率 。 1 1 5 其他混凝土开裂的因素 包括其他因素: 混凝 土徐变、 混凝 土体积 因 素等。 2 水 工涵闸混凝 土裂缝控 制技术 在了解混凝土开裂 的形式 和成 因后, 水利工程 涵闸混凝土结构裂缝控制措施 主要从 以下 6个方面 人 手 : 2 1 混凝土浇筑时间的合理化选择 混凝土的导热性 能差, 散热具有延 时性 和时间 效应 , 为避免混凝土裂缝的出现 , 混凝土浇筑施工应 尽量避开高温 季节和严寒 季节 。混凝 土水化放 热
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