水利工程混凝土裂缝成因及其控修方法.pdf
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1、第 3 2卷第 1期 2 0 1 1 年 2月 华北水利水电学院学报 J o u r n a l o f No ah C h i n a I n s t i t u t e o f W a t e r C o n s e r v a n c y a n d Hy d r o e l e c t r i c P o we r Vo 1 3 2 No 1 Fe b 2 01 l 文章编号: 1 0 0 2 5 6 3 4 ( 2 0 1 1 l 0 l一 0 0 3 7 0 3 水 利工程混凝土裂缝成 因及 其控修方法 施观 宇 ( 河北省邢 台朱庄水库管理处 , 河北 邢 台 0 5 4 0 0
2、 0 ) 摘 要 : 分析了水利工程 中混凝土裂缝 的种类及成 因, 并 提出了若 干裂缝 预防措施 和修补方法 , 可为工程实践 提供参考 关键词 : 混凝土 ; 裂缝 ; 成 因 ; 预 防; 修补 混 凝土 在水 利 工 程建 设 中有 非 常 重要 的作 用 但混凝土结构易产生裂缝 , 有 些混凝土裂缝直接影 响建筑物的使用 , 以致局部返工或构件的报废 裂缝 的产生与温度 、 荷载、 材料等多种因素有关 关 于温 度造成的裂缝 已有大量研究文献 , 笔者着重研究 了 除温度以外的因素造成的混凝土裂缝 , 然后提 出若 干有针对性的预防措施和修补方法 1 混凝 土裂缝分类及其成 因 根
3、据裂缝的宽度将裂缝分为宏观裂缝和微观裂 缝 2类 微 观裂缝 是指 裂缝 宽 度 一 般 在 0 0 5 mm 以 下, 肉眼看不到的、 不连贯 的、 混凝 土内部 的一种裂 缝 , 数量上比肉眼可见的宏观裂缝多很多 在荷载不 超 过设 计规定 的条件 下 , 微 观裂 缝一 般视 为无 害 , 但 它是诱发早期裂缝 的潜在因素 根据裂缝 能否 自 愈合又可以将裂缝 分为 自愈合裂缝 和非 自愈合裂 缝 自愈合裂缝是指裂缝 出砚 后的一段时间内可 以 闭合的一种裂缝 非 自愈合裂缝是指裂缝 出现后持 久不 变或 继续 开展 的一 种裂缝 1 1微观 裂缝 a 界面裂缝 : 指存在于砂浆和骨料粘
4、结面上的 裂 缝 这种裂 缝 生成 的 一 个原 因是 在 混 凝 土 硬化 过 程 中, 砂浆的水化作用和收缩 引起砂浆体积变化 而 产生应力 , 使砂浆和骨料之间的粘结力丧失 , 而形成 的分布无规律 的微细裂缝 另一个原因是在混凝土 成型后 由于泌水作用 , 使某些上升的水分被骨料所 阻 , 而聚集于粗骨料的下缘 , 妨碍粘结而成裂缝 这 种裂缝 对 混凝 土 的变形性 质 有重要 的影 响 b 砂浆裂缝 : 指砂浆本身产生的裂缝 产生的原 因主要由于水泥含碱量和温度变化引起砂浆膨胀 这 种裂缝常常在受力或其他因素的作用下, 连接邻近的 界面裂缝而形成连续裂缝 , 使混凝土遭到严重破坏
5、c 骨料裂 缝 : 指骨料 颗粒 内部 产生 的裂 缝 这 种 裂缝 在 骨料 ( 石料 ) 开 采 和轧 碎 过 程 中 一 般 沿 着 石 质 或成 岩的纹 理产 生 1 2宏 观裂缝 a 收缩裂缝 : 混凝土浇筑的短时间内, 水泥水化 热使大体积构筑物 内外温差逐渐加大 外部混凝土 降温快趋于收缩, 内部混凝土降温慢未收缩 , 则外部 混凝土受内部混凝土的约束而受拉 , 超过混凝土的 允 许拉 应力 时产 生 裂缝 混凝 土 的收 缩 主要 有 塑 性收缩 、 缩水收缩( 干缩) 、 自生涨缩和碳化收缩 其 中塑性收缩和缩水收缩是发生混凝土体积变形的主 要原 因 b 沉陷裂缝 : 混凝土
6、浇筑后其 内部断面会不断 沉降, 混凝土开始凝结时沉 降部分如遇到钢筋或模 板连接螺栓等便会立 即产生裂缝; 另外模板 的摩擦 阻力 也会 导致 混凝 土 表 面 产 生沉 陷裂 缝 这 种 裂缝 多为进深或贯穿性裂缝 , 一般发生在柱或者一些 狭 长构件的边角或构件竖向变截 面处, 如 T梁、 箱 梁 腹板与顶底板交接处 c 钢 筋锈 涨裂 缝 : 处 在水 位 变 动 区 的钢 筋 混 凝 收稿 日期 : 2 0 1 01 11 2 作者简介 : 施观宇 ( 1 9 8 3 一 ) , 男 , 山东 临清人 , 助理工程师 , 主要从事水利工程施工 、 管理及大坝监测等方 面的研究 3 8
7、 华北水利水电学院学报 2 0 1 1 年 2月 土构件 中混凝土保 护 层遭到 破坏或 由于构 件周 围氯 化物含量过高中和了混凝土的碱性基体, 进而引起 钢筋表面氧化膜破坏 , 潮湿环境 中钢筋 中的铁离子 与侵入到混凝土 中的氧气和水分发生锈蚀反应 , 生 成的锈蚀物氢氧化铁体积 比原来增大约 2 4倍 , 铁 锈体积膨胀 , 对周围混凝土挤压 , 使混凝土涨裂 d 荷载 裂缝 : 混 凝 土结 构在 未 达 到设 计 要求 强 度时受外界荷载作用而造成的变形或者达到设计要 求强 度受到 常规静 、 动荷 载及 次应 力 下产 生 的 裂缝 称 为荷载裂缝 , 后 者一般 出现较 多且
8、为贯穿裂 缝 e 龟裂裂缝: 施工阶段因配料、 搅拌、 浇筑、 养护 等各环节的操作不当或水泥安定性不好而产生 , 其中 以养护环节操作不当和水泥的安定性不好为主 裂缝 成龟壳状或散射状, 无规律, 长度、 宽度均不一致 f 疏 松裂缝 : 混凝 土运输 过程 中材 料 离析 、 水 泥 混凝土浇 筑时 因下料 不均 或 因漏 振 、 过 振 而产 生 的 疏松状 态裂缝 如果 它延续到 混凝 土表面 , 很 容 易发 现 , 反 之则不能 直接 显现 出来 这种 疏松带 往往 长度 不等 , 视 下料 或振捣 情况而 异 2 混凝土裂缝 的预 防措施 很 多 裂缝 的产 生 原 因不 是单
9、一 的 , 可 以在 由设 计到施工的各个环节 中采取严格措施 , 预防或减少 裂缝 的产生 2 1设计措 施 a 精心设 计混 凝 土 配合 比 在保 证 混 凝 土有 良 好工作性能的前提下 , 尽量降低混凝土的单位用水 量 , 采用“ 一高( 高粉煤灰掺量) 二掺( 掺高效减水剂 和高性能引气剂 ) 三低 ( 低砂率 、 低坍落度 、 低水灰 比) ” 的设计准则 , 从 而生产 出高强、 高韧性、 中弹 、 低热和 高极拉直 的抗裂 混凝土 b 结构设计中应充分考虑施工时的气候特征 , 合 理设 置后浇缝 , 保 留时 间一 般不小 于 6 0 d , 必要 时 也可根据具体施工条件,
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