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王安奇--水利水电大体积混凝土浇筑裂缝成因

发布时间:2019-09-11  点击量:
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摘要:近年来,水利水电建设工程逐渐增多,而大体积混凝土浇筑裂缝等诸如此类的问题也频频发生,对水利水电工程的质量安全造成了严重影响。本文在介绍大体积混凝土浇筑裂缝危害的基础上,对水利水电大体积混凝土浇筑裂缝的成因进行了分析,并提出了防裂措施,希望能够降低混凝土在浇筑过程中产生裂缝的概率,提高水利水电工程建设质量。

关键词:水利水电;大体积混凝土;浇筑裂缝成因;防裂措施

引言

水利水电工程具备一次性和交叉性的施工特点,需要高度关注其基础建设工程,主要包括地下施工和水下施工,所以存在一定的技术难度,地基一般是选用混凝土施工,只有保障地基建设的质量,才能有效预防漏水问题。另外,在洪水时期水电站需要承担一定的水压,如果大体积混凝土一开始就产生了裂缝,将会严重阻碍后期的防洪工作,威胁人们的生命财产安全。实际上混凝土非常容易产生裂缝,裂缝产生的概率一般会随着混凝土体积的增大而增大,但在混凝土的浇筑过程中可以采取一些防裂措施来预防裂缝的出现。

1水利水电大体积混凝土浇筑裂缝的危害

裂缝问题在水利水电大体积混凝土浇筑过程中是十分常见的,其危害会严重到水利水电工程的整体质量。①混凝土裂缝会对混凝土结构产生危害,大大降低其使用寿命,影响混凝土的结构强度;②大体积混凝土产生裂缝将增大钢筋被腐蚀的几率,严重影响钢筋的渗透率、承受压力以及使用寿命等,进而影响整个水利工程的质量,威胁到人们的生产生活安全,所以施工单位必须对大体积混凝土浇筑裂缝的成因进行深入分析,并采取相应的防裂措施;③如果大体积混凝土产生了细小裂缝,裂缝的大小和深度会随着水的压力增大而增大,最终破坏整个混凝土水利工程,虽然不能完成消除大体积混凝土的裂缝,但可以通过科学的防裂措施来降低危害。

2水利水电大体积混凝土浇筑裂缝的成因

2.1温度应力引起裂缝

产生温度裂缝主要是由温差导致的,温差主要有三种:①在混凝土浇筑初期会出现大量的水化热现象,因为混凝土是热的不良导体,再加上大体积混凝土的结构断面很厚,表面系数较小,这就导致水泥产生的热量不容易散失,都聚集在结构内部。一旦混凝土内部的水化热无法散发出去,会导致其越积越高,而混凝土表面的温度就是当时的环境温度,这就导致了内外温差,如果内外温差在混凝土凝结初期所形成的拉应力大于混凝土的抗压强度,就会造成混凝土的裂缝问题;②混凝土的表面温度在拆模之前或之后都会迅速降低,这也是产生裂缝的原因之一;③在混凝土内部的温度达到最高值后,热量会逐渐散发进而达到最低温度,此时的温度与最高温度之间的差异值即为内部温差;上述情况所导致的温差都是造成温度裂缝的原因;而水化热引起的混凝土内外温差是造成混凝土浇筑裂缝的主要成因。

2.2约束条件

受温度的影响,大体积混凝土出现胀缩变形的现象是十分常见的,并因此受到的约束力的限制。若混凝土构件受到的约束力大于其极限拉伸值,便会产生混凝土结构裂缝。若混凝土不受约束力的影响,也就不会产生应力,为了降低混凝土出现裂缝的概率,对约束条件进行改善是十分关键的。大体积混凝土一般会受到内部约束力和外部约束力的影响。大体积混凝土内部的水化热很难释放,外部温度下降较快,造成了比较大的内外温差。在内外温差的影响下,混凝土内部体积膨胀,混凝土表面体积收缩,在内部约束的作用下会产生一种拉应力,这就是内部约束力。外部约束力的产生原理如下:若需要在旧混凝土或基岩上浇筑混凝土,混凝土随着温度的下降而出现收缩现象,但旧混凝土和基岩会对新浇混凝土产生约束作用,因此产生拉应力,一旦拉应力超过了新浇混凝土的极限值,则会产生裂缝,这就是引起混凝土贯穿型裂缝的成因。

2.3施工原材料的质量问题

施工原材料的质量也会造成大体积混凝土浇筑裂缝的重要成因之一。混凝土是一种按照一定比例将水泥、水以及添加剂混合而成的混合材料,当水泥和水发生反应时,它会释放出一定量的热量。当外部环境温度发生变化时,混凝土就非常容易出现裂缝,水泥与水发生反应所产生的热量将直接作用于混凝土内部,在内外温差的影响下,混凝土会受到向外的拉应力和向内的压应力这两种力的影响,在这两种力的双重作用下,混凝土便极其容易出现裂缝问题。

2.4养护工作不到位

水利水电工程的维修养护工作也是至关重要的,进行定期的养护除了可以延长水利水电工程的使用年限之外,还可以在一定程度上预防大体积混凝土浇筑裂缝问题,若水利水电工程养护不到位,也有可能导致混凝土产生裂缝。完成混凝土浇筑工作后,混凝土会硬化并释放大量的水化热,在水化热的过程中,混凝土表面的水分会直接蒸发掉并使混凝土表面发生变形,如果没有采取洒水或遮盖等养护措施,则会在后续使用过程中引起混凝土裂缝问题。

3水利水电大体积混凝土浇筑防裂措施

3.1合理控制温度应力

在大体积混凝土浇筑的设计阶段,需要对温度应力进行考虑、对荷共同作用进行设计,仿真分析混凝土结构的温度场,对最高温度和最大温差处进行确定,并验算收缩力与温度应力。确定恰当的结构形式并进行分缝分块,结构形式会直接影响到温度应力和裂缝是否产生,所以在对大体积混凝土进行设计时必须对这种影响引起重视。另外,应当在结构形式上尽可能避免或减缓温度应力集中,可以增配构造钢筋,利用构造钢筋来控制混凝土裂缝,同时尽量选择直径小、间距小的钢筋。

3.2提高混凝土的抗拉强度

混凝土需要使用多种原材料,比如石头和砂砾,使用这些原材料可能会降低混凝土的抗拉强度并造成混凝土的收缩。在对混凝土进行振捣时,必须严格控制这些原材料的用量,保证这些材料不会影响混凝土的抗拉性能;在混凝土浇筑过程中使用采用二次投料法,对混凝土表面的水和下部的砂浆进行及时处理,加强混凝土养护管理,从而提高混凝土的抗拉强度;为了提高混凝土的内部应力分布,可以在混凝土表层或内层中适当地放置配筋,有效降低裂缝问题的出现。

3.3提高混凝土浇筑质量

根据混凝土设计的强度要求,选择合理的原材料,对混凝土配合比进行优化,从而降低混凝土的绝热温升,提高抗拉强度,增大极限拉伸变形能力,降低线膨胀系数。在浇筑混凝土时,可以采用分层或推移式连续浇筑方式。为了对体积较大的混凝土的内外温差进行降低,在混凝土浇筑过程中一般会使用分块浇筑的方式。在混凝土进行拌制、运输时,必须满足连续浇筑施工的要求,并实现混凝土出罐温度的最小化。完成混凝土浇筑的工作后,应根据温控技术措施的要求对混凝土进行保温和养护。二次振捣技术用于提高混凝土的强度并改善抗裂性能。在混凝土浇筑完成即将凝固时,在合适的时间内进行二次振捣能够提高混凝土的密实程度,并降低内部出现微裂缝的情况。另外还要加强施工管理,以保证混凝土的质量,在确保混凝土强度均匀的基础上加强对混凝土的养护。

3.4加强水利水电工程的后期养护工作

如果想预防大体积混凝土浇筑裂缝问题,则需要加强对水利水电工程的后期养护。为了顺利开展养护工作,水利工程管理人员首先要选择专门的养护人员,对水利水电工程进行定期的检修维护。在进行养护管理时,相关养护人员应在混凝土的表面定期涂抹特制的水泥,这种特制水泥除了能够有效预防裂缝的产生,还可以填充修补已产生的混凝土裂缝。另外,定期勘测混凝土的情况也是养护管理的主要工作,确保混凝土的抗压能力在合理范围内,如果在勘察过程中发现异常情况,应当及时报告。如果工作人员在维护过程中发现由混凝土不均匀所造成的基础沉降问题,有必要考虑混凝土的荷载是否合理并加以改进。为确保维护工作能够长期进行,水利工程管理人员还应该加强监督工作,落实各岗位工作人员的责任,并做好记录,一旦某项工作出现问题,就可以直接追究各部门、个人的责任。

4结束语

综上所述,水利水电工程对经济发展、社会发展以及人们的生产生活发挥着重要的作用。大体积混凝土浇筑施工是水利水电工程最为主要的施工工艺,提高大体积混凝土浇筑技术、严格控制混凝土浇筑质量,对提高水利水电工程建设质量、延长水利工程的使用寿命有着十分重要的意义。而在大体积混凝土浇筑过程中,裂缝问题是最主要的问题,关系到水利水电工程的整体质量,只有不断提高大体积混凝土浇筑施工工艺,才能保障水利工程的建设质量,充分发挥水利水电工程的作用。

参考文献

[1]李斌.水利水电大体积混凝土浇筑裂缝成因及防裂对策[J].低碳世界,2017(4):100-101.

[2]徐文彬.水利工程大体积混凝土温控防裂措施探究[J].建筑工程技术与设计,2017(19):3129.

作者:王用文 单位:常德顺安建设有限公司

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