水工結(jié)構(gòu)大體積混凝土裂縫成因及控制處理

段瓊 王棟蕾

(1中建聯(lián)勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司河南，鄭州 450046 2中建聯(lián)勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司河南，鄭州 450046）

水工結(jié)構(gòu)大體積混凝土裂縫成因及控制處理

段瓊1王棟蕾2

(1中建聯(lián)勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司河南，鄭州 450046 2中建聯(lián)勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司河南，鄭州 450046）

由于水利工程中的多種結(jié)構(gòu)都是混凝土組成的，因此，我們必須保證混凝土的質(zhì)量和控制混凝土的裂縫數(shù)量，以使工程可以安全長(zhǎng)久的存在。本文在了解水工結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)分析了水工結(jié)構(gòu)中大體積混凝土的性質(zhì)，初步得出水工結(jié)構(gòu)大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的具體原因，是與混凝土自身的收縮、變形及外界環(huán)境和施工過程息息相關(guān)，并對(duì)控制水工結(jié)構(gòu)大體積混凝土裂縫提出幾項(xiàng)針對(duì)性的措施，希望對(duì)提高水利工程的質(zhì)量及保障工程施工順利進(jìn)行有所幫助。

水工結(jié)構(gòu)；大體積混凝土；裂縫成因；控制處理

0引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和日常生產(chǎn)生活的不斷提升，人們對(duì)水電工程的質(zhì)量有著越來越高的期望。對(duì)于水工結(jié)構(gòu)本身來說，它們結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜且形體很大，在水工結(jié)構(gòu)中大體積混凝土為保證工程質(zhì)量起著關(guān)鍵的作用。大體積混凝土由于形體巨大，當(dāng)外界環(huán)境、溫度發(fā)生改變以及自身產(chǎn)生一定變形時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一些裂縫，裂縫的存在威脅著整個(gè)水利工程的質(zhì)量。如果我們想要保證工程質(zhì)量和水利工程的平穩(wěn)度，則必須仔細(xì)探究大體積混凝土的裂縫成因，并采取有針對(duì)性的控制措施。實(shí)際上，研究水工結(jié)構(gòu)大體積混凝土裂縫成因及控制處理，不僅可以產(chǎn)生很大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，同時(shí)能夠?yàn)閷?shí)際工程的施工中提供一些指導(dǎo)意義。

1、水工結(jié)構(gòu)大體積混凝土的特點(diǎn)

就水工結(jié)構(gòu)中大體積混凝土而言，它具有比較復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和材料組成，且從其自身性質(zhì)來看，大體積混凝土可以承受很大的壓力，相比之下，由于混凝土本身是脆性材料，所以它的受壓能力不足其受壓能力的百分之十，因此當(dāng)受到自身收縮力或外界力的作用時(shí)變形能力差，很容易產(chǎn)生一些裂縫。除此之外，在對(duì)水工結(jié)構(gòu)中大體積混凝土澆筑時(shí)，需要大量的混凝土材料?；炷辆哂兴療岬奶攸c(diǎn)，澆筑后在混凝土內(nèi)部一般會(huì)產(chǎn)生很高的溫度，這時(shí)彈性模量減小，只有很小的變形，但隨著熱量逐漸散去，混凝土溫度慢慢降低，彈性模量也在逐漸增大，這時(shí)會(huì)有很大的變形量?；炷恋倪@種特點(diǎn)，會(huì)使內(nèi)部產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力，而混凝土本身的受拉能力很差，因此在內(nèi)部就會(huì)慢慢產(chǎn)生一定的裂縫。

2、水工結(jié)構(gòu)大體積混凝土裂縫的原因

水工結(jié)構(gòu)中大體積混凝土，產(chǎn)生裂縫有著十分復(fù)雜的原因。具體而言，自身特性、外界環(huán)境及施工不當(dāng)都會(huì)對(duì)此造成很大的影響，而且如果多種因素共同作用，則裂縫有逐漸擴(kuò)張的趨勢(shì)。

2.1 混凝土水化熱產(chǎn)生裂縫

眾所周知，混凝土遇水會(huì)釋放出熱量，這樣進(jìn)而會(huì)導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生裂縫，而出現(xiàn)這種現(xiàn)象的主要原因是溫度不斷發(fā)生改變。大量的混凝土澆筑放出了足夠多的熱量，如果在較小的混凝土中，這些熱量可能會(huì)很快地散去，但對(duì)于水工結(jié)構(gòu)中大體積混凝土來說，由于其自身體積較大，材料本身也是熱的不良導(dǎo)體，所以水化熱產(chǎn)生的大量熱能會(huì)集聚在內(nèi)部很難快速散去，這就導(dǎo)致其內(nèi)部溫度升高。由混凝土的自身特性可知，在高溫下它的彈性變量較小，從而僅僅產(chǎn)生很小的形變，且此時(shí)的內(nèi)部變形應(yīng)力也較小，不會(huì)達(dá)到應(yīng)力極限，因此也不會(huì)造成破壞。然而隨著散熱過程的逐漸進(jìn)行，溫度不斷降低，彈性變量漸漸增大，混凝土也會(huì)產(chǎn)生較大的變形，此時(shí)的內(nèi)部應(yīng)力達(dá)到了超出應(yīng)力極限的狀態(tài)，從而導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生裂縫。

2.2 外界氣溫改變產(chǎn)生裂縫

經(jīng)驗(yàn)表明，外界氣溫的突然改變會(huì)讓大體積混凝土產(chǎn)生一定地裂縫。具體而言，當(dāng)溫度升高時(shí)，這時(shí)澆筑的混凝土也處于較高的溫度上，而溫度忽然降低的時(shí)候，大體積混凝土的表面溫度會(huì)隨之而降低，但這時(shí)混凝土的內(nèi)部，溫度卻可能會(huì)保持不變或降溫較慢，這樣在大體積混凝土的內(nèi)外表面就形成了一定地溫差，從而導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生。

2.3 混凝土澆筑施工過程不當(dāng)導(dǎo)致裂縫

在混凝土澆筑施工過程中，由于施工不當(dāng)導(dǎo)致產(chǎn)生裂縫的原因很多。例如，在澆筑之前，一些相關(guān)人員不了解混凝土的原料配比、水灰比，造成這兩項(xiàng)不符合相關(guān)要求，為后面的澆打下不好的基礎(chǔ)；另外，在澆筑施工時(shí)，如果外界溫度很高，則可能會(huì)使?jié)仓臏囟瘸鱿嚓P(guān)規(guī)定；還有在進(jìn)行澆筑后，沒有及時(shí)安排專門人員進(jìn)行相應(yīng)地養(yǎng)護(hù)，使得大體積混凝土直接暴露在空氣中，且外表的水分也很快蒸發(fā)。

3、水工結(jié)構(gòu)大體積混凝土裂縫的控制處理

3.1 嚴(yán)格控制施工原材料

根據(jù)多年的經(jīng)驗(yàn)，我們可以知道，要想將水工結(jié)構(gòu)大體積混凝土裂縫控制在一定范圍，首先必須要做到對(duì)材料控制管理，即謹(jǐn)慎的選擇原材料。一般地，原材料主要由水泥、泥沙以及沙粒碎屑組成，所以我們?cè)谶x擇時(shí)，盡量不要選擇沙石中含泥成分高的材料，這種材料性能很差且強(qiáng)度較弱；相反，我們應(yīng)該選擇收縮系數(shù)小的材料，以減少混凝土的內(nèi)部應(yīng)力；盡量放棄沙粒度小的材料，因?yàn)檫@種要求的混凝土澆筑量很大，澆筑時(shí)會(huì)產(chǎn)生很大的熱量。除此之外，我們也要仔細(xì)的選擇各種添加劑，總而言之，我們必須謹(jǐn)慎選擇原材料，以將裂縫控制在合理范圍之內(nèi)。

3.2 控制混凝土的配比設(shè)計(jì)

配比設(shè)計(jì)對(duì)混凝土有著非常重要的作用，因此我們必須加強(qiáng)控制大體積混凝土的調(diào)配比例，并且應(yīng)將混凝土水化熱現(xiàn)象作為重中之重，即我們應(yīng)該盡可能選擇水泥含量少的混凝土作為原料，這樣可以很好的減少很多水化熱。隨著科技的發(fā)展，我國(guó)目前也在采用混摻礦渣及煤灰的方法，以最大程度的減少水化熱的產(chǎn)生。一般地，在對(duì)混凝土進(jìn)行調(diào)配時(shí)，我們可以根據(jù)過程的需要增加相應(yīng)地添加劑，從而達(dá)到增強(qiáng)混凝土強(qiáng)度的目的。

3.3 合理控制溫度

對(duì)于大體積混凝土來說，產(chǎn)生裂縫的根本原因中溫度因素占據(jù)很大比例，但是由于溫度是變化莫測(cè)的，想要隨時(shí)控制溫度相對(duì)而言非常困難。所以，我們控制溫度時(shí)，必須在有關(guān)的溫度標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，即對(duì)混凝土進(jìn)行澆筑之前，可以按照體積等相關(guān)數(shù)據(jù)算出澆筑時(shí)可能達(dá)到的溫度，從而合理地對(duì)掌控混凝土的溫度變化。

4 小結(jié)

對(duì)于我國(guó)的水利工程以及相關(guān)的其它水工結(jié)構(gòu)來說，大體積混凝土一直以來存在很大的裂縫隱患，并且產(chǎn)生的裂縫由于各種因素的作用可能會(huì)繼續(xù)擴(kuò)大，直至產(chǎn)生無法挽回的損害。所以研究水工結(jié)構(gòu)中大體積混凝土的裂縫成因，對(duì)我們國(guó)家的發(fā)展有著非常重要的實(shí)際意義。本文通過對(duì)大體積混凝土進(jìn)行一些相關(guān)研究，分析了大體積混凝土裂縫的成因以及對(duì)應(yīng)的控制方法，希望能對(duì)工程實(shí)踐有一些參考作用。

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段瓊（1986— ）男，漢族，河南安陽(yáng)人，碩士，助理工程師，現(xiàn)為中建聯(lián)勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司職工，研究方向：水力學(xué)及河流動(dòng)力學(xué)王棟蕾（1984— ）女，漢族，河南獲嘉人，碩士，現(xiàn)為中建聯(lián)勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司職工，研究方向：水工結(jié)構(gòu)