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      水利工程大體積混凝土施工溫度裂縫控制措施

      2015-04-29 00:00:00田繼東安海鵬
      基層建設(shè) 2015年6期

      摘要:在當(dāng)前水利工程建設(shè)中,混凝土作為施工的主要材料構(gòu)成部分,在整個(gè)工程建設(shè)中都占據(jù)著重要的地位。水利工程大體積混凝土溫度裂縫時(shí)有發(fā)生,因?yàn)樗こ讨械拇篌w積混凝土建筑物較其他土建工程都多,在其施工過程中不僅要注意做好結(jié)構(gòu)分縫,同時(shí)也要特別預(yù)防溫度裂縫的產(chǎn)生。在大體積混凝土中,溫度應(yīng)力及溫度控制具有重要意義,在施工中混凝土常常出現(xiàn)溫度裂縫,影響到結(jié)構(gòu)的整體性和耐久性。文章就以此為切入點(diǎn)展開對這一問題的分析研究。

      關(guān)鍵詞:水利工程;大體積混凝土;溫度裂縫;控制

      引言

      在水利工程建設(shè)施工中,混凝土由于取材的廣泛性,自身的抗壓強(qiáng)度高,可以在施工中澆筑成各種形狀,而且不易風(fēng)化和耐火性能很好,后期的養(yǎng)護(hù)費(fèi)用又比較低,已經(jīng)成為當(dāng)今水利工程建設(shè)施工中應(yīng)用最廣泛的建筑材料之一。但是施工裂縫卻成為水利工程混凝土結(jié)構(gòu)中的突出頑疾,對水利工程混凝土結(jié)構(gòu)物的外觀、安全性能、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度以及穩(wěn)定性產(chǎn)生了嚴(yán)重影響。因此,在水利工程中,要根據(jù)不同的裂縫的特點(diǎn)來采取合理的處理方法,采取各種各樣有效防護(hù)措施預(yù)防裂縫,保證水利工程混凝土結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定運(yùn)行,提高水利工程的安全性和耐久性,以及保證水利工程的施工質(zhì)量。

      一、水利工程大體積混凝土溫度應(yīng)力分析

      1、溫度應(yīng)力的形成過程。溫度應(yīng)力的形成過程可分為以下三個(gè)階段。

      1.1早期。自澆筑混凝土開始至水泥放熱基本結(jié)束,一般約30天。這個(gè)階段的兩個(gè)特征:一是水泥放出大量的水化熱;二是混凝土彈性模量的急劇變化。

      1.2中期。自水泥放熱作用基本結(jié)束起,至混凝土冷卻到穩(wěn)定溫度止,這個(gè)時(shí)期,溫度應(yīng)力主要是由于混凝土的冷卻及外界氣溫變化所引起,這些應(yīng)力與早期形成的殘余應(yīng)力相疊加,在此期間混凝土的彈性模量變化不大。

      1.3晚期?;炷镣耆鋮s以后的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)期。溫度應(yīng)力主要是外界氣溫變化所引起,這些應(yīng)力與前兩種的殘余應(yīng)力相疊加。

      2、溫度應(yīng)力分類。根據(jù)溫度應(yīng)力引起的原因可分為兩類。

      2.1自生應(yīng)力。邊界上沒有任何約束或完全靜止的結(jié)構(gòu),如果內(nèi)部溫度是非線性分布的,由于結(jié)構(gòu)本身互相約束而出現(xiàn)溫度應(yīng)力。

      2.2約束應(yīng)力。結(jié)構(gòu)的全部或部分邊界受到外界的約束,不能自由變形而引起的應(yīng)力。這兩種溫度應(yīng)力往往和混凝土的干縮所引起的應(yīng)力共同作用。

      二、水利工程大體積混凝土溫度裂縫產(chǎn)生的原因和特征

      水利工程溫度裂縫多發(fā)生在大體積混凝土表面,或溫差變化較大地區(qū)的混凝土結(jié)構(gòu)中?;炷翝仓螅谟不^程中,水泥水化產(chǎn)生大量的水化熱,導(dǎo)致內(nèi)部溫度急劇上升,而混凝土表面散熱較快,就形成內(nèi)外的較大溫差。較大的溫差造成內(nèi)部與外部熱脹冷縮的程度不同,使混凝土表面產(chǎn)生一定的拉應(yīng)力,當(dāng)拉應(yīng)力超過混凝土的抗拉強(qiáng)度極限時(shí),混凝土表面就會(huì)產(chǎn)生裂縫,這種裂縫多發(fā)生在混凝土施工中后期。溫度裂縫的走向通常無一定規(guī)律,大面積結(jié)構(gòu)裂縫通常縱橫交錯(cuò);梁板類長度尺寸較大的結(jié)構(gòu),裂縫多平行于短邊。裂縫寬度大小不一,受溫度變化影響較為明顯,冬季較寬,夏季較窄。

      三、水利工程大體積混凝土溫度裂縫影響因素和防治措施

      混凝土內(nèi)部的溫度與混凝土厚度及水泥品種、用量有關(guān)?;炷猎胶瘢嘤昧吭酱?,水化熱越高的水泥,其內(nèi)部溫度越高,形成溫度應(yīng)力越大,產(chǎn)生裂縫的可能性越大。對于大體積混凝土,其形成的溫度應(yīng)力與其結(jié)構(gòu)尺寸相關(guān),在一定尺寸范圍內(nèi),混凝土結(jié)構(gòu)尺寸越大,溫度應(yīng)力也越大,因而引起裂縫的危險(xiǎn)性也越大,這就是大體積混凝土易產(chǎn)生溫度裂縫的主要原因,防治措施如下:

      1、混凝土原材料和配合比的選用

      1.1水泥品種選擇和水泥用量控制。大體積鋼筋混凝土引起裂縫的主要原因是水泥水化熱的大量積聚,使混凝土出現(xiàn)早期升溫和后期降溫,產(chǎn)生內(nèi)部和表面的溫差。減少溫差的措施是選用中熱硅酸鹽水泥或低熱礦渣硅酸鹽水泥,在摻加泵送劑或粉煤灰時(shí),也可選用礦渣硅酸鹽水泥。另外,可充分利用混凝土后期強(qiáng)度,以減少水泥用量。

      1.2摻加摻合料。國內(nèi)外大量試驗(yàn)研究和工程實(shí)踐表明,混凝土中摻入一定數(shù)量優(yōu)質(zhì)的粉煤灰后,不但能代替部分水泥,而且由于粉煤灰顆粒呈球狀具有滾珠效應(yīng),可起到潤滑作用,改善混凝土拌和物的流動(dòng)性、黏聚性和保水性,從而改善了可泵性。

      2、施工工藝改進(jìn)

      2.1攪拌工藝。采用二次投料的凈漿裹石或砂漿裹石工藝,可以有效地防止水分聚集在水泥砂漿和石子的界面上,使硬化后界面過渡層結(jié)構(gòu)致密、黏結(jié)力增大,從而提高混凝土強(qiáng)度10%或節(jié)約水泥5%,并進(jìn)一步減少水化熱和裂縫。

      2.2振動(dòng)工藝。對已澆筑的混凝土,在終凝前進(jìn)行二次振動(dòng),可排除混凝土因滲水在石子、水平鋼筋下部形成的空隙和水分,提高黏結(jié)力和抗拉強(qiáng)度,并減少內(nèi)部裂縫與氣孔,提高抗裂性。

      2.3養(yǎng)護(hù)工藝。為了嚴(yán)格控制大體積混凝土的內(nèi)外溫差,確?;炷临|(zhì)量,減少裂縫,養(yǎng)護(hù)是一個(gè)十分重要和關(guān)鍵的工序,必須切實(shí)做好?;炷琉B(yǎng)護(hù)主要是保持適當(dāng)?shù)臏囟群蜐穸葪l件。保溫能減少混凝土表面的熱擴(kuò)散,降低混凝土表層的溫差,防止表面裂縫。

      3、采用多樣化措施,確保溫度不能用較大的波動(dòng),同時(shí)合理把握拆模時(shí)間

      首先,要針對于混凝土攪拌中出料口的溫度,要有合理的控制,溫度較高時(shí)要采取人工手段降低,可以采取加入冰塊或者冷水噴淋等方式;其次,可以在水利工程的大壩內(nèi)部安裝冷水管,通過一二期的過水進(jìn)行冷卻?;炷猎诮?jīng)過一段時(shí)間穩(wěn)定后,在后期拆模程序上,要盡可能的延長拆模時(shí)間,在拆模后,要采取適當(dāng)措施保證混凝土的表面溫度不應(yīng)低至15℃以上。

      四、水利工程大體積混凝土溫度裂縫的處理措施

      裂縫的出現(xiàn)不但會(huì)影響結(jié)構(gòu)的整體性和剛度,還會(huì)引起鋼筋的銹蝕、加速混凝土的碳化、降低混凝土的耐久性和抗疲勞、抗?jié)B能力。因此根據(jù)裂縫的性質(zhì)和具體情況,我們要區(qū)別對待、及時(shí)處理,以保證建筑物的安全使用。混凝土裂縫的修補(bǔ)措施主要有以下一些方法:表面修補(bǔ)法,嵌縫法,結(jié)構(gòu)加固法。

      1、表面修補(bǔ)法。表面修補(bǔ)法是一種簡單、常見的修補(bǔ)方法,它主要適用于穩(wěn)定和結(jié)構(gòu)承載能力沒有影響的表面裂縫以及深進(jìn)裂縫的處理。通常的處理措施是在裂縫的表面涂抹水泥漿、環(huán)氧膠泥或在混凝土表面涂刷油漆、瀝青等防腐材料。在防護(hù)的同時(shí),為了防止混凝土受各種作用的影響繼續(xù)開裂,通??梢圆捎迷诹芽p的表面粘貼玻璃纖維布等措施。

      2、嵌縫法。嵌縫法是裂縫封堵中最常用的一種方法,它通常是沿裂縫鑿槽,在槽中嵌填塑性或剛性止水材料,以達(dá)到封閉裂縫的目的。

      3、結(jié)構(gòu)加固法。當(dāng)裂縫影響到混凝土結(jié)構(gòu)的性能時(shí),就要考慮采用加固法對混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行處理。結(jié)構(gòu)加固中常用的主要有以下幾種方法:加大混凝土結(jié)構(gòu)的截面面積,在構(gòu)件的角部外包型鋼、采用預(yù)應(yīng)力法加固、粘貼鋼板加固、增設(shè)支點(diǎn)加固以及噴射混凝土補(bǔ)強(qiáng)加固。

      結(jié)束語

      裂縫是混凝土結(jié)構(gòu)中普遍存在的一種現(xiàn)象,它的出現(xiàn)不僅會(huì)降低建筑物的抗?jié)B能力,影響建筑物的使用功能,而且會(huì)引起鋼筋的銹蝕、混凝土的碳化,降低材料的耐久性,影響建筑物的承載能力。因此要對混凝土裂縫進(jìn)行認(rèn)真研究、區(qū)別對待,采用合理的方法進(jìn)行處理,并在施工中采取各種有效的預(yù)防措施來預(yù)防裂縫的出現(xiàn)和惡化,保證建筑物和構(gòu)件安全、穩(wěn)定。

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