混凝土结构裂缝的产生因素及控制措施.pdf

工程施工 东北水利水电 2 0 1 1 年第 6期 [ 文章编号] 1 0 0 2 0 6 2 4 2 0 1 1 0 6 0 0 2 2 0 2 混凝土结构裂缝的产生因素及控制措施 邹丽娜， 马鸿飞， 于爽 嫩 江尼尔基水利水 电有限责任公 司 ， 黑龙江 齐齐哈尔 1 6 1 0 0 5 [ 摘 要】文章主要介绍了水工混凝土结构裂缝的产生因素， 从混凝土配合比设计、 配置用料浇 注方法、 温度监测等反面方面。 提出了裂缝产生控制措施。 [ 关键词]混凝土； 结构裂缝； 产生因素； 控制措施 [ 中图分类号] T V 3 9 8 ． 2 3 1 [ 文献标识码】 B 1 混凝土 结构裂 缝 混凝 土结构在 建设和使用过程 中出现不同程 度 、 不 同形式 的裂缝 ， 这 是一个 相 当普遍 的现 象 。 大体积混凝土结构 出现裂缝更普遍 。在全国调查 的高层建筑 地下结构 中，底板 出现裂缝 的现象 占 调查总数 的 2 0 ％左右 ，地下室 的外墙混凝土 出现 裂缝的现 象 占调查总数的 8 0 ％左右。所 以， 混凝土 结构 的裂 缝 是建 筑 工程 长 期 困扰 的一个 技术 难 题， 一直未能很好地解决。国内外工程技术界都认 为 ，规定钢筋混凝土结构的最大裂缝宽度主要是 为 了保证钢筋不产生锈蚀。不 同的规范 中有关允 许最大裂缝宽度的规定虽不完全一致 ，但基本相 同。科学的要求是将其有害程度控制在允许范围 之内。 根据国内外的调查资料， 工程实践中结构物 的裂缝原 因， 属于由变形变化 温度 、 湿度、 地基变 形 引起的约 占8 0 ％以上 ，属于荷载引起的约占 2 0 ％ 左右。在大体积混凝土工程施上中， 由于水泥 水化热引起混凝土浇筑内部温度和温度应力剧烈 变化， 从而导致混凝土发生裂缝。因此， 控制混凝 土浇筑块体因水化热引起的温升、混凝土浇筑块 体的内外温差及降温速度 ，防止混凝土出现有害 的温度裂缝 包括混凝土收缩 是其施工技术的关 键 问题。 2 2 迄今为止 ，在设计时几乎所有 的混凝土都允 许一定范围内开裂 ， 从结构设计的安全性方面讲 ， 这是没有问题 的。但 问题的关键 在于一旦 出现裂 缝 ， 在各种外力的作用下， 尤其是水下结构， 在高 水头的水压 力以及侵蚀性媒介对裂缝的破坏性作 用，可能会造成结构设计允许 开裂 的裂缝进一步 扩张和 蔓延。 2 裂缝产生 的 因素 1 大体积混凝土水化时产 生的大量水化热得 不到散发， 导致混凝土内外温差较大， 使混凝土的 形 变超过极限引起裂缝。 2 混凝土在硬化的过程中， 由于干缩引起的 体积变形受到约束 时产生的裂缝 ，这种裂缝 的宽 度有时会很大 ， 甚至会贯穿整个构件。 3 在厚度较大的构件中， 由于混凝土的塑性 塌落引起的裂缝 4 当有约束时， 混凝土热涨冷缩所产生的体 积涨缩， 因为受约束力的限制 ， 在内部产生了温度 应力， 由于混凝土抗拉强度低， 容易被温度引起的 拉应力拉裂， 从而产生温度裂缝。由于太阳暴晒产 生裂缝也是工程中最常见的现象。 5 混凝土加水拌和后 ， 水泥中的碱性物质与 活性骨料中活性氧化硅等起反应 ，析 出的胶状 2 0 1 1 年第 6 期 东北水利水电 工程施工 碱硅 胶从 周围介 质 中吸水膨涨 ，体积增 大 3 倍 ， 从 而使混凝 土涨裂产生裂缝 。 6 在炎热的大风天气 ， 混凝土表面蒸发较过 快， 造成混凝土内部水化热过高， 在混凝土浇筑数 小时仍处于塑性状态 ， 易产生塑性收缩裂缝。 7 构件超载产生的裂缝， 例如 构件在超 出设 计的均布荷载或集中荷载作用下产生内力弯矩 ， 出现垂直于构件纵轴的裂缝 ，构件在较大剪力作 用下， 产生斜裂缝， 并向上、 下延伸。 8 当结构的基础出现不均匀沉陷， 就有可能 会产 生裂缝 ， 随 着沉 陷的进 一步发展 ， 裂缝会 进一 步扩大 。 9 当钢筋混凝 土处于不利环境 中， 例 如 侵蚀 性水 ， 由于混凝 土保 护层厚度 有限 ， 特别是 当混凝 土密实性不 良，环境中的氯离子等和溶于水中的 氧会使混凝 土中的钢筋生锈 ， 生成氧化铁 ， 氧化铁 的体积 比原来金 属的体积 大的多 ， 铁锈体积 膨胀 ， 对 周围混凝土挤压 ， 使混凝土胀裂。 3 裂缝 控制 的 系列措 施 1 为了减少水泥用量， 降低混凝土浇筑块体 的温度升高。 经设计单位同意， 可利用混凝土 6 0 d 后期强度 ， 作 为混凝土强度评定 、 工程交工验收及 混凝土配合比设计的依据。 2 混凝土配合比设计时， 在保证混凝土具有 良好工作性的情况下，应尽可能的降低混凝土的 单位 用水量 ， 采 用 “ 三低 低砂 率 、 低坍落 度 、 低水 胶比 二掺 掺高效减水剂和高性能引气剂 一高 高粉煤灰掺量 ” 的设计准则 ， 生产出“ 高强 、 高韧 性、 中弹、 低热和高极拉值” 的抗裂混凝土。 施工时 要严格控制混凝 土配合 比 ， 计量要准确 ， 坍落度抽 检工作要加强， 不能流于形式。 3 配置大体积混凝土宜使用低水化热水泥， 如 硅酸盐水泥或普通硅酸水泥、 矿渣水泥 ， 此外可掺 加膨涨剂 、 适量 的粉煤灰等 ， 掺粉煤灰是一项既能 减少 由温度应 力而使 大坝开裂的危险 ，又能提高 混凝土某些性能的经济有效的措施 同时要采用 塑料薄膜和草袋覆盖，以确保混凝土内外温差小 于2 5 。 根据构造要求情况配置必要的钢筋起到限 裂的作用。 4 混凝土的浇筑方法可用分层连续浇筑或推 移式连续浇筑 ，不得留施工缝，并应符合下列规 定①混凝土的摊铺厚度应根据所用振捣器的作 用深度及混凝土的和易性确定。 当采 用泵送混凝 土时， 混凝土的摊铺厚度不大于 6 0 0 m m； 当采用 非泵送 混凝土时 ，混凝 土的摊铺厚度 不大 于 4 0 0 m m。②分层连续浇筑或推移式连续浇筑 ， 其层间 的间隔时间应尽量缩短，必须在前层混凝土初凝 之前， 将其次层混凝土浇筑完毕。层问最长的时间 间隔不大于混凝土的初凝时间。当层间间隔时间 超过 混凝 土的初凝时间， 层面应按施工缝处理。 5 混凝土的拌制、 运输必须满足连续浇筑施 工以及尽量降低混凝土出罐温度等方面的要求， 并应符合下列规定①当炎热季节浇筑大体积混 凝土时，混凝土搅拌场站宜对砂、石骨料采取遮 阳、 降温措施。② 当采用泵送混凝土施工时， 混凝 土的运输宜采用混凝土搅拌运输车，混凝土搅拌 运输 车的数量应满足混凝土连续浇筑 的要求。 6 混凝 土振捣要密 实 ， 拆模 后要挂草 帘或铺 草浇水养护保湿。新浇筑的混凝土就象刚刚出生 的婴儿 ， 需要体贴关心和爱护。混凝土的养护不仅 对防止早期表面裂缝显得重要，它对混凝土后期 强度 的发展 、混凝 土的进一步成熟和耐久性等也 同样重要 ， 在过去许多工程的施工和管理中， 对养 护 的重要性没有充分的认识 。 7 掺合料及外 加剂 的使用。 国内当前用的掺 合料主要是粉煤灰 ， 可以提高混凝土的和易性 。大 大改善混凝土工作性能和可靠性，同时可代替水 泥 ， 降低水化热 。掺 加量为水泥用量 的 1 5 ％， 降低 水化热 1 5 ％左右。外加剂主要指减 水剂、 缓凝剂和 膨胀剂。 混凝土中掺入水泥重量 O ．2 5 ％ 的木钙减水 剂 ， 不仅使混凝土工作性能有 了明显 的改善 ， 同时 又减少 1 0 ％ 拌和用水， 节约 1 0 ％左右的水泥， 从而 降低了水化热。一般泵送混凝土为了延缓凝结时 间 ， 要 加缓凝 剂 ， 反之凝结 时间过 早 ， 将影响 混凝 土浇筑面的粘结 ，易出现层间缝隙，使混凝土防 水 、 抗裂和整体强度下降。为了防止混凝土的初始 裂缝 ，宦加膨胀剂。国内常用的膨胀剂有 U E A， E A S 、 特密斯等型号。 8 大体积混凝土的温控施工中， 除应进行水 泥水化热的测定外，在混凝土浇筑过程中还应进 行混凝土浇筑温度的监测，在养护过程中应进行 2 3 工程施工 东北水利水电 2 0 1 1 年第 6期 [ 文章编号] 1 0 0 2 0 6 2 4 2 0 1 1 0 6 0 0 2 4 0 2 混凝土防渗墙技术在砂基防渗中的应用 范思 刚， 孙凯 辽宁省海城市水利技术推广中心 ， 辽宁 海城 1 1 4 2 0 0 [ 摘 要]结合辽河下游浑河河道丁家段堤身砂基防渗工程实例 ，介绍 了混凝土防渗墙技术的 水力造孔方法、 泥浆制备、 混凝土浇筑等施工工艺和质量控制。实践证 明， 应用混凝土防渗墙 技术对砂层或砂砾层进行防渗处理， 技术方案先进 ， 防渗效果显著。 ’ [ 关键词]混凝土防渗墙； 防渗工程； 质量控制 [ 中图分类号】 T V 2 2 3 ． 4 1 概述 浑河杨 家一丁 家堤段位 于辽宁省海城 市温香 镇 境内 ， 是浑河的重要险工之一 ， 历年洪水期该堤 段背水坡堤脚及护堤地存在着不同程度的渗透破 坏。 为了彻底解决堤防存在的渗透破坏问题， 消除 该段险工，采用射水法造墙机建造混凝土连续防 渗墙的方法，对堤基进行防渗处理 ，断面桩号 Hz 1 o 7 7 1 一 Hz 2 o 7 2 1 ， 全长 2 0 0 0 I n ， 打孔深度 为 8 ． 7 m， 浇筑深度 8 ． 7 m 其 中地面 以上 2 m， 地 面 以下 6 ． 7 m 。从 而形成一道 长 2 0 0 0 m， 高 8 ． 7 m， 厚 0 ． 2 2 m的混凝土防渗墙 ， 混凝土标号 C1 5 ， 抗渗标号 s 6 。 2 施 工工艺 这次混凝土连续防渗墙施工为水力造孔机成 孔 ， 采用触 变泥浆护壁 ， 浇注机 电动葫芦 吊运混凝 土成墙施工工艺。其主要施工工艺为 施工准备一 造孔_ 泥浆护壁 下设混凝土浇注导管 混凝土 【 文献标识码 】 B 浇注。 2 ． 1 造孑 L 方法 1 成孔方法。成孔机具采用射水法造孔 ， 并配 备高扬程离心水泵 ， 产 生水压 力进行成孔。 孔分 I、 Ⅱ期施 工 ，I、Ⅱ期 孔均采用射水法 成孔。顺序一般为先做 1 ， 3 ， 5 ， ⋯孔 ， 浇筑混凝土 ， 达到初凝后 ， 再做 2 ， 4 ， 6 ， ⋯孔。 2 孔宽度及长度划分。孔宽度根据设计为2 2 0 n u n 。孔长度 I期为 2 m， Ⅱ期为 2 ． 1 0 m。 3 成孔质量标 准。防渗墙 轴线 上下方 向的误 差不大 于 3 O r mn ， 孔偏斜 率小于 4 ％， I、 Ⅱ期孔段 搭接部位 的两次孔位 中心线 ，在任一深度的偏 差 值 应能保证搭接强度满足设计要求。造孔前先认 真校对孔位 ，利用该设备在固定的轨道上操作的 优 良性能 ， 确保水力造孔轴线与设计 轴线结合 ， 上 下升降过程 中保持 平稳 ，避免左右摆动 ，主机 行 驶 ， 发现偏斜 ， 利 用调节 钮 自行纠偏 的良好特性进 行及时纠正和控制。 混凝土浇筑块体升降温、 内外温差、 降温速度及环 境温度等监测。监测的规模可根据所施工工程的 重要性和施工经验确定，测温的方法可采用先进 的测温方法， 如有经验也可采用简易测温方法。这 些监测结果能及时反馈现场大体积混凝土浇筑块 2 4 内温度变化的实际情况，以及所采用的施工技术 措施的效果。为工程技术人员及时采取温控对策 提供科学依据。 【 收稿 日期】 2 0 1 1 -0 2 -1 5