1.水利工程中混凝土表面裂縫的危害
混凝土建筑物裂縫泄漏在水工建筑物的各種損傷現(xiàn)象中是比較常見的大病害,混凝土嚴重泄漏,裂縫影響結(jié)構(gòu)安全和正常使用和泄漏的結(jié)果,受到壓力負荷和溫度膨脹的反復(fù)作用,裂縫逐漸擴大和發(fā)展,另一方面水滲透到混凝土內(nèi)部后,混凝土的堿度下降,鋼筋純化膜被破壞,水和空氣同時滲透,鋼筋生銹調(diào)查顯示,裂縫引起的各種不利后果中漏水占60%。水分子的直徑約為0.3×10~6mm,可穿過肉眼可見的裂縫(以0.05mm為界)。混凝土碳化會使混凝土破裂惡化,混凝土破裂無法愈合,在外部負荷和環(huán)境條件(包括干濕、冷熱循環(huán))的作用下繼續(xù)收縮,混凝土結(jié)構(gòu)物破壞。混凝土裂縫的存在,水泥水化物中游離的氫氧化鈣[Ca(OH)2]可以吸收軟土中的水和土孔中的二氧化碳,相互作用形成碳酸鈣是常說的混凝土碳化,混凝土碳化有混凝土癌癥,碳化會降低混凝土的堿度。同時,增加混凝土孔溶液中氫離子的數(shù)量,減弱混凝土對鋼筋的保護作用,水和空氣同時滲透,鋼筋生銹。綜上所述,混凝土裂縫(蠕變)對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)具有重要意義,切斷結(jié)構(gòu)截面,破壞結(jié)構(gòu)整體性和穩(wěn)定性,危害性嚴重。輕會影響建筑物的外觀和正常使用,前者會引起混凝土材料的疲勞,后者會加劇破壞過程,復(fù)雜化,難以預(yù)防。
2.水利工程中混凝土裂縫產(chǎn)生的原因
2.1外載引起的裂縫水利工程施工中外載(靜、動載)的直接應(yīng)力和結(jié)構(gòu)次應(yīng)力引起的裂縫,裂縫具有普遍性、發(fā)育不均勻性、形態(tài)多樣性等特點,主要包括直接應(yīng)力裂縫、次應(yīng)力裂縫。直接應(yīng)力裂縫是指外載引起的直接應(yīng)力引起的裂縫,次應(yīng)力裂縫是指外載引起的次要應(yīng)力引起的裂縫。
2.2收縮可能會產(chǎn)生有害裂縫水利工程的實際施工,常見的混凝土裂縫相當(dāng)部分是混凝土收縮引起的。混凝土收縮種類中,塑性收縮、收縮(也稱干收縮)、自生收縮等是產(chǎn)生裂縫的主要原因。研究表明,混凝土收縮裂縫的特點大部分是表面裂縫,裂縫寬度細,縱橫交叉,形成裂縫狀,形成無規(guī)則,主要因素包括強度等級、水泥品種和標(biāo)志、砂規(guī)格、石規(guī)格、每m3混凝土材料用量、養(yǎng)護方法、外部環(huán)境。
2.3外部環(huán)境和結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度變化引起的裂紋一般物質(zhì)(少數(shù)例外)具有熱膨脹收縮的特性,混凝土也不例外。外部環(huán)境和內(nèi)部溫度發(fā)生變化時,形成內(nèi)外大溫差,大溫差使內(nèi)部和外部熱膨脹收縮的程度不同,混凝土表面產(chǎn)生一定的拉伸應(yīng)力,應(yīng)力超過混凝土拉伸強度時產(chǎn)生溫度裂縫。在一些水利工程建設(shè)中,溫度應(yīng)力可以超過負荷應(yīng)力。水泥水化熱升溫或外部短期大幅度降溫,混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)外溫差大,一般超過25℃,引起溫度應(yīng)力,混凝土出現(xiàn)溫差裂縫。
3.控制水利施工中混凝土裂縫的對策
(1)加強配合比的優(yōu)化。混凝土配合比的設(shè)計不僅要滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計提出的耐滲性、耐凍性等耐久性要求,還要考慮結(jié)構(gòu)設(shè)計不明確的其他耐久性要求。采集原材料進行試制,盡量減少水泥使用量,I、ii級和iii級粉煤灰在細度、需水量比和燒毀量等技術(shù)指標(biāo)上有很大差異,加入I級粉煤灰,嚴格控制膠水比,粗骨料應(yīng)采用二級或多級配置,其松散堆積密度應(yīng)大于1500kg/m3,緊密空隙率應(yīng)小于40%。混合適量的粉煤灰不僅可以降低成本,還可以提高混凝土的和易性,提高不透水性、氣性、硫酸鹽的性能和耐化學(xué)侵蝕性,降低水化熱,減少收縮,提高耐侵蝕性。
(2)原料對應(yīng)選擇性。細骨料質(zhì)地堅硬,清潔,水平好的人工砂細度模數(shù)在2.4~2.8范圍內(nèi),泥含量控制在1%以內(nèi)。采用石灰?guī)r,粉碎值為18%,針狀含量
(3)施工過程控制。第一,混凝土二次振動施工技術(shù)是去除混凝土沉縮裂縫的簡單高效方法。機械振動方式小于手工振動方式混凝土的收縮性。振搗時間應(yīng)根據(jù)機械性能決定,一般以5~5s/次為宜,能較好地消除粗骨料,鋼筋下面的水膜,消除沉縮收縮量。第二,采用二次抹壓技術(shù)可消除混凝土干縮,沉縮和塑性收縮產(chǎn)生的表面裂縫。此種裂縫是混凝土表面水分散失引起的,發(fā)生在混凝土加水至初凝的這段時間,消除此種裂縫應(yīng)采用抹光機械經(jīng)多次提漿,抹平,根據(jù)地坪的硬化情況,去掉圓盤,利用機械抹光機的抹刀進行3~5遍縱橫方向收光,將極大地提高混凝土的平整度和表面強度。第三,控制內(nèi)約束溫度裂縫措施,主要控制混凝土內(nèi)外溫差,表面與外界溫差,防止混凝土表面急劇冷卻。混凝土產(chǎn)生裂縫的原因有很多,但根本原因是混凝土中的拉伸應(yīng)力超過混凝土的拉伸強度,混凝土內(nèi)部溫度上升,內(nèi)外溫差過大時,應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)貙嶋H情況積極采取工程措施,加強測溫和氣溫預(yù)報,防護。
(4)防止干裂的措施。收縮裂縫不僅嚴重損害薄壁結(jié)構(gòu)的耐滲性和耐久性,還使大型混凝土表面裂縫發(fā)展為更嚴重的裂縫。混凝土中的水分存在于孔中,這些孔分布在水泥石、骨料和骨料與水泥石之間和鋼筋與水泥石之間的邊界,產(chǎn)生濕膨脹收縮。加強振動密集,減少混凝土的離析和泌水,提高混凝土的泵送性能,提高混凝土的初期和后期強度,降低氯離子的滲透能力,有效控制混凝土的濕脹收縮裂縫。
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