水工结构大体积混凝土裂缝成因及控制处理
摘要
关键词
大体积混凝土;水工结构;裂缝;养护
正文
与其他类型的工程基础设施建设项目相比,水工建筑物一般需要有较大的建筑体积比例,施工或施工过程需要消耗一些相对较长的设计周期。加气混凝土作为一种广泛应用于水土结构植物建设和应用的建筑材料,可能会受到许多其他社会因素的直接影响,从而导致其他质量问题。
1水土结构大体积混凝土裂缝的类型
1.1形成时间
如果结合裂缝形成的自然时间条件简单划分裂缝类型,则水工结构大体积预应力混凝土形成的混凝土裂缝可直接分为以下三类,即早期混凝土裂缝、中期混凝土裂缝和后期裂缝。上述三种裂缝不仅是由不同的形成时期造成的,而且也是由不同的形成时期造成的。混凝土结构建筑的早期裂缝一般出现在施工任务完成前后一个月。如果竣工时间已超过下个月,则应属于施工中的裂缝。如果仅仅因为长期稳定的连续使用,而尽量忽略所有外部自然因素的影响,那么将发生的钢筋混凝土裂缝将属于后期钢筋混凝土裂缝的正常范围。
1.2性质划分
由于并非所有裂纹都具有稳定的物理特性,许多裂纹在出现后随着时间的推移可能会发生其他物理变化,这将与季节变化密切相关。通常,我们习惯将这种裂纹称为季节性稳定裂纹,因为有时它的周期性温度变化似乎有相当的物理规律。还有这样一种特殊的裂纹,其形状不会随着时间的快速推移而发生显著变化。换言之,不可能结合任何普遍现象的演化规律准确预测和预测这种特殊裂纹的变化。因此,我们一般将这种现象称为非对称稳定裂纹。此外,还有一种裂缝,无论外部环境如何影响,都不会发生显著变化。通常,我们也将这种裂纹称为裂纹。
1.3危害程度
事实上,不同类型裂缝的风险也不同,这就是为什么许多技术人员结合不同级别的裂缝风险对裂缝进行分类。普通技术人员会根据适当的参数将裂缝分为三类,即轻度、重度和危险性。轻微裂缝在实际设计中很常见,不会对设计产生显著影响。严重的裂缝必然会影响整个水工建筑物的稳定性。如果不能尽快找到并处理,可能会导致裂纹损坏加剧。相应的技术人员必须高度重视此类裂缝的预防和控制,以确保设计的质量和安全。
2水工结构大体积混凝土裂缝的成因
2.1施工原因
2.1.1施工工序因素
一般来说,混凝土结构施工必须先支设混凝土模板,然后绑扎钢筋,混凝土浇筑一次。一般积水结构施工完毕后,应进行多次浇筑,每次浇筑的混凝土量必须控制好。浇筑混凝土时,应密切注意第一道混凝土浇筑工序完成后第二道混凝土浇筑的开始和结束时间,确保两道混凝土浇筑间隔合理。如果间隔时间过长,很难及时保证所需混凝土配料中含有少量水分,这将大大影响后期混凝土浇筑的混凝土坍落度,进而直接导致后期混凝土浇筑后出现不规则裂缝。同时,为了直接解决混凝土的难题,一些施工现场和施工现场人员直接对混凝土进行搅拌和加水,这将不可避免地对预制和搅拌的钢筋混凝土的性能产生重大的负面影响。
2.1.2浇筑振捣因素
浇筑法施工方式与砼混凝土振捣工程均须严先的按年度工程计划要求组织并开展,浇筑工程方法如与砼混凝土的振捣等工程方式组合并不完全十分的合理,会直接造成了直接上的影响了着建筑混凝土材料结构的结构均匀的质量,导致在建筑表面材料上的出现了大量悬浮浆,甚至还有的可能是直接地引发到了建筑混凝土表面的离析、分层和沉降现象等的各种异常情况,渐渐地的就会有可能地导致着出现在了建筑混凝土表面开裂变形的施工质量问题,在施工这时由于混凝土砂浆表面将会继续地向着建筑物低处缓慢向上的流动,进而将严重的影响到结构材料表面上的砂浆质量均匀度及分布,从而会最终地致使到了混凝土表面上在建筑物各个主体结构交界面的之间的出现了裂缝。
2.1.3不合理的养护
水工建筑物维修不合理造成的裂缝较多,现场维修不当是关键因素之一。如果混凝土表面过于干燥,将导致混凝土表面和内部失水,导致内部和表面之间大量收缩,然后开裂。
2.2混凝土自身原因
2.2.1水泥水化热
大体积水的化工结构物混凝土体在进行混凝土的浇筑及使用维护时,在造成混凝土体积水化等各种自然原因及其共同构成的机械合力作用条件影响下,会导致局部有相当或大量体积的水热量产生。但另一方面也是因为由于如我们前文中所示我们前面已反复提到,大体的积水混凝土工结构物体积往往比较的巨大,使得其产生的这些多余的热量最终也将很难所能得到及时地扩散而排送了出去,再而又再加以之混凝土结构也并非一种具有良好结构稳定性能的热传导体,所以,也就是因此也决定着导致造成了其在混凝土水化或浇筑混凝土过程或使用过程中混凝土本身所需的产生的热量产生的这些残余热量就很容易难以得到能够的及时扩散。据近年国际有关部门最新研究数据情况的显示,水化热所处能够有效产生热量区域的最低临界温度范围人们通常普遍认为约仅为摄氏零下约25度℃,甚至更远大大高于这是一个极端温度范围。早期钢筋混凝土刚浇筑在钢筋混凝土水工结构上时,弹性模量相对不高,不能充分有效地抑制钢筋混凝土体内水化热交换过程引起的局部温差效应。因此,混凝土中所有可能的局部温度应力都不会轻易引起混凝土温度裂缝问题,但随着钢筋混凝土弹性模量的逐渐增大,它将逐渐受到越来越严格和有效的混凝土结构内部约束。此时,通常容易产生局部热拉应力,变化空间大,可能导致大量局部温度裂纹。
2.2.2混凝土收缩
干燥收缩、碳化后收缩及温度下收缩等也是钢筋混凝土收缩的一些主要的收缩类型。在水泥凝固过程的各个过程段中,混凝土就会逐渐受到自然界各种张力变化的综合影响作用,收缩缓变便会引起混凝土变形,过大引起的混凝土变形也就会进一步致使局部混凝土过早开裂和出现混凝土裂缝。
2.2.3所用材料
混凝土原材料会产生重要的水工结构开裂因素,如水泥、外加剂、石料等。首先,不同类型的水泥对干缩值的影响不同。例如,与普通硅酸盐水泥相比,矿渣硅酸盐水泥具有更高的收缩值,约为25%。其次,水泥细度对干缩值的影响较大。水泥越厚,开裂的可能性越小。第三,水工混凝土结构的开裂将影响砾石的尺寸。颗粒越均匀、粒径越小,结构中出现裂纹的可能性就越大。相反,如果粒径不均匀且较大,则出现裂纹的可能性会增加。此外,为了在工作中发挥某些特殊功能,有必要向混凝土中添加一些外加剂,如膨胀剂和早强剂。以上外加剂都有一些特殊功能,但往往要付出高昂的价格才能满足这些特殊功能,所以在日常维护中要注意更多的问题。如果硬化不到位,可能会出现各种裂纹。
2.3结构设计与荷载
如果混凝土结构中构件的具体运行状态超过设计标准,将对整个混凝土构件的内部运行造成永久性损坏,或者因为在设计研究开始时没有仔细和充分考虑荷载强度问题,且未充分考虑配筋量、配筋系统布置等技术问题,容易导致上述一系列设计问题集中发生,如混凝土结构强度承载力不足、钢筋过度破坏等。
3水工结构大体积混凝土裂缝防治措施
3.1转变观念,做好混凝土施工进度与工序的合理安排
在许多影响建筑工程最终产品混凝土质量安全的主要因素分析中,施工主要工序数量及控制施工的进度往往是两个不容人忽视的很重要决定因素,因此,为了在实践中更好的保证建筑工程质量,要及时转变某些陈旧设计观念,明确把握施工重要工序数目及施工进度计划的实际重要性,并注意在安排具体分项施工计划中应当注意及遵循好如下三个原则:一是不得擅自施工。同时必须严格遵守设计后的主要施工步骤。结合建设项目主体结构的不同,对主要施工工艺进行适当调整,并进行相应的科技创新。不得安全复制原施工设计方案。第二,掌握分阶段、分段浇筑混凝土的最后时间。间歇施工期结束时,要充分保证道路两侧混凝土完全不失水,以尽可能保持水配合比最佳。第三,施工的进度要求和隐蔽程序应充分考虑外部天气因素。当天气过热或温度过低时,应尽快采取其他相应的技术措施,以减少裂缝的可能性。
3.2做好施工中混凝土浇筑与振捣
第一,为保证要注意避免出现混凝土离析化产生的其他意外的情况,吊头口在自由落地浇注时高度应最低且不得超过或〉2m,如果实际落地浇筑后混凝土高度仍为或〉3m,要同时注意应采用如防止钢筋串桶口与防止混凝土溜管口等有效的技术处理的措施。第二,混凝土浇筑应按分段法直接在现场分层进行。分段主要依据以下两种可同时使用的基本浇筑工艺方法,垂直向上分层浇筑和垂直水平或斜水平向外分段,然后具体结合以上主要浇筑阶段人员的技术分工情况和基本浇筑设备,应逐层测量并确定混凝土层各上层的实际浇筑混凝土高度。第三,如果有振捣器需要插入振捣模板中安装,应提前充分注意振捣均匀、顺序准确。最好采用快、慢拉插入、快、慢拉同时交替安装的多种振动排列方式,充分保证振动排列顺序准确无遗漏。同时,在振捣器连续工作时间内的任何时候,振捣器与原振动模板的有效距离应始终大于原振捣器作用半径的正负或0.5倍,振捣器与原振动模板的距离不得过远或过紧。第四,连续细致地进行每一块混凝土的连续浇筑。混凝土浇筑是否有间隔,要做到及时并严格小心地去控制其施工的时间,将整个浇筑施工时间尽量适当地压缩而争取缩到浇筑时间的最短,如果其施工的时间仍有大于2个工小时,则其必须也要做到立即地按照施工缝进行展开处理。第五,以往砼的施工浇筑等操作活动中,常有人较易忽视钢筋混凝土时对钢筋混凝土预埋件、预留孔洞体和钢筋情况的变化状况的具体情况观察,对此钢筋混凝土处理应进一步注意和创新的分析处理视角,做好对于上述异常特殊的情况如何处理的具体分析情况的观察,若遇到有以上几种异常和特殊变化情况,则应该首先注意要注意做到能在进行钢筋混凝土时刚要完成砼的预初凝处理工作前就能做到将之进行预先的处理就好,进而可以防止在刚开始完成钢筋初凝工程后却仍不能及时事先地进行钢筋预先处理。
3.3合理选取材料
一是合理、正确、科学地设计和使用优质硅酸盐水泥。在设计和选择钢筋混凝土水泥时,一般应优先考虑低含水量、中低温散热的新型复合硅酸盐优质硅酸盐水泥材料的设计、选择和考虑。这种安排将有助于我们及时防止混凝土浇筑或施工后期冷凝冷却和表面硬化冷却过程中,水化能力消耗过多和过高的热功率,导致混凝土表面出现高温裂缝。二是合理设计和正确选择喷砂骨料。根据要求选择和使用的各种建筑砂砾石骨料还应考虑细颗粒结构,具有良好、密实、稳定的大粒径组匹配,符合自身优良合理的规格。建议用户选用大粒径、中-超粗粒径、中-粉砂质的高、中细粒集料,或选用相对热膨胀系数较小、粒径较大、稳定的中、粗细粒集料,如玄武岩、石灰石、花岗岩等。骨料颗粒地选择不得过多,或含石砂和泥的量可能过高(砂骨料不得大于2%,石骨料不得大于1%),粒径的选择应确保粗细粒径均匀。三是外加剂的选择及其与相应的混合骨料剂的组合和使用。应注意上述类型的混合骨料粉和相应外加剂的合理配置、配比和科学组合。通过这些新型混凝土材料的组合使用,混凝土水泥含量比损失和混凝土水灰比损失可以相对明显或减少。同时,也可以大大降低水工混凝土的水化热速率和水放热化学速率,延缓保温温度峰值,有效改善水工混凝土的工作特性条件,较大幅度降低水工混凝土的绝热温升率,将避免水工混凝土频繁出现裂缝,在很大程度上降低裂缝发生的概率。
4结语
总之,长期以来,混凝土裂缝的普遍积累给我国许多水利工程基础和其他大型水工建筑物带来了极大的困扰。同时,在这些各种风险因素的长期作用下,新出现的混凝土裂缝的后果可能会进一步扩大,造成更大的水利工程灾害损失。因此,对各类水工建筑物和一般回旋层混凝土体各种裂缝的成因进行深入系统的研究,具有重大的科学和现实意义,并进一步积极分析和探索各种有效措施,预防和控制这些裂缝灾害,为实现我国经济稳定和发展建设。文章主要通过一些对各类大体积混凝土裂缝成因特征的比较具体实例分析,在系统了解其成因原理的分析基础前提上,探讨得出了目前一些具体可行实用的有效防裂减灾措施,旨在可为相关工程和实践应用起到了一定研究参考作用。
参考文献:
[1]李宝鹃,张美多,刘康和,王志豪,李琦,李嘉欣.水工混凝土构件裂缝检测方法及应用[J].工程地球物理学报,2021,18(01):128-135.
[2]张成贵.水工隧洞混凝土裂缝分析及加固研究[J].科技风,2021(01):191-192.
[3]赵天玉.水工涵闸混凝土结构裂缝成因及预防措施浅析[J].珠江水运,2020(16):110-111.
[4]谢良涛.水工结构工程裂缝成因及防治探讨[J].工程技术研究,2020,5(14):160-161.
...