洞室混凝土产生裂缝的原因及预防措施之我见

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 洞室混凝土产生裂缝的原因及预防 措施之我见 摘要:文章以实际工程为依据，详 细探讨了洞室混凝土产生的裂缝问题， 中国论文网 /2/view-12911636.htm 并且针对这些裂缝产生的原因， 采取了相对应的处理方法。 关键词:水工混凝土；裂缝；施工 工艺 1 裂缝产生的原因分析 裂缝是混凝土建筑物最主要的老 化病害之一，主要是由混凝土干缩、砼 自身的质量、水泥水化热、温度、钢筋 锈蚀、地基变形、荷载、碱骨料反应以 及地基冻胀等原因所引起的。 1.1 由于温度原因而引起的裂缝 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 混凝土浇筑之后，在硬化过程中， 水泥水化过程产生大量的水化热。因混 凝土的体积较大，大量的水化热聚积在 混凝土结构内部而得不到有效的散发， 导致混凝土结构内部温度急剧上升。但 是，此时混凝土表面的散热速度，要比 其结构内部的散热速度快得多，于是， 就使得混凝土结构内部和外部产生很大 的温度差。这个温度差的出现，造成混 凝土内部与混凝土外部热胀冷缩的程度 不同，使混凝土表面产生一定的拉应力。 在钢筋混凝土中，这种拉应力主要是由 钢筋承担的，而混凝土仅仅承受压应力。 但是，在素混凝土内或钢筋混凝土的边 缘部位，如果结构内因为热胀冷缩也出 现了拉应力，由于此时此地没有钢筋， 则须依靠混凝土自身承担拉应力。混凝 土是一种脆性材料，当拉应力的大小不 一超过混凝土自身的抗拉强度时，混凝 土表面就会产生裂缝。此外，还有另一 种情况也会使温度引起裂缝的产生。在 混凝土的施工中，当空气中温差变化较 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 大，或混凝土受到寒潮的袭击等情况时， 会导致混凝土表面温度急剧下降而产生 收缩，这时，表面因温度低而收缩的混 凝土受内部混凝土的约束，也将产生很 大的拉应力而使混凝土产生裂缝。 1.2 由于约束应力而产生的裂缝 水工地下洞室混凝土周边都是和 基岩接触的，因此基岩的约束作用往往 贯穿整个浇筑块。水工地下洞室地质结 构通常是比较复杂的，岩性不均一，特 别的是在碰到软弱夹层和断层破碎带等 特殊的地质结构时时，在同一块混凝土 上的不同部位，所产生的约束应力可能 会有很大的差异，这种受到的约束应力 的不同或差异，使得分布在整块混凝土 上的约束应力非常不均匀，局部甚至还 会造成应力集中的现象，混凝土的约束 裂缝由此产生。另一种现象是，由于混 凝土浇筑前工作面上不同的自然状态， 也会使混凝土产生不同的约束作用, 如 喷混凝土与不喷混凝土、喷层的厚度及 均匀性、先期是否浇筑垫层混凝土、锚 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 杆布置及外露长度、锚杆与钢筋混凝土 结构的连接形式、洞室及基岩的温度、 仓内岩面的渗水情况等等，都会产生不 同的约束应力，从而不同程度地影响混 凝土的抗裂性能，引起约束裂缝的产生。 1.3 由于混凝土原材料及施工工 艺原因而产生的裂缝 混凝土的原材料，主要包括水泥、 砂石骨料、外加剂等，如果这些原材料 质量符合要求, 或者是材质不稳定，那 么就很容易造成在同一块混凝土中的抗 拉强度不均匀，搞拉力薄弱的部位，就 易出现裂缝。此外，施工工艺不当会直 接影响混凝土浇筑的施工质量，此类现 象也会导致引起裂缝的产生。譬如浇筑 施工结束后养护不合理、施工面时干时 湿，表面干缩形变，混凝土搅拌时水灰 石配比不当，运输和浇筑过程中的运输 和施工节奏不合理，浇筑过程中振捣不 均匀，施工现场自然环境不适合浇筑， 施工作业面有渗滴水现象，浇筑作业人 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 员在浇筑时的质量意识、责任心及监控 力度等等，都会直接影响混凝土浇筑的 质量，那么，混凝土中质量相对薄弱的 地方，就会因施工工艺的不完美而造成 裂缝的产生。 1.4 由于收缩而引起的裂缝 这种裂缝是因混凝土里水泥浆的 水分蒸发或者是表面失水过快而引起的 一种收缩现象，因而致使混凝土表面产 生龟裂等相关现象，这种裂缝一般对混 凝土的质量影响不会太大，但需要注意 和其他因素联合作用而发展成深层裂缝 或贯穿裂缝。 2 水工地下洞室混凝土裂缝的预 防措施 2.1 混凝土原材料及配合比的选 用 (l)尽可能地选择用低热或者是中 热水泥。大体积钢筋混凝土引起裂缝的 主要原因是水泥水化热的大量积聚，这 种积聚引起的直接后果是，使混凝土出 现早期升温太高和后期降温太低，从而 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 产生内部和表面的温度差。另一个方面， 目前的水工地下洞室施工用混凝土，多 采用 R42.5 标号的高标号水泥。实践证 明，水泥标号越高，颗粒越细，它所产 生的水化热就越高。实践经验表明，施 工时最好选用同一个生产厂家的水泥， 并对水泥的相关指标和性能作出严格的 规定，物品困注意抽检水泥品质的稳定 性，这样才能保证在原材料上把好关。 (2)在砂、石等骨料上，也要按规 范要求选用，不可太草率了事。 (3)合理地掺入掺合料。大量试验 研究和工程实践表明，在混凝土中掺入 25%左右的优质粉煤灰等掺合剂后，不 但能代替部分水泥，节约成本开支，而 且由于粉煤灰颗粒呈球状，具有滚珠效 应，可起到一定的润滑作用，进而改善 混凝土的流动性、勃聚性和保水性、可 泵性，甚至可以降低混凝土中的水泥水 化热，减少混凝土的绝热温升，是一项 经济效益和质量保证兼收的举措。 (4)利用好混凝土的后期强度。实 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 践证明，采用 90 天或 180 天龄期的设 计强度时，如果掺合适量的粉煤灰，虽 然早期强度会有所降低，但后期强度增 长明显较快，甚至在 90 天或 180 天后， 掺合粉煤灰比不掺合时的强度，要明显 高得多。所以，在本文示范工程中，已 广泛采用 90 天龄期的设计强度。 (5)适量掺加外加剂，可以有效改 善混凝土的性能，减少水泥的用量，节 约成本开支。在进行混凝土搅拌时，从 中掺加一定量的具有减水、增塑、缓凝 等作用的外加剂，可以改善混凝土流动 性和保水性，可以降低水化热和推迟热 峰的出现时间，减少混凝土泌水，减少 沉缩变形，提高水泥浆与骨料的豁结力, 提高混凝土抗裂性能、抗拉强度和抗碳 化性，减少碳化收缩。 2.2 采用温控措施 以前，水工地下洞室混凝土很少 采用温控措施，但近年来随着人们对质 量的要求不断提高，水工地下洞室混凝 土采用温控防裂措施也逐渐增多。目前， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 某地下电站、某水电站导流洞等工程及 许多地下厂房的岩锚梁混凝土浇筑都在 温控防裂方面作了一些有益的探索和研 究，并取得了一定的成果。 (1)埋设冷却水管通水冷却。例如， 在某水电站导流洞混凝土施工时，底板 冷却水管埋设在混凝土中部,采用 32mmPVC 管 ,顺水流方向蛇形布置,间距 为 1.0m，从边墙位置引出。边顶拱在距 底板 6m 高度的范围内埋设冷却水管， 第一层冷却水管距底板 25cm，间距为 50cm，采用 32mmPVC 管，蛇形布置。 610 月通制冷水，其余时间通江水。 冷却水通水流量为 35L/min，开仓后立 即通水，洞身段通水时间为 120h，闸室 段通水时间为 168h。通江水时，冷却水 温度与混凝土温度之差控制在 1520。C ；通制冷水时，进水口温度 控制在 1014。C，冷却水温度与混凝 土温度之差控制在 2025。C。当然， 由于在地下洞室衬砌混凝土有其特殊性， 当衬砌时的最高温度下降 35 度后， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 要立即停止通水冷却，否则，反倒对混 凝土的防裂不利。 (2)浇筑制冷混凝土。实际施工时， 可采用胎带机浇筑出机口温度约为 79 度的二级配制冷混凝土；而在引水 洞、尾水洞等部位，可采用入仓温度为 1618 度的二级配泵送混凝土，并埋设 冷却水管通水冷却。 2.3 施工方法和施工工艺流程 (l)改善搅拌工艺。混凝土搅拌时 间要适当，要严格控制。时间太短太长 都会影响拌和物的质量；可采用二次投 料工艺，二次投入净浆裹石或砂浆裹石， 可有效地防止水分聚集在水泥砂浆和石 子的界面上，提高混凝土强度，减少水 化热和裂缝。 (2)尽可能浇筑大级配、小坍落度 的混凝土，具备条件时可浇筑常态混凝 土。 (3)合理安排施工工序，以利于散 热、减小约束，尤其是浇筑块的不均匀 约束。如在某水电站左岸导流底板混凝 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 10 土浇筑时，做了大量的试验，发现在同 样浇筑条件下，底板混凝土半幅浇筑很 少产生裂缝，而全幅浇筑则很容易产生 裂缝。经分析，底板浇筑块长度为 12m，全幅浇筑时宽度为 22m，采用半 幅浇筑时，宽度为 11m，不但减少了浇 筑块的体积，有利于混凝土的散热，而 且更重要的是，浇筑块近似正方形，改 善了混凝土的约束条件。 (4)超挖较大部位的超填混凝土宜 与结构混凝土分开浇筑。超挖部位需要 回填混凝土，以弥补超挖造成的缺失， 但是这样也容易导致在同一浇筑块混凝 土厚度的不均一，因此，对这些部位或 先浇筑，或等结构混凝土浇筑后二次回 填，可减少不均匀约束产生应力集中引 起过大的拉应力而导致裂缝的产生 (5)加强开挖的质量控制。在进行 开挖作业时，应尽量保证开挖面的平整， 以改善和混凝土与开挖面的粘合，减少 产生裂缝的几率。 (6) 减少同一仓混凝土与岩石面 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 11 之间接触部位的约束差异。 (7) 合理安排不同浇筑块之间的 间隔时间 (8)浇筑不良地质段时，要减少浇 筑块的长度,增加浇筑块的数量。在同一 浇筑地段，当岩石条件差异较大时,宜在 岩石条件突变部位设施工缝, 分开浇筑。 同样，在结构尺寸变化等结构突变部位， 也应进