对水工构筑物混凝土裂缝的探讨多少方算大体积混凝土

对水工构筑物混凝土裂缝的探讨多少方算大体积混凝土 摘 要：基础贯穿裂缝是由于混凝土浇筑温度过高，当降到施工期的最低温度或降到水库运行期的稳定温度时，即产生基础温差，当其大于同龄期的混凝土抗拉强度时，就将产生混凝土裂缝，这种裂缝是混凝土的变形受外界约束而发生的，所以它整个断面均受拉应力，一旦发生，就形成贯穿性裂缝。 关键词：水工 混凝土 基础贯穿裂缝 产生原因 ：TU37：A ： 引言：水工混凝土表面裂缝产生的原因是混凝土自身的非线性温度场约束，或由于气温骤降，引起混凝土表面很大的降温和很陡的温度梯度，表层冷混凝土受内部热混疑土的约束，而产生的温度应力，当其温度应力大于混凝土同龄期的抗拉强度时，裂缝就会发生，但这类裂缝，如果不受其他因素继续影响，一般来说是不会形成深层裂缝或贯穿裂缝的。但基础贯穿裂缝则不同，它是由于混凝土浇筑温度过高，加上混凝土的水化热温升，形成混凝土的最高温度，当降到施工期的最低温度或降到水库运行期的稳定温度时，即产生基础温差，由这种均匀降温产生的温度应力，当其大于同龄期的混凝土抗拉强度时，就将产生混凝土裂缝，这种裂缝是混凝土的变形受外界约束而发生的，所以它整个断面均受拉应力，一旦发生，就形成贯穿性裂缝。 一、水工混凝土裂缝形成的原因分析 混凝土裂缝形成的原因非常复杂，往往是多种不利因素综合作用的结果。据有关统计，施工不规范造成的混凝土裂缝占80左右，材料质量差或配合比不合理产生的裂缝占15左右，设计不当引起的裂缝可能占5。 1浇筑温度高 在基础约束区的混凝土，由于浇筑温度高加上水泥水化热温升，形成最高温度，后期降温产生的温度应力过大，致使坝块开裂，产生基础贯穿裂缝。 2基础块薄层长间歇 基础块薄层长间歇，是水工建筑物防裂的一大禁忌，第一它的高宽比小，内部降温，基础约束系数大，浇筑层薄早期就有内部降温存在。第二由于长间歇，在间歇期间，容易遭遇气温骤降，先产生表面裂缝，有了表面裂缝，再和内部降温的应力叠加，极容易发生贯穿性裂缝。 3老混凝土约束产生的贯穿裂缝 在施工中由于某些特殊原因，建筑物混凝土块浇到某一高程，被迫停浇经过一段时间或一个冬季后再继续上升，这样原浇的混凝土坝块就成为老混凝土，老混凝土的弹性模量已很高，近于稳定值，内部温度已下降，对新浇上层混凝土产生约束，当上层降温，产生的温度应力，超过混凝土的抗拉强度时就可能出现裂缝，如果上层又有表面裂缝，就更可能产生贯穿性裂缝。 基础贯穿裂缝形成以后，如果长期暴露，在混凝土内部温度较高的情况下，又可能形成在垂直面和水平面上的非线性温度场。从而产生温度应力，促进基础贯穿裂缝继续向上发展。 4基础贯穿裂缝的发生和发展 浇筑在基岩或老混凝土上的混凝土，在逐步降温的过程中，将产生体积收缩，但由于坝块是和基岩或老混凝土胶结在一起的，混凝土的收缩，受基岩或老混凝土的限制，因而，将产生拉应力。当其超过混凝土的极限抗拉强度时，就可能出现贯穿性裂缝。但混凝土的热传导性能差，由最高温度降至稳定温度的过程，是缓慢进行的，混凝土在降温过程中，由于块体的散热条件不同，浇筑时间不同，和外界气温变化等，在浇筑块的水平和垂直面上，必然要出现非线性温度场。特别是由于气温骤降，在混凝土块表层引起急剧的温降，形成很陡的温度梯度往往首先出现表面裂缝。如果这些表面裂缝，是出现在基岩面附近，由于内部降温产生的温度应力，将在这些裂缝的部位出现应力集中，逐步发展成基础贯穿裂缝。如果这些裂缝是出现在脱离基础约束范围以外，则在经历一个较长降温过程以后，由于内部的温度比较高，在混凝土块体内部，将形成梯度比较陡的非线性温度场，使表面裂缝向纵深发展。当然，正如第一节所谈到的表面裂缝并不是都会发展成贯穿性裂缝，这要根据裂缝部位和内部温度条件以及暴露条件等来决定。 5约束系数的探讨 大体积混凝土的温度应力，是由于温度变形实际的坝块都是三向空间问题，而我们埋设的仪器多是单向或二向，在计算约束系数时，计算时段的选取，对温度场的分布和约束系数大小的影响很大。为反映实际出现的降温和约束情况，均取浇筑后第一个降温段的全过程为计算时段。同时也计算了多年降温段约束系数的平均值。在计算中是取降温为正，自生体积变形以收缩为正。 由于混凝土必须浇筑在基岩或老混凝土上，不但它们的初始温度条件不同，它们的热学、物理力学性能也有差别，混凝土的温度变形在基岩上要受到约束，因而，要产生温度应力。在混凝土内部由于水泥水化热的散发，外界气温变化，和混凝土弹模随龄期变化，上下层混凝土先后浇筑的时间不同，散热条件和水泥用量不同等原因，混凝土内将出现非线性温度变化和变形不一致的现象。因而，在混凝土内部即将出现温度应力。在基岩附近，基岩约束影响大，温度应力主要受基岩约束条件控制。在离开基岩稍远的部位，主要受混凝土内部非线性温度变化的约束条件控制，正如在“布拉茨克水电站坝块内裂缝的形成”一文中所指出的：“占多数的是垂直的表面裂缝，它们的产生主要由水平方向温度场的非线性分布所决定。垂直的内部裂缝主要由垂直方向温度场的非线性分布造成。并与坝块浇筑混凝土的长间歇期或较长间歇期有关”。另一值得注意的是：根据原型观测资料计算的约束系数，柱状浇筑块在连续浇筑的条件下，在基岩约束范围以外，约束系数仍然比较大。以往在计算温度控制条件时对这一因素注视不够。因此，在出现表面裂缝以后，往往发展为深层裂缝或使基础贯穿裂缝继续延伸，发展到浇筑块的上部。 二、水工混凝土裂缝常见修补方法 裂缝修补除了以恢复防水性和耐久性为主要目的外，也可从结构安全及美观角度出发而进行修补。在满足修补目的的前提下，还必须考虑经济性、明确修补范围及修补规模等。 1、充填法 此法适合于修补较宽的裂缝(裂缝宽度大于0.5mm)。具体做法是沿裂缝处凿U形或V形槽，槽顶宽约100m，在槽中充填密封材料。充填材料可用水泥砂浆、环氧砂浆、弹性环氧砂浆、聚合物水泥砂浆等。如果钢筋混凝土结构中钢筋已经锈蚀，则将混凝土凿除到能够充分处理已经生锈的钢筋部分，将钢筋除锈。然后进行防锈处理，再在槽中充填聚合物水泥砂浆或环氧树脂砂浆等材料。对于活缝，沿裂缝走向开一个U形槽，槽底垫一层与混凝土不粘的材料，再填充弹性嵌缝材料，使其与槽两侧粘结。这样嵌缝材料沿槽的整个宽度可自由变形，裂缝发生张拉变形时，不会把嵌缝材料拉开。 2、表面覆盖法 这是一种在微细裂缝(一般宽度小于0.2mm)的表面上涂膜，以提高其防水性及耐久性为目的的修补方法，分为涂覆裂缝部分及全部涂覆2种方法。这种方法的缺点是修补工作无法深入到裂缝内部，对延伸裂缝难以控制其变化。表面覆盖法所用材料视修补目的及其建筑物所处环境不同而异，通常采用弹性涂膜防水材料、聚合物水泥膏、聚合物薄膜等。施工时，首先用钢丝刷子将混凝土表面打毛、清除表面附着物，用水冲洗干净后充分