水闸闸墩裂缝成因分析及防治措施

1、水闸闸墩裂缝成因分析及防治措施【摘 要】水闸是城市水利基础设施的重要组成部分，具有排洪、排涝、减灾等作用。但水闸闸墩在浇筑后时常会出现裂缝的现象，给水闸的运行带来安全隐患。本文结合工程实例，介绍了水闸的设计要求及施工情况，对水闸闸墩混凝土裂缝产生的原因进行分析，并提出一些有效的防治措施。供类似工程参考。【关键词】水水闸闸墩墩；裂缝缝；混凝凝土配合合比；防防治措施施随着水利基基础设施施建设的的不断发发展，水水闸工程程数量日日益增加加。水闸闸是常见见的水工工建筑物物，担负负着农田田灌溉、防防洪等主主要任务务，主要要应用于于水库的的水位控控制及水水量调节节当中。水水闸闸墩墩主要为为大体积积混凝土土结

2、构浇浇筑而成成，在浇浇筑完成成后，闸闸墩部位位易出现现裂缝的的问题，不不仅影响响建筑物物的结构构强度和和整体稳稳定性，而而且无法法保证水水工建筑筑物的正正常使用用。裂缝缝问题长长期以来来困扰着着水利工工程界，一一直未能能得到很很好地解解决。因因此，本本文通过过对产生生裂缝的的原因进进行分析析，并提提出了防防治措施施，对做做好水闸闸闸墩混混凝土裂裂缝的防防治工作作，确保保水利工工程的正正常运行行都有重重要意义义。1.工程概概况某水闸工程程，闸底底板厚1.112m，边墩墩厚1.003m，中墩墩厚1.223m，墩高7.66m，为一一典型的的大体积积混凝土土结构。工工程进入入闸体混混凝土浇浇筑阶段段，

3、根据据施工单单位记录录，在拆拆模后的的一个星星期左右右，即发发现了闸闸墩上出出现裂缝缝，主要要为表面面裂缝，部部分裂缝缝深度较较大，裂裂缝逐步步发展成成两段小小，中间间大的裂裂缝形态态，缝宽宽为0.1120.333mmm，裂缝缝深度最最大可达达0.339m。2.闸墩裂裂缝原因因分析混凝土结构构的裂缝缝分为荷荷载作用用裂缝和和间接作作用裂缝缝，由于于在施工工初期外外荷载没没有作用用在闸墩墩结构上上，此时时的裂缝缝应是由由于间接接作用而而产生的的裂缝，是是混凝土土内部各各组分材材料之间间相互约约束的结结果，与与混凝土土的材料料组成、施施工时环环境温度度和湿度度的变化化、相关关部分的的约束作作用以及

4、及施工过过程中的的施工荷荷载等因因素都有有非常密密切的关关系。根据混凝土土的裂缝缝机理，结结合闸墩墩的设计计、施工工材料使使用和施施工控制制等情况况分析，因因裂缝具具有一定定的规律律性，没没有无规规则的网网状特征征，可排排除水泥泥安定性性或碱骨骨料反应应等材料料原因所所导致的的裂缝；施工期期间，闸闸底板也也无异常常变化，可可排除地地基变形形和外荷荷载作用用的原因因。综合合分析认认为，引引起闸墩墩出现裂裂缝的原原因主要要是混凝凝土内部部的温度度变化所所引起的的温度应应力超过过混凝土土极限拉拉应力值值所致。具具体原因因分析如如下：2.1 混混凝土配配合比配合比设计计时在满满足混凝凝土强度度等技术术

5、条件的的基础上上，应尽尽量增加加粗骨料料含量，降降低水泥泥浆量，减减少混凝凝土的自自收缩，提提高抗裂裂能力。有有关研究究成果表表明，混混凝土早早期自收收缩随着着水灰比比的减小小而增大大，且水水灰比越越小越明明显。先先期闸墩墩浇筑的的混凝土土其水泥泥用量是是2600kg，水灰灰比是0.448，对于于中低强强度的混混凝土，显显然水泥泥用量偏偏大，水水灰比偏偏小，有有可能造造成混凝凝土的强强度值偏偏高，弹弹性模量量大，松松弛能力力降低，从从而加大大了混凝凝土闸墩墩的开裂裂趋势。工程实践表表明，大大体积混混凝土中中的粉煤煤灰掺加加量不超超过30%时，随随着粉煤煤灰掺量量的增加加会减少少混凝土土的收缩缩

6、量，这这是因为为加入粉粉煤灰后后减少了了水泥用用量，粉粉煤灰早早期较少少参与水水化反应应，生成成的水泥泥石硬化化体结构构相对疏疏松，小小孔含量量降低，早早期自收收缩明显显减少；同时粉粉煤灰混混凝土早早期强度度较低，弹弹性模量量较小，从从而在混混凝土收收缩受约约束时引引发的弹弹性应力力较低且且发展较较慢，使使混凝土土有足够够的时间间发挥其其徐变性性能，松松弛弹性性应力。分分析认为为，先期期闸墩混混凝土浇浇筑粉煤煤灰的掺掺量选用用15%，显然然是偏少少的，应应对粉煤煤灰的掺掺量进行行适当的的增加。2.2 温温度收缩缩混凝土浇筑筑结束后后，其内内部的水水泥成分分持续水水化，释释放水化化热，使使混凝土

7、土内部温温度上升升，达到到最高温温度值后后，混凝凝土温度度持续降降低，通通过与外外界的热热交换，其其温度逐逐渐回归归到环境境温度值值。这时时，热量量变化引引起温度度变形，如如结构受受到约束束限制则则会产生生拉应力力，拉应应力超过过此时的的混凝土土允许拉拉应力强强度，结结构构件件就会出出现温度度裂缝。混混凝土的的内部温温度还与与混凝土土的材料料温度、施施工环境境温度及及结构的的散热条条件密切切相关。材材料温度度、环境境温度及及散热条条件差将将导致混混凝土内内部温度度高；环环境温度度变化大大，将使使混凝土土的内外外温差增增大，一一般规定定大体积积混凝土土的内外外温差不不宜大于于25，养护护时的降降

8、温速度度不大于于1.5/d，否则则，如果果不采取取相应的的温度控控制措施施，混凝凝土将可可能出现现温度裂裂缝。根据有限元元计算闸闸墩温度度应力的的成果，提提出闸墩墩中心轴轴断面上上的降温温拉应力力的估算算公式如如下：x=KECT式中：x闸墩墩中心轴轴断面上上的降温温拉应力力，MPa；闸墩混混凝土的的线膨胀胀系数，取110-5/；EC闸墩墩混凝土土的弹性性模量，MPa；K约束系系数，与与闸墩宽宽高比L/H和EC/Ef值有关关，Ef为地基基的弹性性模量；T计算算时的降降温值，。本工程中，约约束系数数K=00.199，施工工初期的的EC=1.661004MPPa，温差T=228，计算算得：x=0.1

9、91110-551.6110428=0.885MPPa在混凝土的的施工养养护的初初始阶段段，其强强度值较较低，不不具有相相应的抗抗拉强度度能力。在在浇筑后后的35d混凝土土内部温温升达到到最大，此此时段拆拆模后，如如遇到不不利的环环境温度度，养护护期没有有按制度度养护，按按计算所所得的混混凝土的的拉应力力值，混混凝土出出现温度度裂缝是是必然的的。如果闸墩混混凝土的的温度应应力超过过其允许许拉应力力，单纯纯的借助助钢筋防防止裂缝缝是很困困难的。类类似工程程实测资资料表明明，混凝凝土未开开裂前，钢钢筋应力力很小，只只有在开开裂以后后钢筋应应力才显显著增加加，它只只能发挥挥限制裂裂缝宽度度的作用用，

10、温度度钢筋在在控制温温度裂缝缝的作用用中，只只能被动动防御，因因此只有有考虑合合适的结结构体形形，施工工时采取取措施低低温浇筑筑，加强强养护，减减少降温温幅度，降降低混凝凝土的温温度应力力，才能能有效地地减少或或避免裂裂缝现象象的产生生。2.3 底底板约束束混凝土产生生温度应应力，只只有在其其受到约约束的情情况下，才才会诱发发拉伸应应力，当当超过其其抗拉强强度时产产生裂缝缝。闸墩墩混凝土土在温度度应力与与收缩应应力的共共同作用用下，闸闸墩混凝凝土发生生变形，由由于受到到闸底板板的约束束，无法法自由变变形，导导致在闸闸墩的最最薄弱处处的混凝凝土产生生有规则则的裂缝缝。在本本工程中中，底板板对闸墩

11、墩的约束束作用是是无法解解除的，只只有加强强施工控控制，尽尽量降低低混凝土土的温度度应力，控控制其产产生的拉拉伸应力力不超过过混凝土土的抗拉拉强度以以避免裂裂缝的产产生。3.闸墩裂裂缝的预预防和控控制从闸墩裂缝缝的原因因分析，预预防和控控制裂缝缝主要从从混凝土土的原材材料、配配合比、施施工时的的温度控控制以及及养护等等诸方面面采取措措施。3.1 确确定最优优配合比比根据混凝土土拌和物物各组料料的情况况，通过过试验确确定最优优配合比比。调整整粉煤灰灰掺量到到20%，水胶胶比为0.550，控制制水泥用用量和用用水量；通过对对混凝土土拌和物物的强度度和和易易性等进进行试验验，优化化后的配配合比如如表

12、1。表1 闸墩墩C25混凝土土优化的的配合比比成果3.2 施施工过程程控制3.2.11 原材料料的质量量控制混凝土工程程所用的的水泥、粉粉煤灰、砂砂石骨料料、水等等必须选选用符合合质量要要求的原原材料，施施工时按按制度抽抽检，根根据气候候和材料料情况的的变化，及及时调整整配合比比。3.2.22 混凝土土施工控控制从控制混凝凝土拌和和料的出出机口温温度和入入仓温度度入手，做做好原材材料的温温控工作作。在砂砂石料堆堆顶上搭搭设遮阳阳棚，设设置喷雾雾装置，同同时，砂砂石料堆堆高必须须保持大大于6m高度，取取料时从从料堆底底部取料料；控制制散装水水泥和粉粉煤灰的的进罐温温度，如如超过允允许温度度或外界

13、界气温偏偏高时，要要求在阴阴凉处静静置1d后才能能使用；拌和用用水箱加加装隔热热岩棉保保温隔热热，夏季季温度过过高时，水水箱中加加冰屑降降温再拌拌和混凝凝土。夏夏季施工工时，混混凝土运运输汽车车加装防防晒棚，避避免阳光光直射，减减少运输输过程中中温度的的升高。混凝土浇筑筑时根据据具体气气候条件件，适时时调整浇浇筑时间间，把浇浇筑工序序尽量安安排到气气温较低低的时段段或夜间间进行，以以降低混混凝土的的内部温温度。混混凝土浇浇筑时要要求分层层浇筑，分分层厚度度不超过过40ccm，保证证振捣密密实，同同时减少少混凝土土浇筑面面的间歇歇时间。3.3 做做好温度度观测，加加强养护护工作不同的季节节时段，

14、在在闸墩结结构的相相关部位位埋设温温度观测测仪器，对对浇筑后后的混凝凝土内外外的温度度进行测测量记录录，为养养护期间间的控制制提供理理论依据据。浇筑完成拆拆模后，立立即在外外表面涂涂刷薄膜膜养护剂剂，然后后在整个个墩面将将麻袋片片串在一一起覆盖盖，麻袋袋上始终终洒水保保持湿润润。洒水水养护时时间可根根据观测测的温度度进行调调整。3.4 增增加温度度构造钢钢筋在闸墩结构构的温度度和收缩缩应力较较大区域域以及施施工缝等等薄弱处处增配构构造钢筋筋。采取上述措措施后，较较好地解解决了闸闸墩混凝凝土施工工过程中中不同阶阶段的温温度控制制问题，基基本消除除了闸墩墩的裂缝缝现象，闸闸墩混凝凝土的强强度及其其他性能能均满足足设计要要求。4.结语综上所述，闸闸墩混凝凝土裂缝缝产生的的原因是是复杂的的，涉及及到工程程方方面面面，包包