水工结构大体积混凝土裂缝成因及控制处理
摘要:随着经济的发展,我国的水利工程建设取得了突出的成绩,在当今水工结构建筑中,混凝土成为主要的建筑材料,混凝土有着良好的耐火性能、取材广泛、不易风化、抗压强度高,并且养护费非常低,因为这些优点,在水工结构的建筑中常常使用混凝土。但是,经过长期使用混凝土,很多混凝土存在的问题逐渐被暴露出来,最明显的就是裂缝问题,混凝土裂缝不但影响建筑物的美观,同时也带来了极大地安全隐患,因此要加强研究水工结构大体积混凝土裂缝产生的原因,探索出混凝土控制及处理的对策。
关键词:水工结构;大体积混凝土裂缝;成因与控制
前言:在水工结构的建筑中,普遍存在混凝土建筑开裂的现象,一些简单的裂缝影响建筑的美观,但是大体积的混凝土裂缝会严重影响建筑物的性能与耐久性,从而影响建筑物的使用,甚至带来巨大的安全隐患。因此,很多国家都非常重视混凝土裂缝的研究,投入了大量的资金解决混凝土开裂的问题,这对水工结构建筑工程的管理与决策都着重要的意义与价值。
一、水工结构混凝土裂缝类型
分析和研究混凝土裂缝的成因要先了解混凝土裂缝的类型,在水工结构建筑中,有多种混凝土裂缝类型,包含宏观、细观、微观裂缝,正确的判断出裂缝的类型,能够更全面地分析出裂缝的成因,从而制定出最科学合理的控制措施。
第一,根据裂缝产生原因有几种裂缝类型,如:承载受力而产生的裂缝、因为温度而产生的裂缝、因为收缩而产生的裂缝、因为强迫位移而产生的裂缝,因为结构构造而产生的裂缝,因为施工而产生的裂缝,因为预应力而产生的裂缝,因为耐久性而产生的裂缝,还存在一种偶然作用产生裂缝。第二,根据裂缝形成时间有早期、中期、后期裂缝。早期裂缝时混凝土还没有达到设计的强度就形成了裂缝,一般在建筑一个月左右时间;中期裂缝时混凝土已经具备了足够的强度,可能因为设计以及施工等原因形成了裂缝;后期裂缝的形成大多是因为外界因素对混凝土进行侵蚀。第三,裂缝的性质有死缝、稳定缝、不稳定缝。死缝具有稳定的长度与宽度,不在发展,而稳定缝随着季节发生周期变化,不稳定缝会因为外界的变化而长度与宽度随时变化。第四。根据危害程度裂缝有轻度、重度、危害性之分,轻度裂缝对水工结构稳定与强度影响比较下,重度裂缝会降低水工结构的稳定性与强度,危害性裂缝能够极大的降低结构的耐久度与强度,会对结构造成极大的破坏。
二、水工结构大体积混凝土裂缝的成因
在水工结构的建筑中,混凝土裂缝有很多比较复杂的原因,而这些因素又彼此影响,导致裂缝的类型不断发生变化。混凝土大体积裂缝主要原因是施工造成的,其次是材料存在的问题,最后是环境预计受力荷载等因素的影响。
(一)混凝土原因
混凝土有个重要的特性就是收缩,很多混凝土裂缝都是因为混凝土的收缩导致变形形成的。混凝土的水泥类型、水灰比、水泥细度、以及骨料性质都会影响混凝土收缩,因为收缩会影响混凝土的硬化,在大体积的混凝土中,早期收缩形式主要是冷缩,长期收缩形式主要是干燥收缩,其他的收缩形式比较少。另外,水泥的水化热会造成混凝土裂缝,在大体积混凝土中,水泥会在水化中产生大量的热,大体积的混凝土结构比较大,又无法有效的排出去,所以会把热了聚集到混凝土的内部。在混凝土浇注时,弹性的模量比较低,水化热导致温度升高,但是对体积的变形没有过大的约束,所以温度的应力比价小,会小于混凝土承受的拉应力。但是混凝土增长的龄期导致弹性模量不断的提升,那么会加混凝土降温收缩约束,从而产生很大的拉应力,混凝土抗拉的强度低于拉应力时就会形成温度裂缝。与此同时,混凝土使用的材料是造成裂缝的最大原因,混凝土的开裂大部分是因为混凝土的弹性模量、强度与收缩值不够,这受水泥的使用量水泥种类影响。水泥细读会影响干缩值,如果水泥比较细,那么就会形成较大的表面积,那么混凝土就容易形成裂缝。很多工程中都添加混凝土外加剂,如果养护不当,也会形成裂缝。
(二)施工原因
施工不当会直接造成混凝土产生裂缝,在浇筑混凝土时一般都会有很长的间隔时间制作生产混凝土,这导致很多的水分被蒸发,会造成混凝土的坍落,这样浇筑形成的混凝土会有不规则收缩裂缝形成,从而降低了混凝土强度,另外混凝土的不同配比,也会造成干缩与凝缩裂缝。在建筑的主要结构上,拆模比较早,养护又不足,导致强度不达标。那么混凝土无法支撑荷载,会有裂缝产生。在施工以前,支架的刚度不够,预压不足,那么在浇筑混凝土后支架会不均匀下沉,从而导致混凝土产生裂缝。
养护是造成混凝土裂缝的重要原因之一,在浇筑混凝土后,混凝土表面没有及时的覆盖或者进行潮湿养护,那么水分会非常容易蒸发,从而导致收缩裂缝。一些高性能的混凝土,因为水灰较小,而含有大量的胶凝材料,导致沁水少,密实性好,但是如果没有良好的养护条件与养护方法,那么会造成更严重的干缩情况,从而导致混凝土开裂。
三、水工结构大体积混凝土裂缝控制处理措施
若想有效的控制处理水工结构的大体积混凝土裂缝,需要综合分析裂缝的成因,然后再根据实际情况制定具体有效的措施。
(一)提升混凝土的抗裂缝能力
经过大量的实践研究,利用混凝土体积收缩变形能够有效的起到混凝土防裂的作用,所以在混凝土选用时要确保混凝土具有微膨胀的性能,这样能够补偿温度的收缩变形,从而减少约束应力,这样能够极大的控制混凝土开裂。因此,在施工中要把混凝土的体积收缩变形和拉应力准确的计算出来,在设计时充分考虑影响混凝土的因素,然后科学施工,合理安排供需,加强施工管理,不断的改善和提升混凝土性能,从而来提升混凝土抗裂缝的能力。
(二)降低浇筑温度
在水泥水化中会产生大量的热,所以要降低浇筑时混凝土的温度,减少温升。一般采用的方法有加冰拌和、预冷骨料,在设计混凝土浇筑时,为了减少温度的回升,要组织合理的运输路线,同时控制好运输的时间,安排好施工的工序,尽可能的减少混凝土的暴露时间,要及时的对混凝土进行保养,并且有效的控制混泥土浇筑的温度。
(三)科学安排施工程序
混凝土的施工进度与程序安排合理能够有效的防治混凝土开裂,所以要不断的提升施工管理水平。在浇筑混凝土时要设计好间歇期,并且选在低温的季节进行施工,在约束区避免薄层长间歇的现象出现,要做到连续上升,在区域外也要做到短间歇,分缝区域的混凝土要保证温度的稳定,防治并缝失效的情况发生。要加强对浇筑完混凝土的养护,及时的洒水和覆盖养护,确保表面能够处于湿润状态,要定期对混凝土进行养护,特别是水工结构建筑,要加强养护,保证混凝土能够正常的发展体积膨胀,从而控制混凝土开裂。
结束语:
水工结构大体积混凝土控制处理要从原材料、结构设计、施工工艺与施工条件等多方面进行,要不断的研究和探索混凝土使用环境、养护管理,加强施工管理,从而来提升水工结构中混凝土的性能,正确的处理和控制大体积混凝土的裂缝,全面提升水工结构建筑的安全性与实用性。
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