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浅谈水利工程施工中砼裂缝产生的原因及防治措施

发布日期:2020-03-09 21:09:04来源:土木工程网责任编辑:土木龙


导读:
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水利施工中,砼产生裂缝的原因会有很多种。一旦出现裂缝,水利工程的适用性和耐久性都会受到一定程度的影响,所以应该特别注意。文章重点分析了砼裂缝产生的原因,并对其防治措施进行了探讨,希望能够对水利工程工作
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摘要:水利施工中,砼产生裂缝的原因会有很多种。一旦出现裂缝,水利工程的适用性和耐久性都会受到一定程度的影响,所以应该特别注意。文章重点分析了砼裂缝产生的原因,并对其防治措施进行了探讨,希望能够对水利工程工作提供帮助。

关键词:水利工程施工; 砼; 裂缝; 原因; 防治措施; 

  1 砼的内部结构组织存在的问题

  砼的结构组织包括水泥浆体、粗细骨料及孔隙,有三个层次分别是:宏观级是连续的、均质的、相同性质的;亚微观级是连续的、但不均匀,性质不同的;微观级是不连续的、不均匀的,由原子和分子的不连续质点。就现阶段而言,人们对亚微观级的分析和研究的投入力度是最大的,以此来研究砼结构。复杂性是砼结构的“天性”,很多问题会在形成中产生,多项实验已经充分证实了这一点。就算是浇筑良好的砼,也会有先天不足---存在大量微裂缝。出现这种情况的原因:
1.1 干缩微裂缝
(1)砼的泌水作用。砼内部水分会受到振捣不密实的影响而阻止其溢出,水囊就会比较多的在骨料四周出现,待到砼干燥后,就形成了微裂缝,出现的部位集中在水泥浆和骨料的结合处,俗称“结合缝”.(2)水泥浆的收缩。水泥浆在硬化中,砼的塑性收缩就在水分的蒸发下得以出现,砂浆的收缩受到粗骨料的影响,结合面就会进行微裂缝。越来越多的水分蒸发,使孔隙水中的毛细管表面张力发生变化,裂缝也会在毛细管收缩的情况下出现。(3)水分的溢出。水分的变化是导致砼干缩的罪魁祸首,水硬化的过程中,实际上也是膨胀逐步发酵的阶段,水分会慢慢蒸发掉,进而使水泥石中的凝胶体越来越干燥,直到收缩、裂缝的最终形成,干缩程度如何在很大程度上受到砼用水量大小的影响,其水灰比越大,干缩率越大。除此之外,砼裂缝还受到水泥的品种、细度、砼的收热过程、掺和料的影响。

1.2 温度
热量会在砼的凝结硬化中出现,砼的内部温度也会有所上升。
一般而言 500mm 的墙体,进行浇筑后的两到三天内,砼内部温度会呈现出一个抛物线式变化,即达到最高时渐渐滑落,时间上可能需要 10 天左右。温度升高的阶段,砼弹性的模量在一个较低的水平上,温度应力不大;而下降阶段,弹性模量就会有较为明显的变化,那就是变大,拉应力也在这种情况下变得大了起来,内外温差持续的扩大,促进了裂缝的形成。同时另一种情况也会促进裂缝的出现---因外部的温度不断上升,水分蒸发快而来。砼中水泥量、水泥类型、强度、厚度、模板材质、入模时的材料和大气温度都是影响砼温度的重要因素。
综上所述,能够产生砼的微裂缝的原因是多方面的,有的是由一种原因引起的,还有的是多种原因综合作用而来,有的叠加会使裂缝的情况严重,有的会减轻。砼中骨料颗粒的形状、方位不是恒定的,是一个变化的过程,随机性比较强,受到多种因素的共同作用,砼内部的微裂缝形状、方位也存在一定的随机性,反映着砼力学性能的强度、弹性模量和泊松比等材料指标,基本都是一个统计值。微裂缝处于亚微观结构中,倘若不曾出现宏观裂缝,不会对砼的使用产生实质的影响,所以宏观裂缝就会因为对人们的视觉感受造成破坏而受到关注。

  2 砼产生宏观裂缝的因素

  2.1 收缩
收缩是助推裂缝很重要的一个方面,产生的原因也各种各样,干缩是其中的一种。由于各方面因素的作用,处于外部的砼干缩的速度自然要快于内部,面积上也会比内部大,这样就形成了内外体积上的不均匀,砼表面就会受到很大的拉力作用。而砼的抗拉能力是比较弱的,硬化阶段更是降到最低。拉力过大时,砼就开裂。
2.2 温度
热胀冷缩是很多材料都会具有的一种性质,砼也不例外。水化热会在砼初凝时形成,自此砼的温度不断提高,这样降温时就极容易收缩,收缩到一定程度后,比如砼内外温度的差距比较大时,尤其是气温突然下降,砼内部就会产生膨胀,而外部却是收缩的状态,砼就会开裂。鉴于这种情况,为了最大限度的减少其发生的几率,一般将大体积砼的浇筑放在夜晚,有的水利工程为了防止砼内外温差大的情况,在浇筑砼重力坝时会采用循环水、分块浇筑等多种方式。
2.3 约束
砼内外体积变化被约束时就可能产生裂缝。比如砼墙体表面收缩受到内部或其他面的约束就很有可能产生裂缝。
2.4 其他
钢筋与砼的粘结力的大小也是促成砼裂缝不可忽视的一个重要方面。表面有螺纹的钢筋与砼的粘结力较大,进而使得其具有更加明显的抗裂性。钢筋会发生锈蚀主要是因为构件在不利环境的作用下,此时也会产生开裂。

  3 防止砼裂缝的措施

  3.1 设计上采取措施
要想有效的避免砼裂缝情况的发生,在设计时就要将各种问题做一个预测,要重视砼在硬化中由于温湿度的影响所带来的收缩,避免收缩时的约束。还要考虑到邻近构件在砼收缩的影响下出现的约束力。结构和截面形状也要恰当的挑选,应力最为密集的位置主要在尺寸变换大的洞口、转角,所以也是重点应该把握和控制的。
针对砼的变形,一定量的抑制性会在钢筋中产生,钢筋表面与砼间的粘结力是主要的实现方式,两者之间成正比例的关系,不可忽视钢筋抗裂的作用。直径小、间距较密的的钢筋是比较好的材料,选择上应该注意。
3.2 使用较小的水灰比
砼的水灰比、收缩率和开裂的风险彼此之间是呈正比例的关系。所以适当的将用水量降低可以有效的避免裂缝的产生。至于大体积砼构件,水灰比小的碾压砼是最佳的选择对象。
3.3 控制水泥用量
在水灰比恒定的状态下,水泥含量和砼的干缩率是正相关的关系,这主要是由于水泥浆的干缩促成了砼的干缩,水泥浆越少,骨料对干缩的抑制作用越明显。如果将用水量和水泥量同时减少,更加有利于砼的抗裂性。
3.4 加强养护
砼的开裂也会受到养护不良的影响,砼的品质也会随之下降。所以砼的养护工作在一定程度上说是必须的也是必要的,养护的方法还必须科学合理,充分水化水泥,当水泥石中的晶体增多胶体减少,干缩也会相应减少。将养护时间适当的延长也有比较明显的效果。
3.5 关注温度变化  
夏季时室内外温度比较高,砂石料进入搅拌机的温度应特别注意,不宜过高,可以采取一定的方法降温,遮阳和淋水等方式都可以作为应急预案。冬季的温度比较低,需要覆盖上必要的遮挡物,砼达到一定强度时再取下,这样做是为了大量的减少裂缝。
3.6 其他措施
在选择水泥的类型时,干缩小的是理想的对象,可以适当的添加一些外加剂以便减少砼的收缩,加入纤维材料也会收到很好的效果。

  4 结束语

  通过文章的分析,使我们了解到现阶段水利工程施工中砼裂缝产生原因是比较复杂的,也是比较难以把握的,要做到百分百的将其完全预防是很难的,我们能做到的是尽最大能力来减少其出现的几率,这就需要相关施工人员工作是要细致、认真,发现问题及时加以处理。但我们有理由相信,随着科学技术的不断发展,在不远的将来砼裂缝会得到充分的解决,水利工程建设会更加完善。

  参考文献:
[1]朱永忠。船闸大体积砼裂缝防治技术措施[J].交通科技,2003(5)。
[2]方广友,高建华。高立山。浅析水利工程施工中生态工程的环境措施问题[J].大众科技,2005(5)。
[3]葛海龙,朱伟国。综论水利工程施工质量问题及质量控制措施[J].科技创新导报,2008(17)。

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