头屯河水库除险加固工程施工中混凝土裂缝成因及处理

2011-02-15刘新秀

中国水利 2011年4期

关键词：除险裂缝混凝土

刘新秀

（新疆维吾尔自治区水利厅头屯河流域管理处，831100，昌吉）

头屯河水库除险加固工程施工中混凝土裂缝成因及处理

刘新秀

（新疆维吾尔自治区水利厅头屯河流域管理处，831100，昌吉）

水库；除险加固；混凝土；裂缝；处理；工艺

新疆维吾尔自治区头屯河水库除险加固工程包括大坝、放水涵洞、泄水隧洞、溢洪道等加固，大坝坝石重新拆除重建，大量混凝土建筑物新建或拆除重建，在除险加固工程建设中以混凝土结构占主导。由于内外因素的作用，混凝土结构不可避免地存在裂缝，而裂缝是造成混凝土结构物承载能力、耐久性及防水性降低的主要原因。尽管在施工中采取各种措施，但裂缝仍然时有出现，究其原因，主要是施工材料配合比不合理和施工过程管理不足造成的。

一、头屯河水库除险加固中混凝土裂缝产生原因分析

1.混凝土裂缝产生的成因

由于混凝土施工和本身变形等问题的存在，硬化成型的混凝土中出现了众多的微孔隙、气穴和微裂缝，这些初始缺陷使混凝土呈现出一些非均质的特性。微裂缝通常是一种无害裂缝，对混凝土的承重、防渗及其他一些使用功能不产生危害。但是在混凝土受到荷载、温差等作用之后，微裂缝就会不断扩展和连通，最终形成肉眼可见的宏观裂缝，也就是常说的混凝土裂缝。混凝土裂缝一般有3种状态：静止裂缝、活动裂缝和正在发展的裂缝。

混凝土裂缝产生的原因很多，概括起来，一种是变形引起的裂缝，如温度变化、收缩、膨胀、不均匀沉陷等原因引起的裂缝；另一种是外载作用、养护不当、化学作用引起的裂缝等。

2.混凝土裂缝产生的物理因素

（1）混凝土的收缩徐变

混凝土在硬化过程中，经过水分蒸发，体积逐渐缩小。当混凝土收缩引起现浇板的约束应力超过一定程度时，必然引起现浇板的开裂，应压力相对集中的地方通常是开裂的部位。收缩和徐变是混凝土重要的物理力学性能，它们对混凝土及钢筋混凝土结构的承载能力、应力状态、变形性能和裂缝控制等都有很大影响。混凝土收缩与徐变也是评价混凝土耐久性的一个重要指标，混凝土收缩引起的应力，不仅可以使混凝土结构产生变形、裂缝，而且还能使混凝土内部产生微裂缝。

（2）混合材料

混合材料的种类、掺量及比表面积的大小是影响水泥干缩性的主要因素。粉煤灰的比表面积最小，混凝土干燥收缩随粉煤灰掺量的增加而减小。实验证明，掺与不掺粉煤灰对混凝土的裂缝影响不大。但在实际施工中若不能严格控制混合比，也会导致裂缝。

（3）外加剂的种类和掺量

掺用化学外加剂会使混凝土收缩有不同程度的增大。掺用减水剂可改善混凝土的和易性，增大坍落度，提高强度或节约水泥。掺用减水剂的混凝土收缩值略大于不掺用减水剂的混凝土。

（4）力学形变裂缝

楼板的弹性变形及支座处负筋下沉均会产生裂缝。施工中混凝土未达到规定强度，或过早拆模，或在混凝土未到终凝时间就加荷载等，这些因素都可直接造成混凝土楼板弹性变形，导致出现混凝土裂缝。施工中因不注意钢筋的保护，各工种交叉作业，施工人员众多，楼板钢筋弯曲变形、下沉，由此导致裂缝产生。

3.混凝土裂缝产生的外部因素

（1）混凝土在制备与浇筑过程中产生裂缝

①在制备泵送混凝土时，为满足泵送条件需要增加水泥和水的用量，由此易产生局部粗骨料少、砂浆多的现象，混凝土脱水干缩时，就会产生表面裂缝。②外加剂拌和不均匀导致外加剂损失较大，不能充分发挥作用。③混凝土搅拌时间不足，骨料分布不合理，收缩不均匀。④骨料及拌和水温度偏高，使得浇筑温度过高。⑤搅拌及运输时间过长，混凝土拌和物出现离析、泌水和沉陷。⑥浇筑不连贯，顺序不合理，出现施工“冷缝”或施工缝处理不当。⑦浇筑速度过快，捣固不足或过度振捣使混凝土产生离析和泌水，在表面形成水泥含量较多的砂浆层。⑧混凝土终凝前钢筋被扰动。⑨混凝土浇筑过程中，未能很好地保护楼板负筋，使截面有效高度减小。⑩混凝土保护层过薄或保护层处集料过少。

（2）混凝土养护初期受冻产生裂缝

混凝土终凝初期，施工机具和材料集中，或过早进行下道工序施工，造成混凝土养护不当。主要有：①过早养护，会影响混凝土的胶结能力。②过迟养护，混凝土板表面产生急剧的体积收缩。③后期养护不够，使混凝土碳化加剧，施工荷载和震动将使其产生裂缝。

（3）后浇带施工不当产生裂缝

有些单位在后浇带施工中不完全按设计要求进行，例如施工未留企口缝、板的后浇带不支模板、疏松混凝土未彻底凿除等，这都可能造成板面出现裂缝。

（4）暗埋管线导致产生裂缝

由于暗埋管线过多，使钢筋混凝土的黏结度降低，从而造成现浇楼板在混凝土成型后应力不均，呈现一些细小的不规则裂缝。