变电站混凝土构件裂缝原因分析及措施

2011-10-08胡耀刚

中国新技术新产品 2011年24期

胡耀刚

（四川省电力公司眉山公司，四川眉山 620010）

引言

在建筑工程施工中，混凝土裂缝的发生是一个极其复杂的问题。常导致钢筋混凝土构件裂缝产生的原因是多方面的，由于钢筋混凝土结构受各种条件的影响会导致裂缝的进一步发展。因此，只有对混凝土设计、施工、材料、养护等方面加以有效控制，才能有效的防止和减少裂缝的发生，从而保证结构的安全性和耐久性。

1.钢筋混凝土构件裂缝的原因分析

钢筋混凝土结构物裂缝产生的因素很多,下面就一般混凝土构件裂缝的成因进行分析：

1.1.设计方面

第一：近年来,随着我国经济实力的提高和建设的需要,变电站的改造工程也越来越多。由于钢筋混凝土的热胀冷缩,在温度产生的应力作用下,要保证超长的结构不开裂比较困难;第二：设计过程中,设计人员只重视承载力极限状态的设计。对混凝土构件的裂缝抗裂验算不够重视。在实际工程中，正常使用极限状态的设计是非常重要的。设计规范中，要求混凝土构件裂缝的宽度必须满足一定的要求，即

式中Wmax为按荷载效应的标准组合，并考虑长期作用影响计算的最大裂缝宽度;Wlim为最大裂缝宽度限值,按环境类别按表一采用。

第三：设计中由于钢筋两的增多，使钢筋的排布较密,混凝土在浇筑过程中有一定的困难，严重的造成振捣棒都无法插入振捣,为了增大混凝土的坍落度而使用减水剂，对混凝土中粗骨料的用量减少,增加细骨料、水泥和水的用量,这样的混凝土体积稳定性变差抗拉能力减小更容易出现裂缝。另外,混凝土设计强度等级越高(大于C30)使混凝土脆性越大,越容易产生裂缝(见表1)。

表1 结构构件的裂缝控制等级及最大裂缝宽度限值（mm）

1.2 施工方面

混凝土大面积浇筑过程中,对水化热计算不准、现场混凝土降温及保温工作不到位，引起混凝土内部温度过高或内外温差过大，混凝土产生温度裂缝；振捣或播入不当，漏振、过振或振捣棒抽撤过快，都会影响到混凝土的密实性和均匀性，导致裂缝的产生;模板、垫层在浇筑混凝土之前洒水不够，过于干燥，则模板吸水量大，易引起混凝土的塑性收缩，产生裂缝。

1.3.材料方面

目前工程施工中现浇钢筋混凝土普遍采用泵送，其水泥用量、水灰比、坍落度等都比较大，混凝土强度值对水灰比的变化十分敏感，基本上是水和水泥计量变动对强度影响的叠加。因此，水、水泥、外掺混合材料、外加剂溶液的计量偏差，将直接影响混凝土的强度。而采用含泥量较大的粉砂配制的混凝土收缩大，抗拉强度低，容易因塑性收缩而产生裂缝。

1.4 养护不当导致的裂缝温度变化、干燥收缩

混凝土过早养护会影响混凝土的胶结能力。过迟养护，由于受风吹日晒，混凝土板表面游离水面分蒸发过快，水泥缺乏必要的水化水，而产生急剧的体积收缩，此时混凝土早期强度低，不能抵抗这种应力而产生开裂。

2.裂缝控制措施

2.1.设计方面

设计计算时,选择合理的计算模型,适当控制结构的长度或体积;结构长度较长时,合理布置伸缩缝、后浇带,解决混凝土收缩裂缝；选择合理的水泥品种,混凝土强度等级在满足使用要求的前提下,尽量小；适当加强构造配筋,减少温度、收缩应力的影响；加强屋盖的保温隔热措施,如设置架空隔热层、阳光反射涂层或适当加厚保温层,减少顶层结构构件的温度裂缝,采用预应力混凝土,延缓或消除裂缝的出现；适当加强结构的薄弱环节,以提高其抗裂性能；计算中重视裂缝的控制等级。

2.2.施工方面

2.2.1.注意混凝土的早期养护。混凝土的早期养护，主要目的在于保持适宜的温湿条件，以达到两个方面的效果：一方面使混凝土免受不利温、湿度变形的侵袭，防止有害的冷缩和干缩；另一方面使水泥水化作用顺利进行，以期达到设计的强度和抗裂能力。混凝土浇捣成型后，应采取必要的蓄水保温措施，表面覆盖薄膜、湿麻袋等进行养护，以防止由于混凝土内外温差过大而引起的温度裂缝。

2.2.2.做好混凝土浇捣工作。混凝土现场浇捣时，振捣捧要要快插慢拔，根据不同的混凝土坍落度正确掌握振捣时间，避免过振或漏振，应提倡采用二次振捣、二次抹面技术，以排除泌水和气泡。

2.2.3.严格控制板面负筋保护层厚度。现浇板负筋按设计要求都放在板上面，有梁通过或隔断时一般放置在梁钢筋上面或与梁钢筋绑扎在一起。钢筋绑扎施工，必须采取有效的措施固定负筋的位置，确保负筋在混凝土浇筑过程中不移位，不下沉，从而有效控制负筋保护层的厚度，不使板负筋保护层过厚而产生裂缝。。

2.2.4.选择合理的施工方案。良好的施工方案与预防、控制裂缝有很大的关系。施工方案主要应确定一次浇筑量、施工缝间距、位置及构造、浇筑时间等。一次浇筑长度由垂直施工缝分割,最好是设置在变截面处或承受拉、剪、弯应力较小的部位。除控制一次浇筑厚度外,分层位置即水平施工缝留设位置也应加以注意,一般来说,因尽量留在变截面处,或远离受拉钢筋部位而设在混凝土的受压区。确定浇筑时间的原则应尽量避开炎热天气和昼夜温差大的日子。如果必须在夏季施工,则应采取材料降温措施来控制混凝土入模温度。

2.2.5.主体结构施工周期不宜过快,应保证合理工期,并在施工过程中控制施工荷载的堆放。

2.3.材料方面

2.3.1.加强原材料管理，混凝土材料的变异将影响混凝土强度。因此收料人员应严把质量关，不允许不合格品进场，另外与原材料不符应及时汇报，采取相应措施，以保证混凝土质量。

2.3.2.选用收缩量较小的水泥。采用中低热水泥和粉煤灰水泥，降低水泥用量的办法，如选用干缩值较小早期强度较高的硅酸盐或普通硅酸盐水泥，可有效减少混凝土收缩引起的裂缝。

2.3.3.混凝土的干缩受水灰比的影响较大，水灰比越大,干缩越大，因此在混凝土配合比设计中应尽量控制好水灰比的选用。

2.3.4.严格控制混凝土搅拌和施工中的配合比，混凝土的用水量绝对不能大于配合比设计所给定的用水量。

2.3.5.骨料品种。骨料中石英、石灰岩、白云岩、花岗岩、长石等吸水率较小、收缩性较低；而砂岩、板岩、角闪岩等吸水率较大、收缩性较高。另外骨料粒径大收缩小，含水量大收缩越大。

2.3.6.合理使用减水防裂剂。水泥用量也是混凝土收缩率的重要因素，掺加减水防裂剂的混凝土可有效的提高的混凝土抗拉强度，大幅提高混凝土的抗裂性能。

3.裂缝的处理

(1)配筋法。配筋法即先凿开开裂部分的混凝土,再配筋重新浇筑混凝土。如在梁腰加设2根16腰筋,以抵抗在梁中产生的收缩拉应力,效果显著，这一有效措施在新版的混凝土结构设计规范中得以验证。

(2)充填法。当裂缝较宽时(>0.3mm),采用树脂或无机类材料填充裂缝.即沿裂缝将混凝土表面凿成V或U字形槽,然后填入1:2.5树脂砂浆类的充填材料。充填沟槽外形有V形及U形两种,如U形难于开凿,可使用V形槽,V形槽用于填充树脂砂浆,若充填普通砂浆,V形槽易使砂浆剥离脱落,故此时最好凿成U形槽。开U形槽时,首先用混凝土切割机沿裂缝开出两条沟,然后再剔除中间部分的混凝土。填充施工时,先用钢丝刷清除槽中残渣碎片,必要时还应涂以底层结合料,然后再填充填材料,待充填材料充分硬化后再用砂轮或抛光机将表面磨光。

(3)注入法。将修补材料注入混凝土内部的一种修补方法。一般常用低粘度环氧树脂作注入材料。首先沿需要修补的裂缝安设注入用管,裂缝的其他部位可用V形槽充填法、表面薄膜法或粘胶带法等密封,以防注入材料漏掉,然后用电动泵、手动或脚踏泵注入树脂。注入树脂前,先要送气以清扫裂缝并进行注入检验,再慢慢地注入树脂。此时,注入速度不能过快,以免堵塞或因所加压力过大导致裂缝继续扩大。

(4)钢锚栓法。钢锚栓法是将如骑马钉的钢锚栓锚于裂缝两边,类似于缝合裂缝的方法,此法多兼作补强之用。锚引用电锤开孔,用水泥砂浆、树脂砂浆等锚固。