浅谈节制闸闸墩裂缝成因分析与防治措施

陆身明 戴建国

【摘要】：节制闸就是调节上游水位，控制下泄流量的水闸，研究节制闸闸墩裂缝的原因,通常是因为墩体内外温度不一样、混凝土的收缩、自生体积形变和外部作用引起的,且每样原因均有一定程度的影响力.对于上述原因和影响因素,从材料、温度控制、施工方法和工艺以及养护等方面下点功夫,来实现避免和掌控裂缝的成效。

【关键词】：节制闸闸墩裂缝防治

中图分类号： TV66文献标识码： A

【正文】：

前言：

节制闸是中原大地见得很多的水工建筑物,闸墩位置好出现裂缝,很久以来干扰着工程界,从来没有获得的解决.闸墩裂缝的产生给节制闸工程造成了多方面不一样程度的干扰,也日益得到学术界的关注.在文献资料的前提下,下面对这一问题的成因和防治手段展开了概括性的研究和评价。

一 工程现状

节制闸通常由底板和闸墩构成,外形大体式倒T字形“墙板”式水工混凝土结构.闸墩最下边受闸底板作用,上部能够任意伸缩.闸墩裂缝大约竖直向,两端小,中间大,外形大体为枣核形。

闸墩裂缝的产生,务必将对其整体性、安全性产生一定的影响.另外因为混凝土开裂后会出现碳化等化学反应,干扰其耐久性.当做水工建筑物,其抗渗性也将得到一定的影响,因此将引起溶蚀破坏作用.至于边墩,偶尔将出现经由裂缝而出现渗透变形的状况.裂缝产生后再修补,又加大了工程的维修成本.还有,产生裂缝还干扰了建筑物的外观,给大家带来视觉上的不好效果和心理上的不稳定感。

二 研究现状

现在在处理混凝土结构裂缝问题,通常是可以出现裂缝,而对其宽度进行必要的约束,不一样国家和地区对不样使用条件和规定下的混凝土建筑物的裂缝宽度有不一样的控制准则.我国相关规范规定裂缝宽范围为0.2~0.3mm,美国有关规范规定为0.108mm,法国有关规范为0.27mm,加拿大有关规范是0.064mm。

还有,王铁梦教授在对待裂缝一事上给出“抗”和“放”的两种手段.形变导致的约束作用力先要求结构所处的环境可以给结构以形变的机会，即变形获得满足,就不会出现约束作用力。

现在通常认为,混凝土建筑物产生裂缝是不会的或是不易的.避免裂缝产生,在材料、设计、施工、运行和维护等方面都有相关的分析,然而还不太完善或效果不是相当显著.在水工结构工程中,由于水的原因,以“抗”为主,力求工程每个部位均不出现裂缝。

三 成因机理

为了进一步地控制裂缝与采纳很好的措施对裂缝来预防,务必对裂缝出现的机理作出全面的分析.大规模的工程试验说明,闸墩裂缝的出现大多与墩体内外温差、混凝土的干缩、自生体积形变、外部约束等相关,一般是多元速综合作用造成的.

3.1 墩体内外温差

水泥水化出现大量的水化热,在1~3d内能够散出热量的一半,或者更多,在混凝土实现最高温度后，由于热量的散发在一次降温,直到与周围温度一样。

闸墩当作大体积混凝土,热量传递的同时一点也不难在里面积存,造成里面温度大于表面温度,内面产生峰值温度.升温时期完毕后,是散热阶段.内外混凝土散热条件不同,外部混凝土和外界环境接触,散热条件好,热量容易散发,内部混凝土散热条件差,于是在降温阶段又造成了外部混凝土温度低于内部混凝土温度.如此一来在升温与降温时期都让闸墩内外混凝土生成了一个方向的温度梯度,引起了它的形变的不同.里面膨胀得到外面的约束,或外部收缩得到里面制约,所以在外面混凝土中出现了拉应力.

混凝土水化造成的温度影响,运行期环境温度变化也会起到一定的作用.尤其是面对寒潮袭击、表面温降非常大时,裂缝发展非常厉害.从上述可知,作用内外温差的大多数原因有混凝土水泥用量、水泥种类、模板温度和周围温度等。

3.2 混凝土的收缩

里面的水分,少部分满足了水泥水化的标准,少量泌出丧失,大量水分是在浇捣结束后逐渐蒸发掉的.因为水泥逐渐变硬,混凝土中的水分在尚未饱和气体中逐渐消失,导致混凝土体积有所减小、形状有所变化,这种状况就是干缩.因为混凝土的水分的丧失和含水分含量的不平均分布,出现湿度变化梯度.其水分逐渐减少一直是从外向内.表面混凝土的水分消失程度和速度一直是大于内面,表面混凝土干缩的程度就越大,其形状变化将得到内面混凝土的约束,在表面混凝土中也出现拉应力,让表面混凝土的拉应力变大,出现干缩裂缝.然而干缩通常仅出现在表面,对大块混凝土来说,收缩扩散有6 cm深要1个月左右,所以收缩缩裂缝也仅是表层裂缝或开展深度稍微有点小。混凝土的配合比和构成是干扰收缩的最常见的因素.一般情况下广泛运用水泥,水灰比不小,所以干缩将很大.骨料密度合适,级配量,弹性模量合理,骨料粒径大,可以使低混凝土的收缩.另外,混凝土的养护对收缩还具有一定程度的作用。

3.3 自生体积形变

混凝土就是让无水分消失,它每个构成部分的化学反应也会产生自生体积发生形状改变.在底板应力作用范围内,膨胀型自生体积出现变化将出现预压应力,有助于避免裂风出现;干缩型自生体积出现变化对有防裂没有任何帮助.一般混凝土的自生体积变化大多是收缩型的.它也是因为水分的转移而导致的.然而不是向外逐渐损失,而是因为水泥水化时应用水分引起凝胶孔的液面降低,出现弯月面,水泥石供水短缺,生成自干燥的功效,让混凝土体对于湿度减小,体积变小.混凝土的自生收缩通常在尚未拆模时完工,虽然其量值小,然而一旦同别的收缩加在一块,将让表层拉应力边大.如节制闸闸墩此类的断面尺寸还不足够大,然而属于务必排除水化热难题的大体积混凝土结构,一定想到自生干缩参与温度干缩等叠加的作用.干扰混凝土自生体积收缩的原因一般是材料的化学和物理性质.水灰比的浮动对自发干缩的作用和对干缩的作用恰恰相反.在水灰比多于0.5时,它的自生收缩与干缩比较是可以忽落的.而在水灰比少于0.35时,自生收缩与干缩的影响差别不大,一定要考虑。

四 防止和控制措施

混凝土在多种不样条件下的开裂有着很多因素,并且一般是多因素影响的结果.当得知每种因素及影响机理后,就能够采取措施,将死或避免混凝土出现开裂.。

1 材 料

混凝土材料的科学选择是避免并控制裂缝的关键条件.为了减小水化热,能选用中热硅酸盐水泥和低热矿渣硅酸盐水泥.降低水泥用量,可使水化热变小,使混凝土的拉应力大大变小.掺入粉煤灰的百分数就是温度和水化热降低的百分数.缓凝剂可减慢混凝土放热的速率,有利于热量消散.减水剂可在水灰比不变时减少水和水泥用量,降低水化热.膨胀剂能够补偿混凝土的自生收缩,产生一定的预压应力,抵消结构由于收缩产生的拉应力.值得关注的是,膨胀剂当应用在闸墩最下边有外部作用力的地方,关注每个地方混凝土膨胀变形的适应性,防止里面膨胀比表面膨胀大的状况出现.还有,尤其注意混凝土科学配合比的设置.

2 温度约束

首先做的要降低混凝土的入仓温度,让新拌混凝土的温度被约束在6度上下.在高温期搅拌时,能够加入冰片替换一些水对混凝土冷却.浇筑时最好在春天与秋天,避免在夏天午间过热时和冬天做.对运输混凝土的工具作出遮阳和降温;在这要减小里外温差,里层温度上升和外面温度减小共同作用会让温度梯度有所增加.需要的话,在混凝土内部设置冷却水管,用地下水于人工冷却水进行人工导热,降低混凝土的内部温度.但是,对于表层混凝土需进行隔热处理,来协调表层温度减小的速度,使内外温差有所减小.

3 施工方法与技术

为了增大混凝土的运输效率,现在多选用泵送混凝土.因为泵送混凝土需要流动性大,大量运用水泥,水灰比不小,粗骨料粒径不大,水化热温升高,不难出现收缩裂缝.因此当浇筑闸墩混凝土时,为了避免裂缝出现,最好不用泵送混凝土.由于泵送混凝土施工速度快,能顾用于受作用力很小的闸墩上边,而最下边选用常态混凝土。

【结语】:

综上所述,因为混凝土裂缝的成因非常复杂,可能是一个原因引起的,也有可能是多个原因一起作用的后果,另外水闸工程的关键性,所以,大家务必科学研究水闸闸墩裂缝的出现的原因,从而引用有关的防治策略,如此方能快速解决存在的安全问题,方可以保证水闸的正常运行,方可以发挥其应用的功效。

【参考文献】：[1]古丽巴哈尔·阿热甫.水闸闸墩细微裂缝成因及防治措施[J].新疆水利. 2009(01)

[2]李敬昌.宝鸡峡渠首Ⅱ坝段闸墩裂缝分析与处理[J].陕西水力发电.2000(02)

[3]胡贵华.水闸闸墩混凝土裂缝的成因与预防措施[J].山东电力高等专科学校学报. 2006(03)