浅析水利施工中水闸闸墩裂缝产生与预防.doc

1、浅析水利施工中水闸闸墩裂缝产生与预防摘要：水闸是平原地区常见的主要水工建筑物，闸墩部位容易出现裂缝问题。文章通过温度裂缝的产生进行了探讨，分析了温度裂缝产生的主要原因，并且提出了一些相关这些方面的控制措施。 关键词：水闸；水工建筑物；闸墩；裂缝问题；温度裂缝 中图分类号：TV 文献标识码：A 1 裂缝的成因分析 水闸工程，尤其处于严冷地区水闸工程，往往会产生一些裂缝，有的裂缝宽度、深度和长度较大，影响到工程的安全运用，需要进行处理。裂缝产生的原因很多，它与基础条件、工程布置、混凝土配合比、施工方法和混凝土的浇筑质量等因素密切相关，主要有如下原因。 1.1 裂缝是由不均匀沉降引起 水闸混凝土结构

2、地基表面，有起伏高差，甚至不在一个水平面上，如果结构布置和分缝不合理，就会因不均匀沉降而产生裂缝；同样，即使基础在同一平面上，由于地基软弱不均，也会产生不均匀沉陷而导致裂缝产生；另一方面，基础由于受荷不均，即使均匀的地基，也会产生大的不均匀沉陷。某工程地基为细砂，在建成初期因翼墙外填土较高，边荷载大，而翼墙内防渗板和下游消力池、护坦板荷载小而产生较大的不均匀沉降，使防渗板、消力池底板及护坦板产生裂缝。不均匀沉降引起的裂缝，一般为贯穿性的，规律性较强，规模相对较大，危害也相对严重。防渗板、闸室底板产生贯穿性裂缝，破坏了底板的整体性，使渗径减短，会影响到水闸的抗渗稳定问题。 1.2 裂缝是由温度应

3、力引起 温度应力产生裂缝的原因是温度差和基础约束。闸底板在长、宽方向尺寸较大，而厚度较薄，闸墩、边墩和翼墙在长、高方向尺寸较大，而墩厚较薄，均属薄壁混凝土结构，在混凝土内都不能形成一个恒温场，场内温度随外界气温的变化而变，在混凝土浇筑时，人仓温度加水化热使混凝土温度达到最高，建成后在低温季节混凝土温度降至最低，产生大的温度差，致使结构产生的温度应力超过混凝土的允许抗拉应力而开裂。水闸工程施工均是先浇底板，后浇闸墩，在软土上的水闸闸墩混凝土要受到底板的约束；建筑在岩基上的水闸，不仅闸墩受底板的约束，而且底板还要受基岩的约束，在上述情况下如果结构布置不当，温控措施不利就会导致温度裂缝的产生。 1.

4、3 混凝土的干缩裂缝 混凝土在硬化的过程中要吸收水分，要发生失水干缩，一般干缩率为 05o，在混凝土硬化过程中，如果养护不周，在混凝土表面就会产生干缩裂缝，水闸工程混凝土表面产生干缩裂缝比较普遍。干缩裂缝特征是裂缝细小，不贯穿，无规律可循，深度较浅。干缩裂缝在短时间内，不会对混凝土结构造成影响，不会影响工程的安全运用，但常此以往，由于冻融影响，裂缝会日益发展，天长日久会对混凝土结构产生不良影响。在海滨地区的水闸工程干缩裂缝不可等闲视之，它可引起海环境的氯离子侵蚀，若侵入深度超过钢筋保护层就会引起钢筋的严重锈蚀，而导致混凝土结构的破坏。海河流域滨海地区防潮闸因受氯离子影响，交通桥、机架桥、检修桥

5、，甚至闸墩破损严重，多数需要加固处理。 1.4 其他因素引起的裂缝 如由于结构裂缝、混凝土标号低和施工质量低劣引起的裂缝等。 2 混凝土温度控制和防止产生裂缝的措施 2.1 温度控制的措施 (1)采用改善骨料级配，用干硬性混凝土来控制混凝土坍落度，控制水灰比，减少混凝土收缩，掺混合料，采用双掺外加剂以减少水泥用量；(2)拌和混凝土时加水或用水将碎石冷却以降低混凝土的浇筑温度； (3)减少浇筑厚度，每层控制在 40cm 左右，利用浇筑层面散热； (4)在混凝土中埋设水管，通入冷水降温，降低混凝土发热； (5)选用合理的拆模时间，以免混凝土表面发生急剧的温度变化； (6)施工拌和用水，采用水温较低

6、的深井水拌制混凝土，必要时掺加冰块来控制混凝土入仓温度； 2.2 改善约束条件的措施 (1)合理地分缝分块； (2)合理地安排施工工序，避免过大的高差和侧面长期暴露； (3)尽量缩短闸墩混凝土与底板混凝土间浇筑的时间间隔，至少控制在 15d 以内，避免时间过长，产生裂缝。另外，通过改善混凝土的性能，提高抗裂能力，加强养护，防止表面干缩，特别是保证混凝土的质量也十分重要，同时应特别注意避免产生贯穿性裂缝，它的破坏性极大，出现后很难恢复混凝土结构的整体性，因此，施工中应以预防贯穿性裂缝的发生为主。在混凝土的施工中，钢管和模板等周转材料的投入毕竟有限，为了提高模板等材料的周转率，往往要求新浇筑的混凝

7、土尽早拆模。新浇筑的混凝土过早拆模，在表面会引起很大的拉应力，出现“温度冲击”现象。在混凝土浇筑初期，由于水化热的散发，表面引起相当大的拉应力，此时表面温度比外界气温高，此时拆除模板，表面温度骤降，必然引起温度变化，从而在表面附加一拉应力，与水化热应力迭加，再加上混凝土干缩，表面的拉应力达到很大的数值，就有导致产生裂缝的危险。因此混凝土拆模选择的时期很关键，应选择合理的时间，以免引起混凝土表面的早期裂缝。如果过早拆模，在拆除模板后要及时在表面覆盖轻型保温材料，如草垫、海棉等，对于防止混凝土表面产生过大的拉应力，具有显著的效果。混凝土及钢筋混凝土结构常常会发生细而浅的表面裂缝，其中大多数属于干缩

8、裂缝。虽然这种裂缝一般都较浅，但它对结构的强度和耐久性仍有一定的影响。为保证混凝土工程质量，防止开裂，提高混凝土的强度和耐久性，正确使用外加剂也是减少开裂的措施之一。 3 预防闸墩混凝土裂缝的预防措施 根据以上的分析可知,混凝土各种不同情况下的开裂有着多方面的原因,并且通常是多方面作用的结果。为防止混凝土的开裂,可从以下几个方面进行预防。 3.1 选择合理的原材料配合比 3.1.1 为了降低水化热,可采用中热硅酸盐水泥或低热矿渣硅酸盐水泥。减少水泥用量,可降低水化热,降低混凝土的拉应力。 3.1.2 在混凝土中掺活性混合料,如在混凝土中掺粉煤灰,可使混凝土最高温度降低,并可将达到最高温度的时间

9、向后推迟,有利于热量消散,用时间控制裂缝。 3.1.3 使用外加剂进行裂缝的预防。例如掺加 20%粉煤灰、缓凝剂、减少剂等可减慢混凝土放热的速度,减少混凝土裂缝的产生。 3.1.4 使用膨胀剂可以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。要注意膨胀剂应使用在闸墩底部有外部约束的部位,注意各部位混凝土膨胀变形的协调性,避免内部膨胀大于表面膨胀现象的出现。 3.2 进行温度控制 3.2.1 降低混凝土的入仓温度,使现场新拌混凝土的温度控制在 6左右。 3.2.2 在高温期拌和时,加入冰片代替一部分水进行混凝土冷却。 3.2.3 浇筑时间选择在秋季,而且避开午间高温时浇

10、筑。 3.2.4 对运送混凝土的工具或浇筑仓面采取遮阳和降温措施,在混凝土内部埋设冷却水管,用人工冷却水进行人工导热,降低混凝土的内部温度。 3.2.5 对于外部混凝土进行隔热保护,以调节表面温度下降的速度,使内外温差减小。 3.3 定期进行闸墩养护 3.3.1 早期养护可以在模板未拆时,尽可能减少环境风速。 3.3.2 拆模后可从结构顶部浇水或淋水,保证混凝土表面湿润,若在闸墩四周裹上不透气塑料膜后再浇水或淋水,则养护效果会更好。 3.3.3 拆模后立即在混凝土表面涂上防裂剂,以便能起到保湿的作用。4 结语 水闸闸墩混凝土产生裂缝是各种因素共同作用的结果。,已受到越来越多的重视。在采取防裂预防措施时,要分析其主要原因,要使混凝土结构的裂缝得到有效的控制，必须加强科学研究工作，揭示裂缝机理，推出新技术、新方法要加强工程业主、科研、设计和施工人员之间的合作与协调，科研先行