水闸闸墩细微裂缝的原因分析与防治方法

水闸闸墩细微裂缝的原因分析与防治方法

摘要:建设水利工程的过程中,混凝土结构发挥着极端重要的作用。不过虽然施工的进程中,借助于诸多不同的措施对裂缝予以了防止,但是水闸闸墩这个地方,还是很容易有裂缝出现和产生。基于此,本文主要结合实例对水闸闸墩细微裂缝的原因与防治方法进行了探讨。

关键词:水闸闸墩细微裂缝原因分析防治方法

水工建筑物中一个比较常见的就是水闸,而闸墩则非常容易发生裂缝,对于结构自身的持久稳定产生不良的影响。这个问题对于工程界来讲,一直是一个巨大的困扰,也一直没有得到较好的解决。可以说闸墩裂缝在不同的层面,不同的程度上都对水闸工程产生着危害。故而其引起了越来越重要的关注。

1 工程概况

某水利枢纽工程包含了拦河闸、消力池、防渗铺盖、护坦、泄洪冲沙闸,工程总长度达到了780 m,上下游河段(纵坡为1/680)等等。拦河闸工作水头介于3.15～3.37 m。整个工程的闸墩数有十一个,边墩有110 cm厚,中墩有150 cm厚,浇筑选用的混凝土型号为C25。浇筑闸墩选择的时间为秋天,气候方面非常的适宜,温度整体上介于6℃～28℃之间。为了让浇筑得到很好的质量保证,浇筑选择的开始时间为:下午5:45～次日上午8:45。在九月份一共浇筑完成8个不同的闸墩。所在地10月份的气温介于5℃～20℃,十月份浇筑的具体时间为:9:45am至

次日凌晨2:45。从2010年9月3日开始浇筑2#中墩,混凝土的运输选择的为自卸汽车,进行的是水平运输,运立罐的规格为1m3,通过起重机进行吊运,起重机共有两部,在互相配合的情况下做好溜桶入仓。

截止到2010年10月14日,所有闸墩都完成了浇筑,拆模观察外观,质量整体良好。但是2#闸墩对应的牛腿位只有一条裂缝,这个裂缝宽度不到0.15 mm,是竖向的,也不连续。具体可以参看图1;11月5日进行的大检过程中,在8#、5#、1#这三个不同的闸墩对应的牛腿位置也都发现了相似的裂缝。整体上裂缝的具体特征如下:(1)都产生于养护期以后。(2)都是竖向的,位置都在牛腿周边。(3)宽度都介于0.1～0.15 mm中间。

2 分析裂缝出现原因

2.1 混凝土出现干缩

比较内外混凝土对应的具体水分蒸发情况,可以说外表的蒸发速度以及蒸发的程度都比内部要大出很多。在收缩方面,表层也比内部要大,对应的拉应力总体也比较大,这样就会产生干缩,不过干缩一般情况下仅仅在表层发生。如果混凝土本身的体积比较大,要想实现 6 cm的干缩,通常需要一个月左右。但是一般情况下,对于大体积的混凝土来讲,内部是没有干缩这一问题的,尽管如此对于表面的干缩,这个问题绝对不能够予以忽视。其会诱发出现拉裂缝。对于闸墩而言,其本身的结构为水工薄壁,相对而言,在风大干热的季节,就会受到较大

的影响,如果处理以及养护不及时的话,那么局部就会出现贯穿性的裂缝。影响干缩的因素主要为混凝土组成以及相关材质的配合比。一般情况下,水泥用量和干缩之间呈现正向的关系。骨料密度、级配以及弹性模、骨料粒径越大,越有助于降低干缩。另外,养护和具体的环境也影响到干缩的具体情况。

2.2 墩体的表里有温差

水泥水化就会有大量水化热出现和产生,1～3d的时间就能释放出全部热量的一半以上。闸墩,本身体积比较大,内外具备不一样的散热条件,外部因为条件比较好,所以散热也比较容易,内部因为条件比较差,故而相比来讲散热比较困难。在这样的情况下,相同的时间,外部的温度就会比内部要低出很多,无论是在升温阶段,还是降温阶段,闸墩内外都会存在一个温度梯度,对应的收缩也就会受到一定的约束和限制,进而出现裂缝。在初期的时候,裂缝一般都比较细。但是伴随着时间的前移,裂缝出现变深、扩大的趋势。影响的相关因素除了水化,还有环境,尤其是伴随着寒潮或者其他表面温度有很大的改变的情况下,裂缝就会更加严重的恶化。内外温差受到影响的主要因素包括了:水泥用量和具体品种,环境的具体温度以及入模的具体温度等。

2.3 从外部做好约束

闸墩通常固结于一定的底板之上。一般情况下,浇筑完成地板之后,间隔一段时间就要进行闸墩的浇筑。这个时候底板已经出现固结。

沿高度方向,闸墩出现自由伸缩,底板不会对其产生一定的约束力。厚度层面上,因为闸顿本身不够厚,故而很少受到约束,水流方向上,相对而言,会受到较大的约束,对应的,也就存在较大的拉应力。这个时候,混凝土本身因为龄期比较短,对应的强度比较低,故而有裂缝产生。也就是说在外部层面上主要的约束因素包括了闸墩对应的浇筑混凝土的时间长度和分缝长度。

2.4 自生体积出现变形

水泥水化的过程中,因为会大量的消耗水分,这样就会使得凝胶孔对应的液面下降,进而混凝土出现变形,有弯月面产生。水泥因为供水的不充足,这样就会有自干燥的功效,相对而言,湿度在一定程度上被降低,体积也就缩减。拆模前出现自生收缩。量值虽然并不是很大,不过一旦和别的收缩相叠加,那么就会增大表面的拉应力。闸墩断面对应的尺寸虽不大,不过对于混凝土自身的体积结构比较大的情况下,就一定要将水化热予以解决,这样才能够降低因为温度收缩以及自生收缩产生的叠加影响。对收缩产生影响的相关因素包括了水灰比、材料的化学构成等等。水灰比在0.5以上的时候,可以忽略自生收缩,水灰比在0.35以下的时候,自生收缩基本上等同于干缩,这个时候一定要予以考虑和分析。

3 防治措施

3.1 控制温度

为了对温度做出控制,入仓的具体温度一定要降低。现场拌制混凝土的具体温度要控制在五度左右。高温的时候,可以用冰片代替水做好冷却。浇筑选择在秋天,避开中午高温的时期。对于输送的工具以及浇筑的具体仓面,都要做好降温,内部可以通过埋设冷却水管的方法进行人工导热降温,外部可以借助于隔热进行降温,缩小内外温差。

3.2 原材料

选择原材料对于裂缝的预防发挥着至关重要的作用。水化热的降低可以借助于中、低热硅酸盐水泥得到实现,这样水泥的用量也可以得到很好的控制。把活性的混合料掺加到混凝土里面。借助于外加剂,可以防裂。借助于缓凝剂,能够帮助很好地消热。借助于减水剂,可以对水化热予以降低;借助于膨胀剂可以很好的提升混凝土对应的自生收缩性,在预压应力的作用下收缩拉应力。需要强调的是,膨胀剂的具体使用部位为:闸墩底。这样不同部位的混凝土之间就会在变形上得到很好的协调,避免出现内部超过外表的膨胀。也就是说对于合理的配比,一定要加强关注。

3.3 施工的具体工艺和方法

闸墩混凝土的具体浇筑过程中,尽可能不用泵输送混凝土可以发挥防裂的功效。不过泵送本身因为具有很好的施工效率,故而对于闸墩上面的部位,因为本身不会受到很大的约束,故而可以选用,但是底