浅谈节制闸闸墩裂缝成因分析与防治措施

浅谈节制闸闸墩裂缝成因分析与防治措施摘要：江苏省地处平原，节制闸是比较重要的水工建筑物，起

到防洪、补水、泄洪等作用。但是在施工过程中，节制闸闸墩较易出现裂缝，这将对节制闸工程带来不同程度的危害，目前已越来越被人们所重视。本文主要从产生这一现象的成因进行阐述，并对其防治措施进行了分析与探讨。

关键词：节制闸闸墩；裂缝；混凝土；防治措施

abstract: the jiangsu province is located in the plain, and the regulation gate is the more important hydraulic structure, have the water, flood control, flood and functions. but in the construction process, regulation gate the pier is easier to crack, it will bring to regulation gate project different degree of harm, has more and more attention by people. this article mainly from the causes of this phenomenon is expounded, and its prevention and control measures are analyzed and discussed.

keywords: regulation gate the pier; crack; concrete; prevention and control measures

中图分类号：tu37文献标识码：a 文章编号：

1.工程现状

节制闸主要由底板和闸墩组成,闸墩底部受闸底板约束,上部可

以自由伸缩。目前，在已建和新建的众多水闸工程中，很多在闸墩

上出现了裂缝，这对其整体性、安全性都带来不利的影响，并且由于混凝土开裂后会发生碳化,影响其耐久性。作为水工建筑物,其抗渗性也会受到一定程度的影响,由此会产生溶蚀破坏作用。对于边墩,有时还会出现透过裂缝而发生渗透变形的严重现象。

目前在对待混凝土结构裂缝问题上,一般是允许出现裂缝,而对其宽度进行一定的限制，不同国家和地区对不同使用环境和要求下的混凝土建筑物的裂缝宽度有不同的控制标准［1］。一般来说混凝土建筑物不出现裂缝是很难的，为了防止裂缝出现,需要从材料、设计、施工、养护等方面进行研究。

2.原因分析

闸墩作为大体积混凝土，其开裂从根本上说是由于混凝土结构与结构之间或结构不同部位之间的温度应力超过混凝土的抗裂能力而产生的。由于约束的存在，混凝土中水泥水化热温升引起结构的温度变形受到约束而产生温度应力，当此温度应力超过混凝土的抗裂能力（抗拉强度及极限拉伸值）时便产生了开裂。闸墩裂缝的产生主要与墩体内外温差、混凝土的干缩、外部约束等有关,而混凝土的干缩变形与温度应力的叠加又助长了开裂的产生和发展。

2.1墩体内外温差

闸墩是浇筑在底板老混凝土基础上的大体积混凝土，在混凝土的升温阶段，新浇混凝土的体积膨胀，因受到底板的约束产生受压的温度应力，但由于此时混凝土的龄期短，其弹性模量低，因此，其压应力值很低；而在混凝土的降温阶段，新浇混凝土的体积产生

收缩，因受到底板的约束产生的温度应力为拉应力，当此拉应力值超过混凝土的抗拉强度时，或者受拉变形超过其极限拉伸能力时，便会产生开裂。

通常，大体积混凝土的降温历时较长，超过养护期的混凝土开始产生干燥收缩，收缩应力与温度应力的叠加，进一步加剧了闸墩混凝土的开裂。

2.2混凝土的干缩

混凝土内的大部分水分是在浇筑振捣完毕后慢慢蒸发掉的。随着水泥的凝结、硬化,混凝土中的水分慢慢散失,引起混凝土体积缩小、变形,这种变形称为干缩［2］。由于混凝土的水分蒸发总是从外向内，表层混凝土的水分蒸发程度和速度总是大于内部,表层混凝土收缩的程度亦大,其变形会受到内部混凝土的限制,在表层混

凝土中也产生拉应力,使得表层混凝土总的拉应力加大,产生干缩

裂缝。但干缩一般只发生在表层,对大体积混凝土而言,干缩扩散深度达6cm需花1个月的时间,故干缩裂缝也只是表面裂缝或开展深度不大。大体积混凝土内部一般不存在干缩问题,但表面干缩不容忽视,它会诱导裂缝的产生。闸墩属水工薄壁结构,其影响深度及程度相对较大,尤其是在干热风大季节,如不及时处理和养护,将会发生局部贯穿性裂缝。

混凝土的配合比是影响其干缩的主要因素。一般水泥用量多,水灰比大,则干缩也大。骨料密度大,级配好,弹性模量高,骨料粒径大,可以减小混凝土的干缩［3］。其次,混凝土的养护和环境对干缩也

有很大的影响。

2.3外部约束

闸墩是底部固结在底板上,上部自由的结构。通常是在底板浇筑完间隔一定时间后才开始浇筑闸墩,此时底板混凝土已经固结。闸墩在沿其高度方向可以自由伸缩,不受约束；厚度方向由于闸墩厚度不大,约束很小;而在沿水流方向,则受底板约束相对很大。闸墩混凝土浇筑早期,产生大量水化热,温度升高,体积膨胀,受到底板约束,产生压应力。但混凝土浇筑早期,弹性模量低,产生的压应力很小。随着热量的散发,混凝土开始降温,加上干缩、自生体积变形等影响,体积开始收缩,同样受到底板约束,产生拉应力。但此时混凝土弹性模量已增大很多,产生的拉应力足以很快抵消早期产生的压应力,并进而出现较大的净拉应力。由于沿水流方向受到的约束最大,则该方向的拉应力也最大,此时混凝土龄期短,强度低,产生的拉应力易超过其抗拉强度,于是在闸墩上产生了常见的垂直于底板和水流方向的裂缝。

3.闸墩裂缝防治控制方案

闸墩裂缝是水利工程中的一项质量通病，当了解了各种原因及影响因素后,就可以采取措施，减少或防止混凝土的开裂。目前,工程界在防止或控制裂缝方面的措施主要体现在材料、温度控制、施工方法与工艺、养护等方面。

3.1闸墩裂缝防治前期准备工作

混凝土材料的合理选择是预防并控制裂缝的重要方面。对于这