水閘閘墩裂縫成因分析及防治措施

1、水閘閘墩裂縫成因分析及防治措施【摘 要】水閘是城市水利基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，具有排洪、排澇、減災(zāi)等作用。但水閘閘墩在澆筑后時(shí)常會(huì)出現(xiàn)裂縫的現(xiàn)象，給水閘的運(yùn)行帶來(lái)安全隱患。本文結(jié)合工程實(shí)例，介紹了水閘的設(shè)計(jì)要求及施工情況，對(duì)水閘閘墩混凝土裂縫產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析，并提出一些有效的防治措施。供類(lèi)似工程參考?！娟P(guān)鍵詞】水水閘閘墩墩；裂縫縫；混凝凝土配合合比；防防治措施施隨著水利基基礎(chǔ)設(shè)施施建設(shè)的的不斷發(fā)發(fā)展，水水閘工程程數(shù)量日日益增加加。水閘閘是常見(jiàn)見(jiàn)的水工工建筑物物，擔(dān)負(fù)負(fù)著農(nóng)田田灌溉、防防洪等主主要任務(wù)務(wù)，主要要應(yīng)用于于水庫(kù)的的水位控控制及水水量調(diào)節(jié)節(jié)當(dāng)中。水水閘閘墩墩主要為為大體積積混凝土土結(jié)

2、構(gòu)澆澆筑而成成，在澆澆筑完成成后，閘閘墩部位位易出現(xiàn)現(xiàn)裂縫的的問(wèn)題，不不僅影響響建筑物物的結(jié)構(gòu)構(gòu)強(qiáng)度和和整體穩(wěn)穩(wěn)定性，而而且無(wú)法法保證水水工建筑筑物的正正常使用用。裂縫縫問(wèn)題長(zhǎng)長(zhǎng)期以來(lái)來(lái)困擾著著水利工工程界，一一直未能能得到很很好地解解決。因因此，本本文通過(guò)過(guò)對(duì)產(chǎn)生生裂縫的的原因進(jìn)進(jìn)行分析析，并提提出了防防治措施施，對(duì)做做好水閘閘閘墩混混凝土裂裂縫的防防治工作作，確保保水利工工程的正正常運(yùn)行行都有重重要意義義。1.工程概概況某水閘工程程，閘底底板厚1.112m，邊墩墩厚1.003m，中墩墩厚1.223m，墩高7.66m，為一一典型的的大體積積混凝土土結(jié)構(gòu)。工工程進(jìn)入入閘體混混凝土澆澆筑階段段，

3、根據(jù)據(jù)施工單單位記錄錄，在拆拆模后的的一個(gè)星星期左右右，即發(fā)發(fā)現(xiàn)了閘閘墩上出出現(xiàn)裂縫縫，主要要為表面面裂縫，部部分裂縫縫深度較較大，裂裂縫逐步步發(fā)展成成兩段小小，中間間大的裂裂縫形態(tài)態(tài)，縫寬寬為0.1120.333mmm，裂縫縫深度最最大可達(dá)達(dá)0.339m。2.閘墩裂裂縫原因因分析混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)的裂縫縫分為荷荷載作用用裂縫和和間接作作用裂縫縫，由于于在施工工初期外外荷載沒(méi)沒(méi)有作用用在閘墩墩結(jié)構(gòu)上上，此時(shí)時(shí)的裂縫縫應(yīng)是由由于間接接作用而而產(chǎn)生的的裂縫，是是混凝土土內(nèi)部各各組分材材料之間間相互約約束的結(jié)結(jié)果，與與混凝土土的材料料組成、施施工時(shí)環(huán)環(huán)境溫度度和濕度度的變化化、相關(guān)關(guān)部分的的約束作作用以及

4、及施工過(guò)過(guò)程中的的施工荷荷載等因因素都有有非常密密切的關(guān)關(guān)系。根據(jù)混凝土土的裂縫縫機(jī)理，結(jié)結(jié)合閘墩墩的設(shè)計(jì)計(jì)、施工工材料使使用和施施工控制制等情況況分析，因因裂縫具具有一定定的規(guī)律律性，沒(méi)沒(méi)有無(wú)規(guī)規(guī)則的網(wǎng)網(wǎng)狀特征征，可排排除水泥泥安定性性或堿骨骨料反應(yīng)應(yīng)等材料料原因所所導(dǎo)致的的裂縫；施工期期間，閘閘底板也也無(wú)異常常變化，可可排除地地基變形形和外荷荷載作用用的原因因。綜合合分析認(rèn)認(rèn)為，引引起閘墩墩出現(xiàn)裂裂縫的原原因主要要是混凝凝土內(nèi)部部的溫度度變化所所引起的的溫度應(yīng)應(yīng)力超過(guò)過(guò)混凝土土極限拉拉應(yīng)力值值所致。具具體原因因分析如如下：2.1 混混凝土配配合比配合比設(shè)計(jì)計(jì)時(shí)在滿(mǎn)滿(mǎn)足混凝凝土強(qiáng)度度等技術(shù)術(shù)

5、條件的的基礎(chǔ)上上，應(yīng)盡盡量增加加粗骨料料含量，降降低水泥泥漿量，減減少混凝凝土的自自收縮，提提高抗裂裂能力。有有關(guān)研究究成果表表明，混混凝土早早期自收收縮隨著著水灰比比的減小小而增大大，且水水灰比越越小越明明顯。先先期閘墩墩澆筑的的混凝土土其水泥泥用量是是2600kg，水灰灰比是0.448，對(duì)于于中低強(qiáng)強(qiáng)度的混混凝土，顯顯然水泥泥用量偏偏大，水水灰比偏偏小，有有可能造造成混凝凝土的強(qiáng)強(qiáng)度值偏偏高，彈彈性模量量大，松松弛能力力降低，從從而加大大了混凝凝土閘墩墩的開(kāi)裂裂趨勢(shì)。工程實(shí)踐表表明，大大體積混混凝土中中的粉煤煤灰摻加加量不超超過(guò)30%時(shí)，隨隨著粉煤煤灰摻量量的增加加會(huì)減少少混凝土土的收縮縮

6、量，這這是因?yàn)闉榧尤敕鄯勖夯液蠛鬁p少了了水泥用用量，粉粉煤灰早早期較少少參與水水化反應(yīng)應(yīng)，生成成的水泥泥石硬化化體結(jié)構(gòu)構(gòu)相對(duì)疏疏松，小小孔含量量降低，早早期自收收縮明顯顯減少；同時(shí)粉粉煤灰混混凝土早早期強(qiáng)度度較低，彈彈性模量量較小，從從而在混混凝土收收縮受約約束時(shí)引引發(fā)的彈彈性應(yīng)力力較低且且發(fā)展較較慢，使使混凝土土有足夠夠的時(shí)間間發(fā)揮其其徐變性性能，松松弛彈性性應(yīng)力。分分析認(rèn)為為，先期期閘墩混混凝土澆澆筑粉煤煤灰的摻摻量選用用15%，顯然然是偏少少的，應(yīng)應(yīng)對(duì)粉煤煤灰的摻摻量進(jìn)行行適當(dāng)?shù)牡脑黾印?.2 溫溫度收縮縮混凝土澆筑筑結(jié)束后后，其內(nèi)內(nèi)部的水水泥成分分持續(xù)水水化，釋釋放水化化熱，使使混凝土

7、土內(nèi)部溫溫度上升升，達(dá)到到最高溫溫度值后后，混凝凝土溫度度持續(xù)降降低，通通過(guò)與外外界的熱熱交換，其其溫度逐逐漸回歸歸到環(huán)境境溫度值值。這時(shí)時(shí)，熱量量變化引引起溫度度變形，如如結(jié)構(gòu)受受到約束束限制則則會(huì)產(chǎn)生生拉應(yīng)力力，拉應(yīng)應(yīng)力超過(guò)過(guò)此時(shí)的的混凝土土允許拉拉應(yīng)力強(qiáng)強(qiáng)度，結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)件件就會(huì)出出現(xiàn)溫度度裂縫?；旎炷恋牡膬?nèi)部溫溫度還與與混凝土土的材料料溫度、施施工環(huán)境境溫度及及結(jié)構(gòu)的的散熱條條件密切切相關(guān)。材材料溫度度、環(huán)境境溫度及及散熱條條件差將將導(dǎo)致混混凝土內(nèi)內(nèi)部溫度度高；環(huán)環(huán)境溫度度變化大大，將使使混凝土土的內(nèi)外外溫差增增大，一一般規(guī)定定大體積積混凝土土的內(nèi)外外溫差不不宜大于于25，養(yǎng)護(hù)護(hù)時(shí)的降降

8、溫速度度不大于于1.5/d，否則則，如果果不采取取相應(yīng)的的溫度控控制措施施，混凝凝土將可可能出現(xiàn)現(xiàn)溫度裂裂縫。根據(jù)有限元元計(jì)算閘閘墩溫度度應(yīng)力的的成果，提提出閘墩墩中心軸軸斷面上上的降溫溫拉應(yīng)力力的估算算公式如如下：x=KECT式中：x閘墩墩中心軸軸斷面上上的降溫溫拉應(yīng)力力，MPa；閘墩混混凝土的的線(xiàn)膨脹脹系數(shù)，取110-5/；EC閘墩墩混凝土土的彈性性模量，MPa；K約束系系數(shù)，與與閘墩寬寬高比L/H和EC/Ef值有關(guān)關(guān)，Ef為地基基的彈性性模量；T計(jì)算算時(shí)的降降溫值，。本工程中，約約束系數(shù)數(shù)K=00.199，施工工初期的的EC=1.661004MPPa，溫差T=228，計(jì)算算得：x=0.1

9、91110-551.6110428=0.885MPPa在混凝土的的施工養(yǎng)養(yǎng)護(hù)的初初始階段段，其強(qiáng)強(qiáng)度值較較低，不不具有相相應(yīng)的抗抗拉強(qiáng)度度能力。在在澆筑后后的35d混凝土土內(nèi)部溫溫升達(dá)到到最大，此此時(shí)段拆拆模后，如如遇到不不利的環(huán)環(huán)境溫度度，養(yǎng)護(hù)護(hù)期沒(méi)有有按制度度養(yǎng)護(hù)，按按計(jì)算所所得的混混凝土的的拉應(yīng)力力值，混混凝土出出現(xiàn)溫度度裂縫是是必然的的。如果閘墩混混凝土的的溫度應(yīng)應(yīng)力超過(guò)過(guò)其允許許拉應(yīng)力力，單純純的借助助鋼筋防防止裂縫縫是很困困難的。類(lèi)類(lèi)似工程程實(shí)測(cè)資資料表明明，混凝凝土未開(kāi)開(kāi)裂前，鋼鋼筋應(yīng)力力很小，只只有在開(kāi)開(kāi)裂以后后鋼筋應(yīng)應(yīng)力才顯顯著增加加，它只只能發(fā)揮揮限制裂裂縫寬度度的作用用，

10、溫度度鋼筋在在控制溫溫度裂縫縫的作用用中，只只能被動(dòng)動(dòng)防御，因因此只有有考慮合合適的結(jié)結(jié)構(gòu)體形形，施工工時(shí)采取取措施低低溫澆筑筑，加強(qiáng)強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，減減少降溫溫幅度，降降低混凝凝土的溫溫度應(yīng)力力，才能能有效地地減少或或避免裂裂縫現(xiàn)象象的產(chǎn)生生。2.3 底底板約束束混凝土產(chǎn)生生溫度應(yīng)應(yīng)力，只只有在其其受到約約束的情情況下，才才會(huì)誘發(fā)發(fā)拉伸應(yīng)應(yīng)力，當(dāng)當(dāng)超過(guò)其其抗拉強(qiáng)強(qiáng)度時(shí)產(chǎn)產(chǎn)生裂縫縫。閘墩墩混凝土土在溫度度應(yīng)力與與收縮應(yīng)應(yīng)力的共共同作用用下，閘閘墩混凝凝土發(fā)生生變形，由由于受到到閘底板板的約束束，無(wú)法法自由變變形，導(dǎo)導(dǎo)致在閘閘墩的最最薄弱處處的混凝凝土產(chǎn)生生有規(guī)則則的裂縫縫。在本本工程中中，底板板對(duì)閘墩

11、墩的約束束作用是是無(wú)法解解除的，只只有加強(qiáng)強(qiáng)施工控控制，盡盡量降低低混凝土土的溫度度應(yīng)力，控控制其產(chǎn)產(chǎn)生的拉拉伸應(yīng)力力不超過(guò)過(guò)混凝土土的抗拉拉強(qiáng)度以以避免裂裂縫的產(chǎn)產(chǎn)生。3.閘墩裂裂縫的預(yù)預(yù)防和控控制從閘墩裂縫縫的原因因分析，預(yù)預(yù)防和控控制裂縫縫主要從從混凝土土的原材材料、配配合比、施施工時(shí)的的溫度控控制以及及養(yǎng)護(hù)等等諸方面面采取措措施。3.1 確確定最優(yōu)優(yōu)配合比比根據(jù)混凝土土拌和物物各組料料的情況況，通過(guò)過(guò)試驗(yàn)確確定最優(yōu)優(yōu)配合比比。調(diào)整整粉煤灰灰摻量到到20%，水膠膠比為0.550，控制制水泥用用量和用用水量；通過(guò)對(duì)對(duì)混凝土土拌和物物的強(qiáng)度度和和易易性等進(jìn)進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)，優(yōu)化化后的配配合比如如表

12、1。表1 閘墩墩C25混凝土土優(yōu)化的的配合比比成果3.2 施施工過(guò)程程控制3.2.11 原材料料的質(zhì)量量控制混凝土工程程所用的的水泥、粉粉煤灰、砂砂石骨料料、水等等必須選選用符合合質(zhì)量要要求的原原材料，施施工時(shí)按按制度抽抽檢，根根據(jù)氣候候和材料料情況的的變化，及及時(shí)調(diào)整整配合比比。3.2.22 混凝土土施工控控制從控制混凝凝土拌和和料的出出機(jī)口溫溫度和入入倉(cāng)溫度度入手，做做好原材材料的溫溫控工作作。在砂砂石料堆堆頂上搭搭設(shè)遮陽(yáng)陽(yáng)棚，設(shè)設(shè)置噴霧霧裝置，同同時(shí)，砂砂石料堆堆高必須須保持大大于6m高度，取取料時(shí)從從料堆底底部取料料；控制制散裝水水泥和粉粉煤灰的的進(jìn)罐溫溫度，如如超過(guò)允允許溫度度或外界

13、界氣溫偏偏高時(shí)，要要求在陰陰涼處?kù)o靜置1d后才能能使用；拌和用用水箱加加裝隔熱熱巖棉保保溫隔熱熱，夏季季溫度過(guò)過(guò)高時(shí)，水水箱中加加冰屑降降溫再拌拌和混凝凝土。夏夏季施工工時(shí)，混混凝土運(yùn)運(yùn)輸汽車(chē)車(chē)加裝防防曬棚，避避免陽(yáng)光光直射，減減少運(yùn)輸輸過(guò)程中中溫度的的升高?；炷翝仓r(shí)根據(jù)據(jù)具體氣氣候條件件，適時(shí)時(shí)調(diào)整澆澆筑時(shí)間間，把澆澆筑工序序盡量安安排到氣氣溫較低低的時(shí)段段或夜間間進(jìn)行，以以降低混混凝土的的內(nèi)部溫溫度。混混凝土澆澆筑時(shí)要要求分層層澆筑，分分層厚度度不超過(guò)過(guò)40ccm，保證證振搗密密實(shí)，同同時(shí)減少少混凝土土澆筑面面的間歇歇時(shí)間。3.3 做做好溫度度觀測(cè)，加加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)護(hù)工作不同的季節(jié)節(jié)時(shí)段，

14、在在閘墩結(jié)結(jié)構(gòu)的相相關(guān)部位位埋設(shè)溫溫度觀測(cè)測(cè)儀器，對(duì)對(duì)澆筑后后的混凝凝土內(nèi)外外的溫度度進(jìn)行測(cè)測(cè)量記錄錄，為養(yǎng)養(yǎng)護(hù)期間間的控制制提供理理論依據(jù)據(jù)。澆筑完成拆拆模后，立立即在外外表面涂涂刷薄膜膜養(yǎng)護(hù)劑劑，然后后在整個(gè)個(gè)墩面將將麻袋片片串在一一起覆蓋蓋，麻袋袋上始終終灑水保保持濕潤(rùn)潤(rùn)。灑水水養(yǎng)護(hù)時(shí)時(shí)間可根根據(jù)觀測(cè)測(cè)的溫度度進(jìn)行調(diào)調(diào)整。3.4 增增加溫度度構(gòu)造鋼鋼筋在閘墩結(jié)構(gòu)構(gòu)的溫度度和收縮縮應(yīng)力較較大區(qū)域域以及施施工縫等等薄弱處處增配構(gòu)構(gòu)造鋼筋筋。采取上述措措施后，較較好地解解決了閘閘墩混凝凝土施工工過(guò)程中中不同階階段的溫溫度控制制問(wèn)題，基基本消除除了閘墩墩的裂縫縫現(xiàn)象，閘閘墩混凝凝土的強(qiáng)強(qiáng)度及其其他性能能均滿(mǎn)足足設(shè)計(jì)要要求。4.結(jié)語(yǔ)綜上所述，閘閘墩混凝凝土裂縫縫產(chǎn)生的的原因是是復(fù)雜的的，涉及及到工程程方方面面面，包包