水工建筑混凝土裂縫產(chǎn)生的因素與加固措施
2015-03-24
混凝土是一種非均質(zhì)脆性材料，通常是由水泥、骨料以及其他外加材料混合而成，裂縫的存在不僅降低了建筑物的穩(wěn)定性、整體性、安全性，而且還會(huì)進(jìn)一步的引發(fā)其他問(wèn)題的產(chǎn)生。因此研究水工建筑混凝土裂縫的產(chǎn)生原因以及提出建設(shè)性的建議有一定的現(xiàn)實(shí)意義。
1、水工建筑物混凝土裂縫種類
裂縫作為水工混凝土中最為常見(jiàn)的病害之一，主要是由以下因素引起的：溫度、載荷、地基的變形、鋼筋的銹蝕、收縮、凍脹、化學(xué)腐蝕以及水泥水化熱溫升、混凝土質(zhì)量差等。裂縫的存在致使大量的珍貴水資源浪費(fèi)，使得本該就缺水的灌區(qū)更是出現(xiàn)了“水中旱”。
1.1超載裂縫
超載負(fù)荷主要是后期的使用中由于不正規(guī)的使用所導(dǎo)致的受力不均以及變形而產(chǎn)生的裂縫。這種裂縫一般產(chǎn)生于受力力矩最大的地段，裂縫的形成呈現(xiàn)條狀，而且收縮不均勻，沒(méi)有固定的延伸方向。這種情況可以通過(guò)人為的控制，例如避免不適當(dāng)?shù)氖┕ず奢d來(lái)避免。
1.2收縮裂縫
收縮裂縫的產(chǎn)生主要是外部氣溫的作用引起的水泥的水化熱。其裂縫的形狀一般為規(guī)則的條狀，沒(méi)有明顯的交叉，并且多發(fā)于結(jié)構(gòu)的變截面。由于在水工建設(shè)混凝土中，大體積的混凝土的柱子以及梁板多為變截面，因此常受此問(wèn)題的困擾，危害很大。
1.3溫度裂縫
溫度裂縫的特點(diǎn)為：裂縫的走向沒(méi)有一定的規(guī)律，出現(xiàn)大面積裂縫時(shí)甚至是縱橫交錯(cuò)。當(dāng)出現(xiàn)在梁板類尺寸較大的結(jié)構(gòu)時(shí)，裂縫的走向一般平行于較短的邊；貫穿性的或者是深入性的溫度裂縫的走向一般沿著短邊，而在長(zhǎng)邊方向出現(xiàn)分段，并且是兩邊稀疏中間稠密。這種裂縫一般多發(fā)于溫度變化較大，特別是大面積的混凝土表面。產(chǎn)生的裂縫的縫隙寬度不宜，基本上取決于溫度，隨著熱脹冷縮的效應(yīng)呈現(xiàn)出冬天窄、夏天寬的規(guī)律。這種成因的裂縫會(huì)導(dǎo)致鋼筋的銹蝕使得混凝土碳化，致使抗?jié)B力、抗疲勞能力以及抗動(dòng)能力降低。
1.4沉降裂縫
沉降裂縫的產(chǎn)生主要是由于混凝土構(gòu)件的差異以及地基的差異而引起的剪應(yīng)力超過(guò)所能承受的最大值而出現(xiàn)的裂縫現(xiàn)象。由于工程建設(shè)各個(gè)時(shí)期的標(biāo)準(zhǔn)不一，渠道的比降和斷面各段不同，也就自然的極易引起因地基、斷面的處理不一致所造成的沉降裂縫。這種裂縫一般與地面垂直，其寬度受到其他因素的影響，一般與沉降的強(qiáng)度成正比。這種裂縫成因造成的危害最大，一般很難后期修復(fù)，因此在設(shè)計(jì)之初要充分地考慮此問(wèn)題，并在施工中加強(qiáng)相應(yīng)的巡視與觀測(cè)。
2、混凝土裂縫加固方法
所述的加固手法都是基于在調(diào)查后確認(rèn)裂縫問(wèn)題不會(huì)影響承載力的前提下才可進(jìn)行。通常使用到的裂縫加固措施有：粘貼加固法、圍套加固法、鋼箍加固法、注入、充填法以及表面修復(fù)法。
2.1粘貼加固法
使用此方法之前要將鋼材的表面以及混凝土的表面清理干凈，使用改性的環(huán)氧樹(shù)脂與粘結(jié)劑，將型鋼或者鋼板與混凝土連為一體，控制粘結(jié)的厚度為 3mm左右。
2.2圍套加固法
此方法是通過(guò)在結(jié)構(gòu)的外面加固外鋼筋混凝土圍套，以達(dá)到提高承載力、加大截面與鋼筋的目的。當(dāng)出現(xiàn)的裂縫較為嚴(yán)重，并且在周圍尺寸條件允許的情況下，可將裂縫鋼筋的保護(hù)層鑿掉，加固一層鋼絲網(wǎng)。比較大型的設(shè)施基礎(chǔ)一般采用加固鋼板箍帶的方式。
2.3鋼箍加固法
鋼箍加固法是針對(duì)裂縫的寬度、深度或者出現(xiàn)的部位影響到了結(jié)構(gòu)的安全性時(shí)進(jìn)行的結(jié)構(gòu)加固法。通過(guò)在結(jié)構(gòu)裂縫的周圍加 U形的鋼套箍或者螺栓，以達(dá)到防止裂縫進(jìn)一步惡化以及加強(qiáng)承載力及剛度的目的。注意施工中應(yīng)保證使用的鋼套箍與混凝土的表面要緊緊地貼在一起，使其成為一體。
2.4注入法
注入法是處理裂縫寬度較窄而且較深的有效手段。其原料是粘度較低的環(huán)氧樹(shù)脂，通過(guò)一根注入管以及電動(dòng)泵，將原料注入裂縫。具體的施工中必須將裂縫的其他部位堵住，如果在經(jīng)過(guò)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)此裂縫已經(jīng)影響到了結(jié)構(gòu)的安全，此時(shí)可以考慮鋼箍加固法以及圍套加固法等。
2.5充填法
當(dāng)出現(xiàn)的裂縫較寬、淺時(shí)，可采取充填法。其材料為樹(shù)脂砂漿、瀝青或者水泥砂漿，將裂縫鑿成V字形或者凹槽的形式，然后將原料填充進(jìn)去。
2.6表面修復(fù)法
此方法主要適用于裂縫不是較為明顯或者較窄的情況，其目的是保證工程的外觀以及提高耐久性。使用的修復(fù)材料主要是環(huán)氧類樹(shù)脂薄膜或者玻璃布，將其沿著混凝土裂縫的表明進(jìn)行鋪設(shè)即可。
3、預(yù)防混凝土裂縫的方法
3.1設(shè)計(jì)方面
設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)作為防裂縫的第一環(huán)節(jié)，應(yīng)該著重考慮易于產(chǎn)生裂縫的部位，例如高低跨處、淺基與深基，同時(shí)針對(duì)可能發(fā)生結(jié)構(gòu)問(wèn)題以及地基不均勻沉降的薄弱環(huán)節(jié)，在設(shè)計(jì)予以避免。例如在構(gòu)件方面可以根據(jù)配筋的選配、構(gòu)件截面的設(shè)計(jì)同時(shí)又不失方便的條件下將鋼筋的直徑以及間距設(shè)計(jì)的盡量小，以減輕開(kāi)裂。
3.2施工方案與預(yù)防方面
施工方案要確定一定的澆筑量、澆筑時(shí)間、構(gòu)造、位置以及施工縫間距及振搗。施工縫的分割處最好設(shè)在剪應(yīng)力及彎應(yīng)力較小或者變截面處。同時(shí)當(dāng)天氣炎熱時(shí)要對(duì)材料適當(dāng)?shù)慕禍?，以達(dá)到混凝土的入模溫度。
3.3施工質(zhì)量方面
施工階段不規(guī)范所產(chǎn)生裂縫的可能性高，施工中應(yīng)該注意以下問(wèn)題來(lái)避免裂縫的產(chǎn)生：適當(dāng)?shù)乃冶取⒒炷僚浜媳?、模板的安裝位置、鋼筋的成型、材料表面的清理、澆筑以及振搗操作等。
3.4養(yǎng)護(hù)方面
養(yǎng)護(hù)作為施工的最后階段，其主要的目的是讓混凝土降溫的過(guò)程縮小溫差，以達(dá)到減小應(yīng)力的目的。施工中采用噴水作為養(yǎng)護(hù)方法，但這只適用于小體積的混凝土；當(dāng)混凝土的體積較大時(shí)為了避免溫差造成裂縫可以采取晚拆模，在拆模后盡快地覆蓋以及回填的措施。養(yǎng)護(hù)期的確定要根據(jù)混凝土的強(qiáng)度變化，相應(yīng)的延長(zhǎng)時(shí)間可以得到較好的效果。
4、結(jié)語(yǔ)
針對(duì)近年來(lái)灌區(qū)出現(xiàn)的一系列質(zhì)量問(wèn)題及具體的成因，采取行之有效的加固措施是保障人民利益的重要工作。水工建筑混凝土施工中要以預(yù)防為主，加強(qiáng)設(shè)計(jì)施工階段的監(jiān)察工作，盡量避免結(jié)構(gòu)裂縫并減少裂縫的數(shù)量、寬度及長(zhǎng)度，以保證工程的高效、持久、安全。
