浅谈南水北调渠道混凝土塑性收缩裂缝的成因和预防.pdf
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1、浅谈南水北调渠道混凝土 塑性收缩裂缝的成因和预防 弥俊锋 ( 陕西水利水电工程集团有限公司 陕西 渭南 7 1 4 0 0 0 ) 摘要结合南水北调中线京石段渠道边坡混凝土衬砌出现的塑性收缩裂缝,讨论了该裂缝的特点、 成 因、 影响因素及预防处理措施等, 供水利施工人员参考。 关键词 混凝土 ; 塑性 收缩裂缝 ; 成 因; 预 防 中图分类号 : 1 M4 3 1 文献标识码 : B 南水北调中线京石段应急供水工程 S 1 0标段 , 地处 石家 庄北 3 0 k in, 渠道 边 坡 1: 2 5, C 2 5混凝 土 衬砌 厚 度 1 0 e m, 混凝 土下为 防渗土工膜和 3 e m
2、聚乙烯保 温 板 , 每仓 面宽 1 2 m, 长 1 8 m, 混凝土布 料 和 振 捣 均 由专 用渠 道 衬 砌 机 械 完 成 , 收 面由人工完成。 在一次作业过程中, 施工 人员意外发现 ,夜间完成布料和振捣的 两 仓 混 凝 土 在 人 工 收面 压 光 过 程 中 , 表 面出现了很多不规则细小裂缝 ,边压光 边出现 , 且无法制止。在已完成的 5 0 0多 米 渠 道首 次 出现 这种 现 象 ,并 且在 后 续 跨渠道交通桥搭板预制施工 中,也 出现 类 似 裂缝 ,本 文 就该 种裂 缝 的 成 因和 预 防处理 进行 简单 阐述 。 混凝土自浇筑开始就要经受外界环境 和
3、其本身的各种因素的作用,使混凝土产 生应 力 ,当应力超过混凝 土的极 限强度 或 其应力变形超过混凝土的极限变形值, 混 凝 土结构物就要产生裂缝 。塑性收缩 裂缝 是混凝土裂缝中常见的一种裂缝,是指新 拌混凝 土浇 筑后尚在塑性状态 时发生 的收 缩 裂缝 。 1塑性收缩裂缝的特点 布不规则。 塑性收缩裂缝发生在混凝土终凝前, 浇筑后 4小时 一l O小时左右 ,大部分属表 面 裂 缝 , 裂缝 宽 度 较 细 ,一 般 不 大 于 0 3 m m。这类裂缝走向通常不规则, 无固定 方向, 一般呈对角斜线状 , 且纵横交错 , 较 严重时, 裂缝之间也会相互贯通 , 局部裂缝 将会贯穿整个
4、混凝土结构,部分裂缝也将 达到结构 1 3 1 2的深度。 这种裂缝一般出现在混凝土较薄的结 构表 面 , 如 现浇楼板 混凝 土 、 道 路混凝 土 、 渠道衬砌等混凝土。 在结构断面 0 0 m m时,容易发生此种 裂缝。 在大风和高温的季节里 , 大面积的暴 露混凝土最容易出现。 塑性收缩裂缝和干缩裂缝不同, 虽然 都是混凝土失水产生的表面张力引起, 但 干 缩 主要是 混凝 土 终 凝后 内部水 泥 石 的 空 隙水蒸发 而产 生 , 干缩量 随龄期 逐渐 增 长 ,形成 的裂缝 一般垂 直于 长度方 向; 塑 性 收缩 裂缝 是 由于混 凝土 终 凝前 表 面 失 水引起毛细管压力而
5、产生的表面裂缝 。 分 2塑性收缩裂缝的成因和机理 从 混凝土本身来分 析 ,塑性收缩裂 缝 主要是由于混凝土表面水分蒸发速度大于 其内部水分外移的速度,新浇混凝土正在 形成强度或强度微弱时,当表面水分向外 蒸 发时 , 引起局部产生应力 , 当蒸发速度 大 于泌水速率时,混凝土内部砂浆的收缩力 大于水泥浆的胶结力, 就会发生局部开裂; 低水胶 比混凝土拌和物 , 体 内 自由水少 , 水 化生成物又迅速填充毛细孔 ,阻碍泌水上 升 , 因此表 面更易 出现塑性表面开裂 。过了 混凝土的初凝时间,便具备了一定的抗裂 能力 , 不会再发生塑性收缩裂缝( 见图 1 ) 。 3影响混凝土塑性收缩裂缝
6、的主 要因素 ( 1 ) 外界气温和环境影响。刚刚浇筑完 成的混凝土, 在炎热或大风天气 , 往往因为 外界气温较高 , 空气中相对湿度较小 , 表面 高 , 与 裂隙面 粘结好 , 在 细小 的裂 隙 中 , 水 泥以薄膜的形式充填。 5边坡、 挡墙施工 喷锚支护范围为高程 1 7 4 7 m 一 1 8 2 1 m 范围内贴坡挡墙外的坡面。采用 书2 8 锚 筋 、 人岩深度 4 m、 钢筋网采用 6 5钢筋铺 安, 网孔间距 2 0 c m 2 0 e ra, 扎丝绑扎。 喷层 厚 度 1 5 e m, 标 号 C 2 0 。 共 施 喷 面 积 1 1 3 1 8 m 2 , 方 量
7、1 6 9 7 m , 锚杆总数 1 4 1 6根 。 根据现场地质情况, 贴坡挡墙范围扩大 为 1 7 4 8 0 m 1 7 7 0 0 m; 1 7 6 8 7 5 m 1 7 9 6 0 0 m; 1 7 7 6 6 6 m 1 8 1 6 0 0 m。 实 际施 工 贴 坡 挡 墙 C 2 0钢筋混凝土量 4 4 6 0 3 3 m 3( 含埋石砼 2 3 3 6 4 m3 ) 。固墙 锚筋 、 随机锚筋共 1 0 7 6根 , 钢筋制安( 含锚筋外露部分) 6 5 0 t 。 6结语 2 0 0 2年 7月 2 8 E l 水库下 闸蓄水 , 2 0 0 2 年8 月 6日 水位蓄
8、至 1 7 8 0 0 m, 坝后量水堰 测出的渗漏量仅增加了3 L m i n ,稳定到 8 月 1 2日, 水 位继 续上 升 , 渗 漏量 无明显 增 加。 8 月 2 8日 水位至约 1 7 9 3 m, 坝后渗漏量 稳定。 经几年的水库正常的运行及观测, 表 明水库渗漏处理效果良好。陕西承剩 参考文献 l l ( , g工建筑物水泥灌浆施工技术规范 ( DL T 5 1 4 8 2 0 0 1 ) 【 s 】 【 2 】 锚 杆喷 射 混凝 土 支护技 术 规 范 ( GB 5 0 0 8 6 2 0 0 1 ) s 】 3 3水 工 预 应 力 锚 固 施 工 规 范 ( DT T
9、5 1 7 6 2 0 0 3 ) S 1 4 】 水库大坝安全事故防范与除险加固技 术标准手册 s 】 ( 责任 编辑 : 黄灵芝 ) C o o C C 混凝土表面 泌 水 速 率 开 裂 图 1 混凝土塑性收缩裂缝示意 4 3 2 姆 警1 O 表 1 可能出现塑性收缩裂缝的混凝土温度与对应的相对湿度 厂 贼 干 燥 一 二 槐 1 4 8 1 2 1 l 4 2 8 4 2 5 6 ( 小时) 时间 ( 日) 表 2 潮湿 、 干燥淤风速( 2 5 m, s ) 对混凝土收缩的影响 混凝 土温度 ( ) 相对湿 度( ) 4 0 6 9 0 3 7I 8 8 0 3 5O 7 0 3
10、2 2 6 0 2 94 5 0 2 6 7 4 0 2 39 3 0 注: 设风速 4 5 I n , s ; 气温与混凝土温差 5 6 的气候条件 蒸发变干, 而其内部仍是塑性体 , 此时最容易 出现 裂缝。可能 出现 塑性收缩裂缝 的混凝土 温度 与对应 的相对湿度的关系见表 1 。另外 , 潮湿 、 干燥 、 风速对混 凝土收缩也有 一定的影 响 , 关系 曲线见图 2 。 ( 2 ) 混凝土的坍落度 。混凝土浇筑后 , 水 泥水 化反 应 激烈 , 分 子链 逐 渐 形成 , 出现 泌水和水分急剧蒸发, 坍落度过大, 在硬化 过程 中, 骨料会 因自重下沉 , 特别是斜面薄 层衬砌
11、,很容易在浇筑数小时后 出现收缩 裂 缝 。塑性 收缩 所产 生 量级 很 大 , 可达 1 左 右。在 骨料 下沉 过程 中若 受到钢 筋阻 挡 , 便 形成 沿 钢筋 方 向 的裂缝 。在构 件 竖 向变 截面处如 T梁 、 箱梁腹板与顶底板交接处 , 因 硬化 前 沉实 不均 匀 将 发生 表 面的顺 腹 板 方 向裂缝 。 ( 3 ) 养护方法。良好的养护可加速混凝土 的水化反应, 获得较高的混凝土强度。养护时 保持湿度越高、 气温越低、 养护时间越长 , 则 混凝土 收缩越小 。蒸 汽养护方式 比 自然养护 方式 混凝 土收缩要 小。 ( 4 ) 水泥品种、 标号及用量。矿渣水泥、
12、快 硬水泥、 低热水泥混凝土收缩性较高, 普通水 泥 、火山灰水 泥 、矾土水泥 混凝土收缩性 较 低。另外水 泥标 号越低 、 单 位体积用量越 大 、 磨细度越大, 则混凝土收缩越大 , 且发生收缩 时间越长。例如, 为了提高混凝土的强度, 施 工时经常采用强行增加水泥用量的做法 , 结 果收缩应力明显加大。另外, 高标号的混凝土 和低标号 的混凝 土相 比, 单方水泥 用量大 , 水 量 少 , 水灰 比低 , 出现塑性 裂缝 的时间提 前 , 且 面积大 。 ( 5 ) 外加剂的使用。目前, 外加剂在混凝 土中的应用和普遍 ,常用的缓凝剂在延缓水 泥水化 的同时 降低了终凝前混凝 土表
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