水利工程中影响混凝土质量的原因及对策.pdf

2 0 1 6年第 3期 ( 第4 4卷) 黑龙江水利科技 H e i l o n g j i a n g H y d r a u l i c S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y No 3 2 01 6 ( T o t M N o 4 4 ) 文章编号： 1 0 0 77 5 9 6 ( 2 0 1 6 ) 0 3 0 1 5 9 0 2 水利工程 中影响混凝土质量的原因及对策 王 冠 ( 辽西北供水有限责任公 司， 沈 阳 1 1 0 0 0 3 ) 摘要： 在水利工程施工中钢筋混凝土裂缝一直影响着工程质量。而产生混凝土裂缝的机理 复杂、 种类较多， 因此准确判定裂缝的种类和产生原因尤为重要。为了减少工程中钢筋混凝土 裂缝的发生， 保证工程质量 ， 必须对裂缝的产生机理及原 因进行详细分析， 并采取相应的措施 防止裂缝发生。 关键词 ： 钢筋混凝土 ； 裂缝 ； 水利工程； 防治措施 中图分类号 ： T V 5 4 4 文献标识码： B 1 水利工程施工中钢筋混凝土裂缝种类及 机理 1 1 沉陷裂缝 产生沉陷裂缝的主要原 因是混凝土下素土不均 匀或过于松软， 以及 回填土浸水 或是 填充不实所导 致的不均匀性地面沉降， 其中大多数为贯穿性裂缝 ， 产生于沉陷处 J 。建筑物产生不均匀沉降的原 因包 括回填土压实度不够或未进行夯实处理， 下卧层承 载力显著低于持力层， 以及使用过程中地基长期处 于水的浸泡 中等 。以上原 因均可以引起建筑物的不 均匀沉降， 从而导致混凝土开裂， 产生沉陷裂缝。另 外 ， 在混凝土的硬化过程中 ， 由于模板刚度不够 以及 固定不牢 等原 因也是产 生沉 陷裂 缝 的重要 原 因之 一 。在北方冬季 进行 混凝 土施 工 ， 当春季开化后 冻 土解冻， 也同样会导致不均匀性沉降， 造成 昆 凝土 裂缝 。 1 2 收缩裂缝 1 2 1 干缩裂缝 在混凝土施工中， 由于多用普通硅酸盐水泥 ， 水 化作用理论所需最小水灰比为 0 2 8 左右。而实际 施工 中， 为保证混凝土的和易性 ， 往往会加入 比水泥 水化作用所需的水分稍多 的水。以国内某重点工程 的耐久性混凝土设计为例 ， 水灰 比实际控 制在 0 3 6 0 4 左右。这部分为了保证和易性而多添加的水 分在混凝土中的存在形式为游 离态， 并且随着混凝 土硬化过程逐步蒸发 ， 从而在 混凝土 内部形 成大量 毛细孔和孔隙， 混凝土在搅拌施工时加入的水分一 部分也会通过毛细管溢出 ， 造成混凝土的收缩 ， 即干 燥收缩 。此外 ， 混凝土硬化过程 中碳化作用 也会引 起体积收缩。碳化收缩与干燥收缩产生的先后顺序 也同样可以影 响混凝土最终的收缩量大小。另外 ， 混凝 土在硬化时， 由于水泥中3 C a O S i O 2 、 C a O A 1 ： 0 3 等不断与其 内的间隙水水发生水化反应使体积 收缩 。 根据有关试验测定 ， 混凝土最终收缩量约为 4 l O一 61 0 一。个 别粉煤灰掺量 较大 的混凝 土配 比中， 最终收缩量可达 1 01 0 以上 。可见 ， 收缩是 混凝土 固有的物理特性 。和混凝土收缩量呈正相关 的因素包括水灰 比、 水泥强度 、 环境温度、 表 面失水 量等； 和混 凝土 收缩 量呈 负相 关 的 因素包 括 骨料 量等 。 1 2 2 塑性 收缩裂缝 一 般来说 ， 塑性收缩裂缝仅发生在混凝 土的表 面， 且深度一般不会超过钢筋保护层的厚度， 故塑性 收缩裂缝属于非结构性裂缝 ， 对结构安全性无影响。 但由于环境中的水和空气等腐蚀介质能够通过裂缝 直接到达钢筋表面， 导致钢筋锈蚀， 因此会影响钢筋 混凝土的耐久性。 收稿 日期 2 0 1 6一 O 11 2 作者简介 王冠( 1 9 8 8 一 ) ， 男， 辽宁沈阳人， 助理工程师。 一 1 5 9 2 0 1 6年第3期 ( 第4 4卷) 黑龙江水利科技 H e i l o n g j i a n g H y d r a u l i c S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y ( T o t a l N o 4 4 ) 1 3 温度裂缝 温度裂缝是由于混凝土内外温度差过大而形成 的。在混凝土浇筑过程中以及浇筑结束后 的最初几 天内， 水泥水化反应将放出大量的热， 一般在 5 0 2 K J g 左右。根据国内某重点工程的混凝土绝热温升实 验结果， 在 3 d龄期内水化反应释放大量热能， 在 3 d 之后显著放缓， 7 d 之后热量释放已经很小了， 几乎 可忽略不计。由于混凝土内外散热速度的不均衡， 内部慢而表面快， 会导致混凝土形成内外温差， 此时 混凝土表面将产生温度应力。如果温度应力超过混 凝土抗拉强度后， 混凝土会开裂。这种裂缝多为贯 穿性裂缝 ， 严重影响混凝土质量； 出现时间一般为混 凝土施工结束后的较短时间内。同时季节性温差也 会使混凝土产生温度裂缝 ， 混凝土在养护期间也会随着温度的变化产生热胀 冷缩变陛， 其膨胀系数为 0 61 0 1 31 0 。 。 。在大 型混凝土构件硬化初期， 由于水泥中含有 3 C a O S i O 、 C a O A 1 0 ， 及游离的碱性氧化物 C a O 、 M g O等遇到水发 生水化反应放出热量， 随着温度的升高会加速水泥基料 各相矿物成分的水化进程， 因而会增大其早期的化学收 缩， 水化热使内部聚集较多热量如得不到及时散发出 来， 就会造成构件内外温差较大， 从而导致内外膨胀变 性不同步， 当变形应力大于混凝土初期硬化强度时就产 生裂缝。另外在新老混凝土交接处由于新浇筑的混凝 土水化热原因与已冷却的老混凝土构件出现温度差也 常常出现裂缝。 1 4 施工管理及工艺引起的裂缝 在工程施工过程 中， 由于现场条件及工艺路线 不科学， 易造成各种形式的裂缝。施工中混凝土搅 拌不均， 振捣不充分， 产生蜂窝、 麻面或空洞， 发生其 它荷载裂缝 ； 配筋不合理及捆绑不牢振捣时发生位 置变化， 降低结构抗弯承载能力， 而产生裂缝； 凝固 初期养护不到位或者未养护， 导致失水过快出现不 规则的收缩裂缝 ； 水灰比不合理导致混凝土收缩量 增加， 表面出现不规则的龟裂； 过分追求使用外加剂 提高混凝土早期强度， 致使水泥水化热集中在早期 的短时间内释放， 产生温度裂缝。 2 防治裂缝措施 在水利工程施工过程中， 混凝土裂缝的存在会 导致内部钢筋材料的腐蚀， 缩短钢筋混凝土结构的 使用寿命， 降低其耐久性和承载力， 同时也威胁施工 安全。因此 ， 发现混凝土产生裂缝的原 因， 同时根据 一 1 6 0 一 不同原因对混凝土的施工进行针对性的控制， 减少 、 混凝土裂缝的产生， 对于提高水利施工工程的安全 性和使用寿命具有十分重要的意义。针对不同裂缝 的产生原因以及机理， 可采取如下措施进行裂缝 防治 ： 2 1 沉陷裂缝的防治措施 混凝土基础处理要达标， 施工前地基夯实， 对部 分夯实后承载力仍达不到要求的地基进行换填处 理， 确保稳定性。 2 2 收缩裂缝 的防治措施 2 2 1 干缩裂缝的防治措施 主要有： 采用合理配合比， 尽可能采用低收缩 混凝土， 根据施工情况选择合适的减水剂等外加剂； 混凝土浇筑后及时进行养护， 降低混凝土干燥速 率； 提前预留伸缩缝， 结构缝等措施， 改善混凝土 构件的受力状态 。 2 2 2 塑性裂缝的防治措施 主要有： 避免混凝土过振导致浮浆层过厚； 在保证混凝土流动性的前提下尽量降低混凝土坍落 度； 浇筑后立即采取覆盖塑料布等措施防止混凝 土表面失水过快 。 2 3 温差裂缝的防治措施 主要有： 采用低水化热、 非早强的水泥材料， 避免产生早强现象， 在不影响强度的前提下降低水 泥用量， 适当提高粉煤灰用量； 严格控制混凝土人 仓温度， 并在浇筑后及时养护； 选择合适的缓凝 剂， 使得水化热以一个较为平缓的速率释放。 3 结论 、 钢筋混凝土无论 是沉陷裂缝 、 收缩裂缝及温差 裂缝 ， 其产生原因主要是 由于钢筋混凝土具有热胀 冷缩的性质， 在混凝土各部位受到温度不一或因其 局部失水过多造成局部 收缩 ， 从而导致应力产生 ， 当 应力大于钢筋混凝土 自身强度时发生裂缝 。通过采 用低水化热的矿渣水泥、 合适的外加剂、 掺合料， 并 通过加强施工过管理等可有效降低钢筋混凝土裂缝 的发生。通过加强现场施工管理和采用科学工艺路 线可进一步降低混凝土裂缝的发生率， 满足工程质 量要求。 参考文献 ： 1 宋谦 水利施工中混凝土裂缝的产生原 因与修补方法 J 河南科技2 0 1 2 ( 0 9 ) ： 8 9