水利施工中混凝土裂缝产生的原因及防治.pdf

2 0 1 2 年第 1 0 期 ( 第 4 O卷) 黑龙江水利科技 H e i l o n g j i a n g S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y o f Wa t e r C o n s e r v a n c y N o 1 0 2 0 1 2 ( T o d a l N o 4 0 ) 文章编号 ： 1 0 0 7 7 5 9 6 ( 2 0 1 2 ) 1 0 0 1 6 3 0 2 水利施 工 中混凝 土裂缝产 生的原 因及 防治 焦燕飞 ( 成阳市羊毛湾水库管理局 ， 陕西 乾县 7 1 3 3 0 0 ) 摘要： 建筑结构是水利工程的核心要素， 建筑结构性能对水利工程现实价值的发挥创造了有利 的条件。但水利施工期间， 混凝土材料出现的裂缝病害严重影响了建筑构造的完整性。 文章分析水利施工混凝土裂缝的成因及处理措施 ， 提出复合土钉墙技术在混凝土裂缝处 理中的运用。 关键词： 水利施工； 混凝土裂缝 ； 异常变形； 受力失衡 ； 温度变化 ； 自动低压灌浆 中图分类号： T V 4 3 1 文献标识码 ： B 水资源是现代农业经济发展的基本条件， 合理 调控运用水资源对区域农业产业的持续发展有着重 要的推 动作 用。混凝 土是水 利工 程建 筑 的常用材 料， 尤其是高性能混凝土的使用大大改善了水利建 筑 的结构性能。现场勘 测结果显示 ， 水利施工期 间 混凝土易产生不同程度的裂缝 问题 ， 破 坏 了底层结 构的牢 固性 ， 如 ： 堤坝结 构 、 溢洪道 、 进 水 口等。因 此 ， 在施 工前 后 注重 混 凝土 裂缝 的防 治是 很 有必 要的。 l 水 利工程建设 的特点 水利工程是用于控制和调配 自然界 的地表水和 地下水， 达到除害兴利 目的而修建的工程。只有修 建水利工程， 才能控制水流， 防止洪涝灾害， 并进行 水量的调节 和分配 ， 以满足人 民生 活和生产对水资 源的需要。水利工程与其他工程相比， 具有如下特 点 ： 影响面广。水利 工程规划是 流域 规划或地 区 水利规划 的组成部分 ， 而一项水利工程 的兴建 ， 对其 周围地区的环境将产生很大的影响 ，既有兴利除害 有利的一面， 又有淹没、 浸没、 移民、 迁建等不利的一 面。为此 ， 制定水利工程规划 ， 必须从流域或地 区的 全局出发 统筹兼顾， 以期减免不利影响， 收到经济、 社会和环境的最佳效果。水利工程一般规模大， 投资多 ， 技术复杂 ， 施工难度大 ， 工期较长 。 2 水利施工中混凝土裂缝的情况 现代水利工程 建设项 目， 以混凝 土结构 占主导 地位 ， 混凝土结构 由于内外 因素 的作用 不可避免地 存在裂缝 ， 而裂缝是混凝土结构物承载能力、 耐久性 及防水性降低的主要原因。许多水利施工单位针对 混凝土裂缝， 开发了工程自动低压灌浆的方法进行 修复。自动低压灌浆技术是混凝土裂缝灌浆领域包 括材料 、 机具、 施工的一项综合技术 。国际发展趋势 表明 ， 建筑物维修、 改造业已成为 当今社会 的热门课 题 ， 而混凝土裂缝 无处不在 ， 无法避 免 ， 建筑物 的破 坏往往是从裂缝开始 ， 因此 ， 对裂缝 的控制和处理至 关重要 。许多施工单位提出了可对混凝土微细裂缝 进行 自动压力灌浆的新型机具和适应各种形态裂缝 修复的灌浆树脂 、 配套材料， 提供了混凝土缺损维修 的聚合物砂浆 和界 面处理技术 ， 并对裂缝成 因和微 细裂缝注入理论进行 了分析 ， 编制 了相对完整 的混 凝土裂缝处理方案。 3 水利施工中混凝土裂缝产生的原因 与其它建筑结构相 比， 水利工程最大 的特点是 与水接触面较大， 特殊的环境位置给混凝土裂缝病 害的形成创造 了条件。从裂缝产 生的原理来看 ， 水 利施工 中病 害的成 因集 中表现为异常变形 、 受力失 衡、 温度差异、 地质变动等等。但混凝土裂缝形成的 具体 因素确实很复杂 的， 施工人员要根据现场勘查 的具体情况 ， 判断裂缝形成的具体因素 ， 为后期病害 防治提供参考依据。 3 1 异常变形 水利建筑浇注混凝土材料后， 其需要经过一段 时间的凝 固才能完全形成结构体 系。异常变形通常 是指混凝土 的塑性收缩 ， 即混凝土材料在完全凝 固 收稿 日期 2 0 1 2 0 2 2 7 作者简介 焦燕飞( 1 9 8 0一 ) ， 女， 陕西乾县人， 助理工程师， 从事水利建设及管理工作。 2 0 1 2年第 1 0期 ( 第 4 0卷) 黑龙江水利科技 H e i l o n i a n g S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y o f Wa t e r C o n s e r v a n c y No 1 0 2 01 2 ( T o d a l No 4 0) 之前长时间暴露在外 ， 空气流通 、 太 阳暴晒等环境导 致其内部水分蒸发过快， 易导致塑性收缩现象的发 生。如： 水利工程建设面积宽广 ， 新浇筑的混凝土在 未完全凝固前水分流失过快 ， 干燥天气会带来 塑性 变形。塑性变形引起的裂缝较为严重 ， 其长度 短则 几十厘米 ， 长则几米。 3 2 受力失衡 力学作用对水 利建筑 结构 的破坏力 也不容 忽 视 ， 尤其是横向、 纵向受力不均衡将造成瞬间性 的断 裂。在旧水利工程加 固改造期 间， 对水 利坝体的上 部结构采取加固处理， 但中、 下部结构体却面临着多 方向的受力荷载。具体情况 ： 横 向荷 载来 源于水库 内的水流冲击 ， 对坝体的定向冲击 而产生力学荷载 作用； 纵 向荷载， 顶部施工对 中下部结构造成的纵 向 荷载较小 ， 但长时间施工也会造成不利影响， 受力失 衡后多处位置会 出现裂缝 。 3 3 温度差异 早期 国内建立 的多数是 中小型水利工程 ， 随着 社会对水资源使用量的上升， 正在实施的大型水利 项 目也不断增多。大型水利施工需用到大体积混凝 土 ， 混合料在摊铺或浇注期间的消耗量大， 这也是混 凝土裂缝产生的一个关键因素。尽管大体积混凝土 满足了大范 围施工的要求 ， 但其在凝 固过程 中出现 了大量的水化热， 材料内外温度高低不一， 释放的能 量也不均衡。据材料试验显示 ， 大体积混凝土 内表 温度差最高达5， 温度裂缝 的发生率极高。 3 4地质变动 一 般情况下 ， 水利 工程项 目的地理位置 比较偏 僻 ， 多数是接近原生态 自然 的区域 ， 这种地域的地质 构造十分复杂， 遇到特殊季节时会产生异常的地质 变动。如： 夏季是地下水运动的频繁时期 ， 水文地质 活动增大 了对水利 建筑 的冲击力 ， 尤其是坝体建筑 的底层结构会承受巨大 的力荷载。当地基结构牢 固 性失调后 ， 上部建筑随即会出现“ 沉 降裂缝 ” 。同时 ， 混凝土结构体的抗 渗性 能减弱 ， 部分水资源直接浸 入到建筑结构而影响水利施工的质量。 水利施工 中引入复合式 土钉墙技术 ， 其 主要采 用了分层开挖 的工艺流程 ， 并且每一个层面 的开挖 深度均有明确 的规定。常用的分层开挖分为 3个层 面 ， 分别是2 11 3 、 3 1T I 、 4 1T I ， 现场可根据基坑工 程的大 小适 当调整开挖幅度 ， 开挖工具尽量不要碰撞 到钢 筋网。 4 2 边坡修理 水利施工勘测技术不先 进 ， 施工人员在 开挖 土 方时不可避免 的存在误差 。水利基坑每开挖一层边 坡， 操作人员都需要进行质量检测。如： 堤坝边坡修 理是要喷洒混凝土材料 ， 喷洒结束应检查混 凝土 的 厚度大小是否合适。喷洒强 要对坡面适 当修整 ， 保 持建筑面 良好 的平整度 。 4 3 土钉制作 水利基坑周围成孔制作也要与所选用的钢筋材 料相 匹配 ， 尽 可能为 钢筋 的插 入提供 足够 的空 间。 钢筋网编制需注意： 间距的控制， 每根钢筋之间的 距离要按照图纸掌握； 型号的控制， 钢筋的粗细、 材质等均要满足基坑施工的要求， 保证钢筋网与土 钉充分连接。 4 4 喷洒材料 高性能混凝 土材 料喷洒 是裂缝 处理 的关键 步 骤 ， 为 了保证喷洒的凝 固效果 ， 配制混凝土材料 时需 控制好原材料质量。混凝土材料使用前要进行质量 检测 ， 利用抽样检测的方式判断材料的性能 ， 合格后 才能用于钢筋 网处理 中。钢筋 网彻底凝 固后 ， 对水 利建筑基层结构性能具有很好的维护性。 5 结论 总之 ， 水利施工 中混凝土裂缝病 害产生 的原 因 相对复杂 ， 且对水利项 目的多个结构均造成 恶劣严 重的损坏。从 安全 、 经济 、 性 能等多个角度考虑 ， 水 利施工中加强裂缝病害的防治是极其重要的。复合 土钉墙技术 的推广运用 ， 可从水利建筑 的底 层结构 进行改造 ， 通过加固地基构造 的方式改善水 利建筑 的整体性能。 4 复合土钉墙技术用于裂缝处理 参考文献： 复合土钉墙技术是现代建筑工程的新技术 ， 不 仅防止了易产生裂缝 的进一步扩 大 ， 也可经过加 固 处理增强建筑抗病害的能力。该项技术在 国内已建 立一套完整的体系， 无论是流程规划或技术工艺， 施 工单位均能很好 的掌握。复合土钉墙技术 的重点在 于水利基坑工程 的施工 改造 ， 通 过优化基坑结构 的 牢固性 、 稳定性 、 耐久性 ， 防止堤坝 、 溢洪道等上部结 构产生裂缝 。其在裂缝处理中需按照以下流程 ： 4 1 开挖土方 一 1 6 4 一 1 殷崇俊 复合土钉墙技术技术在建筑行业中的推广 J 安徽建筑科技， 2 0 1 1 ，1 7 ( 1 3 ) ： 1 1 81 1 9 2 蒋少辉 浅谈水利堤坝建筑裂缝 的产生与防治 J 科 技情报开发与经济， 2 0 1 1 ， 4 0 ( 2 0 ) 1 41 6 3 张晓慧 新时期水利工程改造施工发现的问题 J 黑 龙江科技信息， 2 0 1 1 ， 2 0 ( 1 1 ) 6 8 4 高德平 试析注浆技术在墙体裂缝修补中的应用 J 常 德师范学院学报： 自然科学版 ， 2 0 0 9 ， 1 6 ( 4 ) ： 2 2 2 3 5 陈田华 水利施工中混凝土裂缝形成的病害及处理_ J 中国水利建设， 2 0 1 1 ， 3 1 ( 1 0 ) ： 3 2 3 5