水利工程中混凝土裂縫滲透成因及其預(yù)防措施
水利工程中混凝土裂縫滲透成因及其預(yù)防措施
1 前言
隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高,，水利水電工程建設(shè)在規(guī)模上,、數(shù)量上都達(dá)到了建國以來的最高水平；由于混凝土本身為透水介質(zhì),，因而在水利工程中發(fā)生滲漏的情況是不可避免的,。由于滲漏的作用，使得有壓水滲入混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部,，這種現(xiàn)象不僅會(huì)降低水工建筑物的抗?jié)B能力,，而且會(huì)引起鋼筋的銹蝕，影響水工建筑物的承載能力,，危及水工建筑物的結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,。所以分析裂縫的成因，探討防治措施,，對水利工程建筑物的應(yīng)用有著極其重要的意義,。本文詳細(xì)進(jìn)行了裂縫滲透產(chǎn)生的原因,，并根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)提出在施工中的預(yù)防措施及新工藝新技術(shù)。
2 混凝土滲透裂縫類型
混凝土是多相復(fù)合脆性材料,，當(dāng)混凝土的拉應(yīng)力大于其抗拉強(qiáng)度,，或拉伸變形大于其極限變形時(shí)，混凝土就會(huì)產(chǎn)生裂縫,。
按位置不同，裂縫可分為表層裂縫,、深層裂縫和貫穿裂縫,。
按其開度變化可分為死縫、活縫,、增長縫,。
按其產(chǎn)生原因可分為沉陷縫、干縮縫,、溫度縫,、應(yīng)力縫和施工縫。
3 裂縫成縫原因及預(yù)防措施
3.1 溫度變化引起的裂縫
裂縫的成因：由于混凝土在硬化過程中,，水泥和水起化學(xué)反應(yīng),，產(chǎn)生大量的水化熱引起混凝土的溫度上升，如果熱量不能很快散失,，內(nèi)部和外部溫差過大,，就將產(chǎn)生溫度應(yīng)力，使結(jié)構(gòu)內(nèi)部受壓,，外部受拉,。混凝土在硬化初期,，只有很低的抗拉強(qiáng)度,，如果由內(nèi)外溫度差引起的拉應(yīng)力超過混凝土早期抗拉強(qiáng)度時(shí)，混凝土就要產(chǎn)生裂縫,。
防止這類裂縫產(chǎn)生的措施：盡量選用低熱或中熱降低泥礦渣水泥,、粉煤灰水泥；減少水泥用量,，將水泥用量2盡量控制在450kg/m以下,；降低水灰比，一般混凝土的水灰比控制在0.60以下,；改善骨科級(jí)配,，摻加粉煤灰或高效減少水劑等來減少水泥用量，降低水化熱,；改善混凝土的攪拌工藝,，采用“二次風(fēng)冷”新工藝降低混凝土的澆筑溫度,；在混凝土中摻加一定量的具有減水、增塑,、緩凝等作用的外加劑,，改善混凝土拌和物的流動(dòng)性、保水性,，降低水熱化,，推遲熱峰出現(xiàn)的時(shí)間；合理安排施工工序,，分層,、分塊澆筑，以利于散熱,，減小約束,；在大體積混凝土內(nèi)部設(shè)置冷卻管道，通過冷水或冷氣冷卻,，減小混凝土的內(nèi)部溫差,；加強(qiáng)混凝土溫度的監(jiān)控，及時(shí)采取冷卻保護(hù)措施,；加強(qiáng)混凝土養(yǎng)護(hù),，混凝土澆筑后，及時(shí)用濕潤的草簾,、麻片等覆蓋,，并灑水養(yǎng)護(hù)，適當(dāng)延長養(yǎng)護(hù)時(shí)間,，保證混凝土表現(xiàn)緩慢冷卻,，在寒冷季節(jié)，混凝土兩面必須采取保溫措施,，以防寒潮襲擊,。
3.2 混凝土收縮引起的裂縫
裂縫的成因：混凝土在空氣中結(jié)硬時(shí)，體積要縮小,，產(chǎn)生收變形,，當(dāng)受到約束時(shí)，就可能導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生,；在筋率較高的構(gòu)件中,，由于鋼筋對周圍混凝土的約束作用強(qiáng)，混凝土的收縮也會(huì)受到鋼筋的限制而產(chǎn)生拉應(yīng)力,，引構(gòu)件局部裂縫,；新老混凝土界面容易產(chǎn)生收縮裂縫。
防止這類裂縫產(chǎn)生的措施：在裂縫產(chǎn)生的部位,，用水泥砂漿,，環(huán)氧樹脂對裂縫部位表面進(jìn)行粘補(bǔ),、涂抹和嵌補(bǔ)等。這種方法一般適用于表面裂縫,，合理設(shè)置收縮縫,；改善水泥土性能，降低水灰比,，減少水泥用量,；配筋率宜過高，設(shè)置構(gòu)造鋼筋收縮裂縫健分布均勻,，避免發(fā)生集的大裂縫,；加強(qiáng)混凝土的時(shí)期養(yǎng)護(hù)，并適應(yīng)當(dāng)延長混凝保溫覆蓋時(shí)間,，并涂刷養(yǎng)護(hù)劑養(yǎng)護(hù)。
3.3 混凝土塑性坍落引起的裂縫
裂縫的成因：混凝土塑性坍落發(fā)生在混凝土澆筑后的頭幾個(gè)時(shí)內(nèi),，這時(shí)混凝土還處于塑性狀態(tài),，如果混凝土出現(xiàn)滲水現(xiàn)象，在重力作用下混合料中的固體顆粒有向下沉移而水向浮動(dòng)的傾向,。這種移動(dòng)當(dāng)受到鋼筋骨架或者模板約束時(shí),，上部就容易形成沿鋼筋長度方向的裂縫。
防止這類裂縫產(chǎn)生的措施：要仔細(xì)選擇集料的配級(jí),，做好混凝土的配合比設(shè)計(jì)特別是要控制水灰比,，采用適量的減水劑；施工時(shí)混凝既不能漏振也不能過振,，避免混凝土泌水現(xiàn)象的發(fā)生,，防模板沉陷；如果發(fā)生這類裂縫,，可在混凝土終凝以前重抹面壓光,，使裂縫閉合。
3.4 堿-骨科化學(xué)反應(yīng)引起的裂縫
裂縫的成因：堿-骨科反應(yīng)是指混凝土孔隙中水的堿性溶液與活性骨科化學(xué)反應(yīng),，生成硅酸凝膠,，堿硅膠溫水后可產(chǎn)生膨脹，使混凝土脹裂,，開時(shí)在混凝土表面形成不規(guī)則的細(xì)小裂縫,，然后由表及里地展，裂縫中充滿了白色深沉,。
防止這類裂縫產(chǎn)生的措施：堿-骨科化反應(yīng)對結(jié)構(gòu)件的耐久性影響極大,，為了控制堿-骨科的化反應(yīng)速度應(yīng)選擇優(yōu)質(zhì)骨科和低含堿量水泥，并提高混凝土密實(shí)度和采用較低的水灰比,。
4 混凝土裂縫的處理材料和技術(shù)
4.1 水泥基滲透結(jié)晶型防水材料
水泥基滲透結(jié)晶防水材料是水泥,、硅砂和多種特殊的活性化學(xué)物質(zhì)組成的灰色粉末狀無機(jī)材料,。這種材料的作用機(jī)理是特有的活性化學(xué)物質(zhì)利用水泥混凝上本身固有的化學(xué)特性和多孔性，以水為載體,，借助于滲透作用,，在混凝上微孔及毛細(xì)管中傳輸，再次發(fā)生水化作用,，形成不溶性的結(jié)晶并與混凝上結(jié)合成為整體,。由于結(jié)晶體填塞廠微扎及毛細(xì)管道，從而使混凝土致密,，達(dá)到永久性防水,，防潮和保護(hù)鋼筋、增強(qiáng)混凝上結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的效果,。這一材料已在水工混凝土建筑物防滲修補(bǔ)中逐漸得到應(yīng)用,，均取得良好效果。
4.2 新型灌漿材料
利用環(huán)氧樹脂和聚氨酯在一定條件下制備出可以形成同步互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的新型化學(xué)灌漿材料,。該材料綜合廠環(huán)氧樹脂漿材和聚氨酯漿材的性能優(yōu)點(diǎn),，漿材黏度低，凝結(jié)時(shí)間可調(diào),、強(qiáng)度高,。水下混凝土灌漿試塊的黏接抗拉強(qiáng)度可達(dá)1.05NPa，是一種性能優(yōu)良,，適用性強(qiáng),、適合水下灌漿的多功能新型灌漿材料。
4.3 混凝土裂縫注漿技術(shù)
自從壞氧樹脂類高分子材料被用于混凝上建筑物裂縫修補(bǔ)工程后,，至今它已經(jīng)成為僅次于鋼材和水泥的第三種材料被廣泛應(yīng)用,。以往傳統(tǒng)方法是靠人工控制將樹脂漿液注入裂縫內(nèi)。當(dāng)環(huán)氧漿液黏度大,，裂縫寬度較小時(shí),，這種修補(bǔ)方法并不一定十分成功。由日本引入一種“壁可”注漿技術(shù),，則是通過橡膠管的彈性收縮壓力自動(dòng)完成注漿,，緩慢均勻地灌漿壓力可將縫隙中的空氣壓人混凝土毛細(xì)管中，并通過混凝上的自然呼吸作用排出,，有效地避免了氣阻現(xiàn)象,，從而保證了灌漿質(zhì)量。在無人看管的情況下,，注漿管靠內(nèi)部壓力可以持續(xù)很長時(shí)間自動(dòng)注漿,，需要人工操作的只是用泵將漿液壓入到注射管內(nèi)。
4.4 鋼板及碳纖維補(bǔ)強(qiáng)加固新技術(shù)
碳纖維補(bǔ)強(qiáng)加固技術(shù)是利用高強(qiáng)度或高彈性模量的連續(xù)碳纖維，單向排列成束,，用壞氧樹脂浸漬形成碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料片材,，將片材用專用環(huán)氧樹脂膠黏貼在結(jié)構(gòu)外表面受拉或有裂縫部位，固化后與原結(jié)構(gòu)形成一整體,，碳纖維即可與原結(jié)構(gòu)共同受力,。由于碳纖維分擔(dān)了部分荷載，就降低了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)力,，從而使結(jié)構(gòu)得到補(bǔ)強(qiáng)加固,。
裂縫是水利建筑物混凝土結(jié)構(gòu)中普遍存在的一種現(xiàn)象；它的出現(xiàn)不僅會(huì)降低水利建筑物的抗?jié)B能力,，影響水利建物的使用功能,，而且會(huì)引起鋼筋的銹蝕，混凝土的碳化,，低材料的耐久性,，影響水利建筑物的承載能力。所以,，必對混凝土裂縫進(jìn)行調(diào)查研究,，在工程中采取有效的預(yù)防措施來預(yù)防，以證水利工程建筑物的構(gòu)件的安全,、穩(wěn)定,。
1 前言
隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高,，水利水電工程建設(shè)在規(guī)模上,、數(shù)量上都達(dá)到了建國以來的最高水平；由于混凝土本身為透水介質(zhì),，因而在水利工程中發(fā)生滲漏的情況是不可避免的,。由于滲漏的作用，使得有壓水滲入混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部,，這種現(xiàn)象不僅會(huì)降低水工建筑物的抗?jié)B能力,，而且會(huì)引起鋼筋的銹蝕，影響水工建筑物的承載能力,，危及水工建筑物的結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,。所以分析裂縫的成因，探討防治措施,，對水利工程建筑物的應(yīng)用有著極其重要的意義,。本文詳細(xì)進(jìn)行了裂縫滲透產(chǎn)生的原因，并根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)提出在施工中的預(yù)防措施及新工藝新技術(shù),。
2 混凝土滲透裂縫類型
混凝土是多相復(fù)合脆性材料,，當(dāng)混凝土的拉應(yīng)力大于其抗拉強(qiáng)度，或拉伸變形大于其極限變形時(shí)，混凝土就會(huì)產(chǎn)生裂縫,。
按位置不同,，裂縫可分為表層裂縫、深層裂縫和貫穿裂縫,。
按其開度變化可分為死縫,、活縫、增長縫,。
按其產(chǎn)生原因可分為沉陷縫,、干縮縫、溫度縫,、應(yīng)力縫和施工縫,。
3 裂縫成縫原因及預(yù)防措施
3.1 溫度變化引起的裂縫
裂縫的成因：由于混凝土在硬化過程中，水泥和水起化學(xué)反應(yīng),，產(chǎn)生大量的水化熱引起混凝土的溫度上升,，如果熱量不能很快散失，內(nèi)部和外部溫差過大,，就將產(chǎn)生溫度應(yīng)力,，使結(jié)構(gòu)內(nèi)部受壓，外部受拉,?；炷猎谟不跗冢挥泻艿偷目估瓘?qiáng)度,，如果由內(nèi)外溫度差引起的拉應(yīng)力超過混凝土早期抗拉強(qiáng)度時(shí),，混凝土就要產(chǎn)生裂縫。
防止這類裂縫產(chǎn)生的措施：盡量選用低熱或中熱降低泥礦渣水泥,、粉煤灰水泥,；減少水泥用量，將水泥用量2盡量控制在450kg/m以下,；降低水灰比,，一般混凝土的水灰比控制在0.60以下；改善骨科級(jí)配,，摻加粉煤灰或高效減少水劑等來減少水泥用量,，降低水化熱；改善混凝土的攪拌工藝,，采用“二次風(fēng)冷”新工藝降低混凝土的澆筑溫度,；在混凝土中摻加一定量的具有減水、增塑,、緩凝等作用的外加劑,，改善混凝土拌和物的流動(dòng)性、保水性，降低水熱化,，推遲熱峰出現(xiàn)的時(shí)間,；合理安排施工工序，分層,、分塊澆筑,，以利于散熱，減小約束,；在大體積混凝土內(nèi)部設(shè)置冷卻管道,，通過冷水或冷氣冷卻，減小混凝土的內(nèi)部溫差,；加強(qiáng)混凝土溫度的監(jiān)控,，及時(shí)采取冷卻保護(hù)措施；加強(qiáng)混凝土養(yǎng)護(hù),，混凝土澆筑后,，及時(shí)用濕潤的草簾、麻片等覆蓋,，并灑水養(yǎng)護(hù),，適當(dāng)延長養(yǎng)護(hù)時(shí)間，保證混凝土表現(xiàn)緩慢冷卻,，在寒冷季節(jié),，混凝土兩面必須采取保溫措施，以防寒潮襲擊,。
3.2 混凝土收縮引起的裂縫
裂縫的成因：混凝土在空氣中結(jié)硬時(shí),，體積要縮小，產(chǎn)生收變形,，當(dāng)受到約束時(shí),，就可能導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生,；在筋率較高的構(gòu)件中,，由于鋼筋對周圍混凝土的約束作用強(qiáng)，混凝土的收縮也會(huì)受到鋼筋的限制而產(chǎn)生拉應(yīng)力,，引構(gòu)件局部裂縫,；新老混凝土界面容易產(chǎn)生收縮裂縫。
防止這類裂縫產(chǎn)生的措施：在裂縫產(chǎn)生的部位,，用水泥砂漿,，環(huán)氧樹脂對裂縫部位表面進(jìn)行粘補(bǔ)、涂抹和嵌補(bǔ)等,。這種方法一般適用于表面裂縫,，合理設(shè)置收縮縫；改善水泥土性能，降低水灰比,，減少水泥用量,；配筋率宜過高，設(shè)置構(gòu)造鋼筋收縮裂縫健分布均勻,，避免發(fā)生集的大裂縫,；加強(qiáng)混凝土的時(shí)期養(yǎng)護(hù)，并適應(yīng)當(dāng)延長混凝保溫覆蓋時(shí)間,，并涂刷養(yǎng)護(hù)劑養(yǎng)護(hù),。
3.3 混凝土塑性坍落引起的裂縫
裂縫的成因：混凝土塑性坍落發(fā)生在混凝土澆筑后的頭幾個(gè)時(shí)內(nèi)，這時(shí)混凝土還處于塑性狀態(tài),，如果混凝土出現(xiàn)滲水現(xiàn)象,，在重力作用下混合料中的固體顆粒有向下沉移而水向浮動(dòng)的傾向。這種移動(dòng)當(dāng)受到鋼筋骨架或者模板約束時(shí),，上部就容易形成沿鋼筋長度方向的裂縫,。
防止這類裂縫產(chǎn)生的措施：要仔細(xì)選擇集料的配級(jí)，做好混凝土的配合比設(shè)計(jì)特別是要控制水灰比,，采用適量的減水劑,；施工時(shí)混凝既不能漏振也不能過振，避免混凝土泌水現(xiàn)象的發(fā)生,，防模板沉陷,；如果發(fā)生這類裂縫，可在混凝土終凝以前重抹面壓光,，使裂縫閉合,。
3.4 堿-骨科化學(xué)反應(yīng)引起的裂縫
裂縫的成因：堿-骨科反應(yīng)是指混凝土孔隙中水的堿性溶液與活性骨科化學(xué)反應(yīng)，生成硅酸凝膠,，堿硅膠溫水后可產(chǎn)生膨脹,，使混凝土脹裂，開時(shí)在混凝土表面形成不規(guī)則的細(xì)小裂縫,，然后由表及里地展,，裂縫中充滿了白色深沉。
防止這類裂縫產(chǎn)生的措施：堿-骨科化反應(yīng)對結(jié)構(gòu)件的耐久性影響極大,，為了控制堿-骨科的化反應(yīng)速度應(yīng)選擇優(yōu)質(zhì)骨科和低含堿量水泥,，并提高混凝土密實(shí)度和采用較低的水灰比。
4 混凝土裂縫的處理材料和技術(shù)
4.1 水泥基滲透結(jié)晶型防水材料
水泥基滲透結(jié)晶防水材料是水泥,、硅砂和多種特殊的活性化學(xué)物質(zhì)組成的灰色粉末狀無機(jī)材料,。這種材料的作用機(jī)理是特有的活性化學(xué)物質(zhì)利用水泥混凝上本身固有的化學(xué)特性和多孔性，以水為載體,，借助于滲透作用,，在混凝上微孔及毛細(xì)管中傳輸,，再次發(fā)生水化作用，形成不溶性的結(jié)晶并與混凝上結(jié)合成為整體,。由于結(jié)晶體填塞廠微扎及毛細(xì)管道,，從而使混凝土致密，達(dá)到永久性防水,，防潮和保護(hù)鋼筋,、增強(qiáng)混凝上結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的效果。這一材料已在水工混凝土建筑物防滲修補(bǔ)中逐漸得到應(yīng)用,，均取得良好效果,。
4.2 新型灌漿材料
利用環(huán)氧樹脂和聚氨酯在一定條件下制備出可以形成同步互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的新型化學(xué)灌漿材料。該材料綜合廠環(huán)氧樹脂漿材和聚氨酯漿材的性能優(yōu)點(diǎn),，漿材黏度低,，凝結(jié)時(shí)間可調(diào)、強(qiáng)度高,。水下混凝土灌漿試塊的黏接抗拉強(qiáng)度可達(dá)1.05NPa,，是一種性能優(yōu)良，適用性強(qiáng),、適合水下灌漿的多功能新型灌漿材料,。
4.3 混凝土裂縫注漿技術(shù)
自從壞氧樹脂類高分子材料被用于混凝上建筑物裂縫修補(bǔ)選自.投標(biāo)書代寫網(wǎng) yipai178.com 工程后，至今它已經(jīng)成為僅次于鋼材和水泥的第三種材料被廣泛應(yīng)用,。以往傳統(tǒng)方法是靠人工控制將樹脂漿液注入裂縫內(nèi),。當(dāng)環(huán)氧漿液黏度大，裂縫寬度較小時(shí),，這種修補(bǔ)方法并不一定十分成功,。由日本引入一種“壁可”注漿技術(shù)，則是通過橡膠管的彈性收縮壓力自動(dòng)完成注漿,，緩慢均勻地灌漿壓力可將縫隙中的空氣壓人混凝土毛細(xì)管中,，并通過混凝上的自然呼吸作用排出，有效地避免了氣阻現(xiàn)象,，從而保證了灌漿質(zhì)量,。在無人看管的情況下，注漿管靠內(nèi)部壓力可以持續(xù)很長時(shí)間自動(dòng)注漿,，需要人工操作的只是用泵將漿液壓入到注射管內(nèi),。
4.4 鋼板及碳纖維補(bǔ)強(qiáng)加固新技術(shù)
碳纖維補(bǔ)強(qiáng)加固技術(shù)是利用高強(qiáng)度或高彈性模量的連續(xù)碳纖維,，單向排列成束,，用壞氧樹脂浸漬形成碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料片材，將片材用專用環(huán)氧樹脂膠黏貼在結(jié)構(gòu)外表面受拉或有裂縫部位,，固化后與原結(jié)構(gòu)形成一整體,，碳纖維即可與原結(jié)構(gòu)共同受力,。由于碳纖維分擔(dān)了部分荷載，就降低了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)力,，從而使結(jié)構(gòu)得到補(bǔ)強(qiáng)加固,。
裂縫是水利建筑物混凝土結(jié)構(gòu)中普遍存在的一種現(xiàn)象；它的出現(xiàn)不僅會(huì)降低水利建筑物的抗?jié)B能力,，影響水利建物的使用功能,，而且會(huì)引起鋼筋的銹蝕，混凝土的碳化,，低材料的耐久性,，影響水利建筑物的承載能力。所以,，必對混凝土裂縫進(jìn)行調(diào)查研究,，在工程中采取有效的預(yù)防措施來預(yù)防，以證水利工程建筑物的構(gòu)件的安全,、穩(wěn)定,。
