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关键词:种类;混凝土裂缝;成因; 预防措施
一 水工建筑物混凝土裂缝种类
在水利水电工程施工中,混凝土是工程中使用最普遍,用量广泛的一种混合材料。虽然使用率高,但混凝土均匀性差,离散性大,特别容易产生裂缝。某水电站导流明渠工程在一枯施工过流后的裂缝普查中,就发现了许多延伸不长、方向各异的细小裂缝,根据施工经验,笔者认为水工建筑物的混凝土裂缝主要有以下几种:
1、收缩裂缝。即在施工阶段因水泥水化热及外部气温的作用引起混凝土收缩而产生的裂缝。收缩裂缝多为规则的条状,很少交叉,常发生在结构的变截面处,往往与受力钢筋平行。这种裂缝多发生在大体积的混凝土和梁、板、柱等块体构件,危害较大,尤其对暴露在大气中的构筑物影响更大。如不加以防止,很可能会造成严重后果。
2、超载裂缝。即混凝土构件超载使用时,造成变形、受力不均等原因产生的裂缝,一般均发生在构件受力弯矩最大的部位,成条状,但分布不像收缩裂缝那样均匀,扩展方向也相反,一般沿受力钢筋垂直方向或斜向发展。产生超载裂缝的原因,往往是在施工中构件上受到了不适当的施工荷载或者上部建筑物过早施工。
3、沉降裂缝。即因地基差异沉降或构件结合不良、剪应力超过设计强度而产生的一种混凝土裂缝,多见于填土地基、桩基沉降不均匀的各种基础与墙体。这种裂缝一般与地面垂直,或成30°~40°角方向发展,宽度因荷载大小而异,与沉降值成比例。沉降裂缝危害极大,并且很难处理。因此在设计上必须采取有效措施,在先期探测、施工和使用过程中斗要加强观测和巡视。
4、温度裂缝。温度裂缝多发生在大体积混凝土表面或温差变化较大地区的混凝土结构中。温度裂缝的走向通常无一定规律,大面积结构裂缝常纵横交错;梁板类长度尺寸较大的结构,裂缝多平行于短边;深入和贯穿性的温度裂缝一般与短边方向平行或接行,裂缝沿着长边分段出现,中间较密。裂缝宽度大小不一,受温度变化影响较为明显,冬季较宽,夏季较窄。高温膨胀引起的混凝土温度裂缝是通常中间粗两端细,而冷缩裂缝的粗细变化不太明显。此种裂缝的出现会引起钢筋的锈蚀,混凝土的碳化,降低混凝土的抗冻融、抗疲劳及抗渗能力等。
二 预防混凝土裂缝的方法
1、设计方面。在设计上要注意到那些容易开裂的部位,如深基与浅基、高低跨处等,应考虑到由于地基的差异沉降或结构原因而引起的薄弱环节,在设计中加以解决。在构件截面允许、配筋率不变而且在浇筑方便的情况下,钢筋直径越细、间距越小则对预防开裂越有利。
2、施工方案与预防方面。采取良好的施工方案与预防措施对控制混凝土裂缝着很大的关系。施工方案主要应确定一定的浇筑量,施工缝间距、位置及构造、浇筑时间、运输及振捣等。一次浇筑长度由垂直施工缝分割,最好是设置在变截面处或承受拉、剪、弯应力较小的部位。除控制一次浇筑厚度外,分层位置即水平施工缝设留位置也应加以注意。一般来说,应尽量留在变截面处,或远离受拉钢筋部位而设在混凝土的受拉区,确定浇筑时间的原则应尽量避开炎热天气和昼夜温差大的日子。如果必须在夏季施工,则应采取材料降温措施来控制混凝土入仓温度。
3、施工质量方面。由于施工质量原因而产生的裂缝发生率在95%以上,如果在施工阶段控制住了裂缝,则在使用阶段开裂的可能性也就小了。因此,施工阶段是裂缝预防的主要阶段,在施工阶段要注意以下几个问题:混凝土要有合适的配合比,选择合适的配合比,不仅要满足强度要求、施工要求,还要考虑从防止产生裂缝的需要出发。适当的选择好水灰比,在满足强度的原则下,尽可能减少水泥用量。钢筋的成型和模板安装位置要准确、牢固,以免施工中发生变形。钢筋上的污物和氧化层要清除,以免影响粘结力。浇筑和振捣操作要合理,特别是振捣操作技术往往不被人们所重视。振捣不足就无法保证混凝土应有的密实度,过分的振捣则对水泥混凝土均匀有害,要恰到好处。
4、养护方面。养护的目的是使混凝土正常硬化,强度增长,不受或少受外界影响。关键是设法使混凝土温度慢慢下降到接近外界气温,缩小降温过程的温差。以便减小温度应力,尽量防止裂缝的产生。常规的养护方法是喷水,对一般混凝土结构,减少表面收缩,防止龟裂是可行的。大体积混凝土由于块体内外温度不一致,强度增长不同,常常是在强度增长慢的表面开裂,其养护就不能只满足于常规方法。具体说,尽量晚拆模,拆模后要立即覆盖或及时回填,,避开外界气候的影响,养护期应以混凝土强度增长最快的阶段为准,即7~28d,时间增加几天效果更好。
三 混凝土裂缝的处理方法经过调查分析,确认在裂缝不降低承载力的情况下,通常采取表面修补法、充填法、注入法等处理方法:
1、表面修补法。该法适用于缝较窄,用以恢复构件表面美观和提高耐久性时所采用,常用的是沿混凝土裂缝表面铺设薄膜材料,一般可用环氧类树脂或树脂浸渍玻璃布。
2、充填法。当裂缝较宽时,可沿裂缝砼表面凿成V形或U形槽,使用树脂砂浆材料进行填充,也可使用水泥砂浆或沥青等材料。
3、注入法。当裂缝宽度较小且较深时,可采用将修补材料注入混凝土内部的修补方法,首先裂缝处设置注入用管,其他部位用表面处理法封住,使用低粘度环氧树脂注入材料,用电动泵或手动泵注入修补。如果裂缝影响到结构安全,可采取围套加固法、钢箍加固法、粘贴加固法等结构加固法。此方法属结构加固,须经设计验算同意后方可进行。
4、围套加固法。在周围尺寸允许的情况下,在结构外部一侧或数侧外包钢筋砼围套,以增加钢筋和截面,提高其承载力:对构件裂缝严重,尚未破碎裂透或一侧破裂的,将裂缝部位钢筋保护层凿去,外包钢丝网一层:大型设备基础一般采取增设钢板箍带,增加环向抗拉强度的方法处理。
5、钢箍加固法。在结构裂缝部位四周加U型螺栓或型钢套箍将构件箍紧,以防止裂缝扩大和提高结构的刚度及承载力。加固时,应使钢套箍与混凝土表面紧密接触,以保证共同工作。
6、粘贴加固法。将钢板或型钢用改性环氧树脂和粘结剂,粘结到构件砼裂缝部位表面,使钢板或型钢与混凝土连成整体共同工作。粘结前,钢材表面进行喷砂除锈,混凝土刷净干燥,粘结层厚度可为1~4mm。
什么叫体验式潜水?什么叫开放式水域潜水?什么又叫进阶潜水?
今天,上海的富翁集团中,正有很少的一部分男女将一种最新的体育休闲活动――潜水,当作人生中的一种特别乐趣,他们毫无疑问能够回答上面这些潜水术语,也深刻明白个中道理。他们尤其明白,在任何一个水域,30米的水深处是生命的一个临界点,因为这时的人体已承受着4个氮气压,只要处理不当,潜水者便会得上可怕的减压病。
但他们全然不顾。那是因为他们本身就是一些疯子,是上海滩的潜水疯子。
林少雯:不可思议的“潜水疯子”
先说一个最疯最疯的人,说的是身价过亿、学识渊博的林少雯先生。
1951年出生的林少雯,现在是上海凯惠食品添加剂有限公司的董事长兼总裁,他在挪威读的硕士,在英国读的博士,在美国读的博士后。今年,林少雯已经年过58,但看上去毫无老态,他说“这与运动有关”,当然,爱上潜水运动或许有些偶然。
2007年某日,林少雯很想到南部非洲去转转,打开电脑进入旅游网站,恰好看到南非开普敦正举办着一个“与大白鲨共潜”的活动。这活动是让参加者先是穿上潜水服,随后钻进特制的铁笼子里下潜海中。与此同时,组织者将新鲜、血腥的各种肉食从海面上纷纷扔进海里,引诱凶暴的大白鲨游来捕食,参加者在铁笼里看着近在咫尺的大白鲨,张开血盆大口吞噬各种新鲜、血腥的肉食,在与大白鲨几乎是零距离的接触中感受一种特殊刺激。
林少雯第一时间决定了要参加这个有点惊心动魄的活动,这样,他就考起了潜水证。而当他兴致勃勃地前往南非时,他的思路已经转换:既然我已经有了一张潜水证,这就意味着我可以去第三度空间作人生新的体验,那为什么我还要呆在铁笼子中象个傻瓜一样地看着铁笼外的大白鲨?
在开普敦,林少雯相约南非的潜水教练前往潜水。但前往潜水点的时候,林少雯差点选择放弃潜水。因为,在上海特约潜水点接受的几乎是静态的训练,与在开普敦的大西洋海面潜入风高浪急的水里是截然不同的两回事。且不说潜水,仅就岸上准备就十二分的辛苦乃至“痛苦”。在开普敦的马路边换上潜水服,然后佩戴上林林总总的装备,沿着海滩负重走20多分钟才到达下潜点,一路上林少雯气喘吁吁、疲惫不堪;到了下潜点,因为那天天气相当恶劣,风急浪高,海滩边又尽是潮滑、嶙峋的礁石,看到如此恶劣的情形,林少雯几乎要选择放弃了。
然而,当林少雯随同南非潜水教练潜入水中,他的某种命运就在这个瞬间被改变了。那一刻,他感觉到老天仿佛为他打开了另外一扇大门,他看到了别样的一个世界,一个美妙无穷、无法言喻的世界:这里没有了风浪,也没有了噪声,没有了海面上或现实世界中的种种喧嚣。林少雯看到了一大片海带林,这茂密的海带林先前他无法想象,因为在这之前他看到、吞食的海带全都是软绵而细长的,但在开普敦的海底,海带却宛如树干,如同棕榈树般粗壮。除了海带林,林少雯还看到了巨大的水母,这种怪异的水生动物以前他只在电影、电视上看过,而今,他与它们几乎是零距离接触,这个感受自然也是无与伦比。那时那刻,林少雯还看到了管子鱼,看到了大海龟,看到了俗称魔鬼鱼的鳐,看到了软珊瑚、狮子鱼、海鳗、海豚鱼、石头鱼等等海洋中的生物。他不可阻挡地喜欢上了海洋,喜欢上了海底世界,也就是从这天起,林少雯死心踏地地喜欢上了潜水,用他有点夸张的话来说,“潜水成了我的蓝色鸦片”。
林少雯一发而不可收,他很快便从一个初级潜水者跃升到一个高级潜水者,他潜过泰国的斯米兰,潜过马来西亚的诗巴丹,潜过太平洋上的小岛马尔代夫,让他热血沸腾的地方有日本的北海道。那是2008年的2月,当时的北海道是一派冰天雪地,冷风中陆地上的温度是零下17度。当林少雯从北海道的冰窟窿中爬出,他的面镜上全都是冰渣渣,他感觉到呆在水里的惬意:尽管冰窟窿下是零下2度,但与冰窟窿上的零下17度相比还是要“暖和”得多了。
2008年6月13号,他生日那天,前往北极潜水。因为这次极地潜水有全世界最好的水下摄影专家做领队,他感觉到特别的兴奋。酷爱水下摄影的林少雯有整套的水下摄影装备,它们是5万元左右的防水外壳,25万元左右的照相设备:它们是尼康D2XS照相机,短焦、长焦各5个镜头,2个水下强光灯等等,跟着全世界最好的瑞典籍水下摄影师一起深潜北极,林少雯为自己的水下摄影能有些微进步而得意不已。
前往北极深潜的念头萌发于2007年11月份。
那天,“潜水疯子”林少雯跟他的上海教练吴华聊天时说到,任何东西玩到最后总会产生审美疲劳,那么,潜水的极致又是什么?吴华或许谈到了潜水中的“派蒂理念”,但林少雯想到的却是在上海,或者在中国,甚至是全世界找几个志同道合的潜水伙伴,相约北极玩一次冰潜。
那一刻林少雯就确信,当他从北极归来之后,他会对任何一个相遇的人这么说:这个世界上,假如仅就潜水而言,最美丽的地方一定在亘古冰封的北极。他之所以敢于如此预言,乃是他已经充分地想象到了,他将亲眼目睹这个世界上绝大多数人一生无法看到的东西或景象。譬如,他充分地想象到自己将在北极相遇海象。由于潜在水中呼吸吐出来的水泡泡会让海象误以为这是北极的弱小生物,以北极生物链的名义,海象会兴奋不已扑向水泡发出之处,因此林少雯将会十二分地小心自己下潜那刻附近海象的动静。
后来,当林少雯从北极、南极归来,当他回想起在极点之侧的种种潜水场景和细节,他明白,极地的精彩早已超越了他曾经的想象。
陈香墨:下潜中的思想者
陈香墨,或许不够潜水疯子的级别,但肯定是上海“潜水族”的思想者。
70后的陈香墨毕业于复旦大学新闻系。2002年光景,陈香墨有些厌倦他的传媒工作,因此前往法国巴黎大学攻读了一年法语,随后进入世界闻名的巴黎高等商学院学习最为热门的工商管理。
陈香墨那届的工商管理学生共有200来名,分别来自全世界76个国家,堪称是真正的全球化。陈香墨的同学中,无论男女,只要时机得当,有人会去阿尔卑斯山滑雪;有人会在距离学校5里处的马场上学各种马术;有人会在秋天来临时候去巴黎郊外打猎;也有人会结伴而行来到大西洋岸边海钓……陈香墨绕有兴味地看着同学们的种种生活方式,他也十分乐意对其中的一些生活方式进行尝试。陈香墨很“思想”地认为,他们这一代,70后一代也可以被社会学家描述为“新科举一代”,读书相当努力,才学也相当出众,然而不可否认的是,“新科举一代”在满足了社会对他们的基本要求之后,也付出了丧失生活中种种乐趣的代价,这其中之一的乐趣便是体育带来的快乐,运动带来的亢奋。
思想者陈香墨开始爱上了潜水,尽管不象林少雯那样的狂热。
陈香墨第一次下到海底世界是澳大利亚的大堡礁。
那时,陈香墨还没有一张初级潜水证,他是被一个澳大利亚的潜水教练带领着下到了大堡礁的海底,现在回想起来,“这种方式是相当危险的”。
当海水将陈香墨彻底淹没的一刹那,他心情十分紧张,显得有些惊慌失措。但随着他在水中找到那份平衡感,随着大堡礁的海底世界向他一一展开,他看到了那美丽的鱼和那么瑰丽的珊瑚,他的心逐渐平静了,继而澎湃起来,这可是他从来没有目睹过的自然景象啊!这也是他从来不曾有过的的人生体验!当他被潜水教练由海底再次带回陆地时,内心中有这样的感觉:他已经做成了一件从来没有做过的事情;而且,这件事情在未来将影响到他的人生。
从澳大利亚回到中国后,陈香墨做的第一件事情便是前往北京极限体验中心,在那个水深7米的地方考出了自己的第一张潜水证,也即OW证。
拿着这个证,陈香墨开始了他的潜水游戏生涯。他钟情的还是澳大利亚,在凯恩斯一地,当他潜入水中,在海底游弋的时候,又一番瑰丽景象出现在了他的面前:他看到了十分罕见的海龙,看见了五彩缤纷的蝴蝶鱼,还看到了那千年不死、万年不亡的大海龟。那个时候,陈香墨正在水下15米处――一个初级潜水者的最佳深度,他看见一只庞大无比的海龟不慌不忙地从身边游过,陈香墨好奇之极,便尾随其后。他有节奏地摆动自己的脚蹼,游到了那个大海龟身上,游了一阵之后,陈香墨有些调皮地将手拍了拍大海龟的背,他看见大海龟转过头来,有些恋恋不舍又有些迷惑不解地看了陈香墨一眼,随后便向海洋深处游去,直到没了踪影。
在澳大利亚的凯恩斯海域中,陈香墨还与鲨鱼不期而遇。
那天陈香墨正做着岸潜,他希望去看海中奇景之一的软珊瑚。在软珊瑚的边缘,当陈香墨攀附着向下望去,他看到的是深不可测的海洋,有一种万丈深崖的感觉。尽管有些战战兢兢,陈香墨还是忍不住沿着软珊瑚下潜了十多米,就在这时,他惊讶地看见一条巨大的白剑鲨从他身边不动声色地游过。那一刻,尽管陈香墨内心紧张万分,但他知道自己不能有任何惊慌失措的表现,因为白剑鲨有一种凶残的本能,一旦它感觉到对方的惊慌,便会将对方当作自己的猎物而毫不犹豫地发动攻击……
这些年来,陈香墨陆续去过一些海域,在西沙群岛,当他深潜之后,看见海底十分美丽的珊瑚,但因为捕捞过度,这里几乎没有任何鱼种了,海中的荒芜简直令人发指;在塞班岛,他被大群鱼儿所包围,那种精彩纷呈的景象是任何语言都难以叙述的,他还看见当地人将一条船有意沉没在了海底,天长日久,那船里便栖息着许多鱼,当他潜入其中,在沉船中与鱼儿亲密接触时,那份体验又是这样地不同寻常……
关键词:水电工程;混凝土;裂缝;成因;预防
Abstract: Reinforced concrete structure in water conservancy and hydropower engineering, bridge engineering, civil engineering, play a very important role, control problem of fracture is one of the main issues in construction. This article on how to prevent concrete crack problem of hydroelectric engineering are analyzed.
Key words: hydropower engineering; concrete; crack; cause; prevention
中图分类号:TU757.4
引言:水工混凝土建筑物一般规模较大,施工条件艰苦,有的建筑结构甚至建在覆盖层等软基上,而且水工程混凝土建筑物一般采用高标号水泥、大体积浇筑,故裂缝是水工混凝土建筑物最普遍、最常见的病害之一。混凝土裂缝不但影响美观,如不及时处理,随着裂缝的发育,影响混凝土的整体性和结构的安全性;结构性贯穿裂缝,将渗漏量增加,易发生渗漏,而且降低混凝土的承载力,结构钢筋锈蚀等,影响工程使用功能。因此,在设计和施工方面,要做好预防裂缝发生的措施,对施工过程严格按规程、规范要求进行控制;发现裂缝要及时观测、巡查、统计分析裂缝成因,并结合设计方、施工单位、业主、监理等共同商议,制定合理的裂缝处理方案,及时处理,确保工程的施工质量。
1水电工程中混凝土的裂缝问题成因分析
混凝土中产生裂缝有多种原因,主要是混凝土温度和湿度的变化,混凝土的脆性和不均匀性,以及结构不合理,原材料不合格(如碱骨料反应),模板变形,基础不均匀沉降等。
1.1温度变化引起的混凝土裂缝
由于混凝土具有热胀冷缩的性质,当温度高时膨胀,温度低时收缩,当温度在短时间内变化过大时,造成内外温差,混凝土的温度形变过大,由此, 产生的基础约内外过大温差产生的不均匀膨胀和收缩附加应力将超出混凝土本身的抗拉能力,这时就会产生温度裂缝,这种现象一般在北方地区较为常见,并集中发生在早春和秋冬季节。
1.2收缩引起的混凝土裂缝
混凝土凝结之前会出现塑性收缩,塑性收缩一般是由于混凝土表面失水过快而没有采取有效的养护措施而造成的,一般出现在干燥天 气,由于天气条件和混凝土本身内外温度不同,塑性收缩引起的裂缝严重程度也不一样。另外在混凝土的养护过程中,有可能出现化学收缩,化学收缩一般是由混泥土拌合所产生的碱性离子与混凝土中一些活性较强的骨料发生化学反应,而吸收周围水分,导致混凝土内部膨胀而造成的。
1.3混凝土材料质量引起的混凝土裂缝
因混凝土材料质量不合格而引起的裂缝较为常见。混凝土材料质量问题一般包括水泥质量差、外加剂的添加不符合技术要求、啥时骨料中有机质杂质多、粗骨料和细骨料级配不符合技术标准及配合比不当等等,这些问题都容易造成混凝土的裂缝。
1.4荷载引起的混凝土裂缝
在混凝土结构的施工过程中,一些不当的荷载也会造成混凝土裂缝。例如在混凝土的结构强度尚未达到设计要求时,如拆模之前就向其加载,而这一阶段的混凝土结构只能自身维持稳定,不能承受外来荷载,稍有外力作用就很容易造成混凝土开裂。可见不规范的施工操作和没有足够的强度增长期,也是造成混凝土裂缝的主要原因之一。
1.5地基的不均匀沉降引起的混凝土裂缝
地基基础的不均匀沉降会造成混凝土结构受力变化,极容易造
成混凝土剪切和自重产生裂缝。常见的地基不均匀沉降大多由下列因素造成:
1.5.1地基基础土质不均匀,特别是有些地基有软弱夹层未做可靠处理。
1.5.2地基浸水造成的地基不均匀。
1.5.3在冬季严寒天气冻土膨胀或冻土融化造成的地基不均匀。
1.6施工工艺问题引起的混凝土裂缝
混凝土的施工设计因素较广,因此由施工工艺问题引起的混凝土裂缝成因较为复杂,常见的有以下几种:
1.6.1在混凝土的拌合、运输、浇捣、振实等各个工序中因操作不当而直接或间接导致的混凝土裂缝。
1.6.2模板设计不合理、支撑结构不可靠或拆模过早造成的混凝土裂缝。
1.6.3混凝土施工过程中,因违规操作造成的钢筋污染、保护层大小不合适,造成钢筋与混凝土的碰撞从而引发的裂缝。
1.6.4不注重对混凝土的养护,使其表面过早干燥或内外温差大而造成的混凝土开裂。
2裂缝对建筑物的危害
裂缝是水电工程中最普通、最常见的病害之一,不发生裂缝的水电建筑物是极少的,严重的裂缝不仅危害建筑物的整体性和稳定性,而且还会产生大量的漏水,裂缝往往还会引起其他病害的发生与发展。如渗漏溶蚀,环境水侵蚀,冻融破坏及钢筋锈蚀等等。
3混凝土的裂缝预防措施
混凝土裂缝的预防可以做到“防微杜渐”、防备在先,也是混凝土裂缝的事前控制,因此加强混凝土裂缝预防措施的研究具有十分 重要地位。 做好预防工作应把好设计、施工及运用管理等各个环节。
3.1在设计上要注意到那些容易开裂的部位,如深基与浅基、高低跨处等,应考虑到由于地基的差异沉降或结构原因而引起的薄弱环节,在设计中加以解决。在构件截面允许、配筋率不变而且在浇筑方便
的情况下,钢筋直径越细、间距越小则对预防开裂越有利。
一些参数主要包括:
3.1.1在保证混凝土满足和易性和强度要求的前提下,单位用水量、砂率、坍落度、水灰比尽可能采用小值。
3.1.2添加外加剂,如减水剂、高性能引气剂和粉煤灰时尽可能取大值,提高混凝土和易性和流动性,增加抗裂性能。
3.1.3大体混凝土选用低热水泥,如通用水泥中的火山灰、粉煤灰、矿渣水泥和复合水泥。
3.1.4混凝土配合比的优化设计。采用掺入粉煤灰, 选择减水剂, 保证泵送流动度。采集原材料进行试拌, 尽可能地减少水泥用量 ,添加1级粉煤灰,将水胶比控制在规范允许的范围内, 粗骨料尽可能采用三级配,可减少温度应力。掺入适量的粉煤灰对改善混凝土的和易性, 降低温升, 减少收缩, 提高抗侵蚀具有良好的作用。
3.2原材料的选择。砂料细度模数控制在 2.4以上, 含泥量控制在1% 内。碎石针片状控制在 10 %以内,含泥量控制在1% 内,尽可能使用低水热化水泥, 控制原材料的质量减少混凝土产生的收缩。
3.3 施工中严格控制好工序
3.3.1预防收缩裂缝。主要预防措施:(1)选用干缩值较小、早期强度较高的硅酸盐或普通硅酸盐水泥。(2)严格控制水灰比,掺加高效减水剂来增加混凝土的坍落度和和易性,减少水泥及水的用量。(3)混凝土浇筑前,将基层和模板浇水均匀湿透。(4)保持混凝土终凝前表面湿润。(5)在高温和大风天气加强养护,采取挡风遮阳措施。
3.3.2对松软土、填土地基在上部结构施工前应进行必要的基础处理,模板支撑可靠牢固,并使地基受力均匀。
3.3.3大体积混施工,应改善混凝土的搅拌工艺,在传统的“三冷技术”基础上采用“二次风冷”新工艺。同时要采用塑料薄膜和草袋覆盖,以确保混凝土内外温差小于250C。
3.3.4振捣要密实,同时加强养护,拆模后要挂草帘、铺草浇水或喷淋水养护保湿。
(1)二次振捣法消除混凝土沉缩裂缝。对于浇筑后坍落度已经消失接近初凝的混凝土进行二次振捣, 混凝土会重新液化, 能较好地消除粗骨料、钢筋下面的水膜, 消除沉缩收缩量。尤其是泵送混凝土特别需要二次振捣。
(2)二次压光消除混凝土塑性收缩裂缝。此种裂缝是混凝土表面水分散失引起的, 发生在混凝土初凝至终凝期间, 消除此种裂缝应使用机械抹光机进行大面积、高强度的提浆抹光, 然后使用机械收光机进行大面积、高强度的收光, 将极大地提高混凝土的平整度和表面强度, 在混凝土终凝前再进行二次人工抹压收面。
3.4混凝土的养护和表面保护。养护的目的是使混凝土正常水化硬化,强度增长,不受或少受外界影响。关键是设法使混凝土温度慢慢下降到接近外界气温,缩小降温过程的温差。以便减小温度应力,尽量防止裂缝的产生常规的养护方法是,混凝土表面喷水,对一般混凝土结构,减少表面收缩,防止龟裂是可行的。大体积混凝土由于块体内外温度不一致,强度增长不同,常常是在强度增长慢的表面开裂,其养护就不能只满足于常规方法。具体说,尽量晚拆模,拆模后要立即覆盖或及时回填,避开外界气候的影响,养护期应以混凝土强度增长最快的阶段为准,即7~28 d,时间增加几天效果更好,必要时采用埋设冷却管通事宜温度的冷水冷却消除内外温差。
3结语
由于水电建筑物所处的自然环境恶劣、水文气象条件复杂、混凝土施工外界影响因素繁杂。因此 ,裂缝是水工混凝土建筑物难以控制,普遍存在的一种顽固病害。裂缝使建筑物出现渗水和侵蚀破坏、引起钢筋的锈蚀、混凝土的碳化、降低材料的耐久性,影响建筑物的承载能力和安全性。因此要对混凝土裂缝进行认真研究、区别对待、采用合理的方法进行处理至关重要, 同时应重视设计和施工环节,采取各种有效的预防措施,来预防裂缝的出现和发展,保证建筑物安全和正常使用。
参考文献:
[1]黄浩,田桥.浅析混凝土裂缝产生的原因、防治及补救[J].科技资讯.
关键词:砼裂缝;水工建设;防治措施
中图分类号: P618 文献标识码: A
水工建设由于其所处的建筑环境、位置以及功能等因素的影响,若是混凝土开裂就极易造成内部钢筋受到腐蚀,导致混凝土结构耐久度以及使用寿命,同时也会影响到混凝土构件的承载力,甚至会影响到整体工程质量,威胁到人民的生命安全。所以,混凝土裂缝问题在水工建设中必须予以重视。
一、引发因素分析
1.塑性收缩裂缝的产生因素
水工建筑材料中主要使用的混凝土材料会在凝固时散发一定的热量和水分,而水分以及热量的散发会引发混凝土构件收缩,对于一些大体积混凝土而言,其收缩程度更大。加之外界环境影响就会在结构中产生收缩应力,当该种收缩应力超过材料所能够承受的抗拉极限强度,就会在混凝土中产生裂缝。因此,该种由于收缩应力产生的砼裂缝是较为常见的。另外裂缝会造成混凝土材料不连续,作为物理病害之一,对于水工建设中材料的耐久度影响最大。而收缩裂缝的出现会影响到混凝土结构的抗拉性,同时一些有害物质,如具有腐蚀性的液体、气体等进入结构中,对内部钢筋等造成腐蚀破坏,继而引起混凝土整体结构的损伤。水工建设工程的主要用途为灌溉或者水库蓄水发电,若是混凝土结构出现裂缝将会引发一系列的问题,若是出现渗漏且渗漏量过大则会直接对水利工程蓄水功能造成影响。
2.温差裂缝的产生因素
由于混凝土的凝固会受到其主要组成成分―――水泥的影响,温差裂缝是由于内外温差引起的。混凝土材料分子具有一定的空隙,水泥水化热产生的热量在表面散发较快,因此表面混凝土微孔中水分会由于外界环境等因素发生形态改变,最终体积发生变化。当水分凝结体积膨胀会形成冻胀力,而过冷的水会在分子移动过程中形成渗透压力,而混凝土对该两种力的抗性仅有一定范围,超出范围其结构便会遭到破坏。温差裂缝产生的情况有三种:首先水化热在混凝土凝固的初期内外温差较大,从而在结构表面出现了裂缝;其次,拆模后混凝土会由于温度的急速下降而造成混凝土结构发生改变,产生裂缝。最后,温差裂缝产生的原因是由于其内部温度在凝固时过高,但是由于混凝土体积大散热较慢,所以加大了温度梯度差,因而产生了温差裂缝。对于施工中的大体积混凝土,其温度裂缝的产生是常见的病害,在水利工程中的分洪闸以及拦河坝等处极容易发生温差裂缝。
3.安定性裂缝的产生因素
安定性裂缝的主要表现便是龟裂性,龟裂裂缝通常是由于使用了质量不合格的混凝土材料造成。此外,钢筋的腐蚀现象也会在一定程度上引发砼裂缝现象。
二、防治裂缝
1.配比优化
减少使用水泥的比例是防治裂缝产生的有效手段,通常是添加粉煤灰,并在此基础上控制水灰比,来保证即使采用二级配粗骨料都能够有效降低砼裂缝的产生几率。粉煤灰能够有效调和混凝土性能,改善和易性,降低收缩量,通过提高各抗性保证其内部不受有害物质侵蚀。另外通过斜筋的布置也能够提高混凝土性能。在容易发生裂缝的部位,布置斜筋以替代混凝土承受拉应力。于此,能够有效预防裂缝的出现及扩展。此外,混凝土的使用中可以充分利用后期强度,在设计中通过对结构约束程度的降低,以及充分利用中低强度的水泥优势,改变混凝土性能,减少由于收缩程度不同而产生的拉应力。另外应当尽量降低钢筋保护层厚度,这是由于砼裂缝随着保护层厚度的增加而更容易出现。
2.加强混凝土养护措施
混凝土养护是在混凝土施工完成之后,在一定时间内对混凝土进行保护防范。其主要目的是为了使混凝土能够更好的硬化和凝结。主要措施为在混凝土拆模后挂草帘或铺草浇水来养护保湿。刚刚浇筑的混凝土非常的“柔嫩”,需要格外小心对待,直到足够坚强之前不能掉以轻心。混凝土的保养不单单是防止裂缝的产生,更要注重混凝土成型后的稳定,使其拥有充分的抗压和强韧性能。通常钢筋的腐蚀都是氧化反应造成的,空气中的氧气是罪魁祸首。所以要尽可能的保障混凝土的密实度,避免空气的进入。通常可采用加强混凝土保护层的厚度,来防止钢筋的氧化反应;在混凝土表面喷涂或涂刷聚合水泥砂浆、沥青、环氧树脂等防腐层;选择抗腐蚀性强的钢筋材料和混凝土材料;避免使用碱骨料等措施对防止混凝土裂缝有较好的效果。碱骨料化学反应对结构的耐久性影响很大,为控制碱骨料的化学反应,含碱量低的水泥以及优质的骨料选择是预防裂缝的有效手段,所以我们要在提高混凝土密实度的同时降低水灰比使其达到一个合理的配比。
3.避免混凝土基础不均匀沉降
由于混凝土技术的普遍应用,混凝土抗压性能和质量的要求也逐步提高。强度是混凝土抗压性能的标志,在水利工程中为了使得水建工程能够具有较强的抗压能力,混凝土的强度必须提高。另外,在施工过程中,合理安排施工的工序、改善混凝土结构等也尤为重要。如果只简单的依靠减轻结构重量来控制沉降,只会使整个结构的稳定性减弱,加重不均匀沉降。因此,在工程实践中,应加强不均匀沉降的保护措施。
4.如何有效预防沉降裂缝
首先需要保证工程地基稳固,基础的稳定是建筑结构稳定的首要条件。对于基础松软的地质结构需要进行夯实及加固处理,保证模板刚度以及强度符合设计要求,其支承力能够满足水工建设需要,且能够均匀分力。其次,应当保证浇筑过程中混凝土不受浸泡,且严格控制合理的拆模时间,保证拆模能按照相关工程规范操作顺序要求进行。另外,对冻土模板的安装以及拆除时都需要特殊的预防措施加以保护。
5.管理工作预防
管理技术的加强是避免砼裂缝产生的大环境要件,只有管理工作到位,才能保证工程的技术、质量以及安全得到保证。其中技术管理纵贯整个流程,是混凝土浇灌过程中的核心内容,关系到工程整体质量和整体安全。加强技术管理首先要做的便是技术交底,对工程质量加强检验、管理,严格监督,提高质量;第二,保证施工过程中每个环节都按照各项规章制度及相关工程规范要求,进行检验,并将检测机制完善健全。在整个工程中将质量管理理念深入人心,令每个人都认识到全面的质量管理同工程的目标实现之间是密不可分的,转变质量保证思路,在问题出现前便采取积极的措施,而不是事后补救。全面摒弃过去分散管理的模式,不再就事论事,而是实行系统综合的全面预防和整治,将质量作为工程建设的中心,各项工作都围绕质量开展。
结束语
砼裂缝出现受到诸多因素影响,有些是外在环境因素,有些则是其自身性能所致。例如,应力裂缝是由于荷载引起;沉降裂缝则是由于地基的不均匀沉降所致;温度裂缝主要是由于温度梯度差过大造成;收缩裂缝则是养护不善所致。每种裂缝产生的原因不同,要消除裂缝必须针对其产生原因有效控制材料配比、质量、温度和养护手段、施工手段等。因此,砼裂缝的有效预防应当全方位的从设计、施工、环境以及后期养护和施工管理多方面入手,系统的消除引发砼裂缝产生的各因素,才能提高混凝土结构稳定性。
参考文献
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[4] 鞠丽艳. 混凝土裂缝抑制措施的研究进展 [J]. 混凝土,2002(05).
1、风险因素与后果
1.1、设计方面
水利工程建设从立项到实施,一般要经历可行性研究、初步设计与审批、施工图设计与审核、工程招投标、工程建设施工阶段、竣工验收以及后评价,历时时间较长。在工程建设实施阶段后,业主承担的风险主要表现在以下几个方面。
1.1.1、工程设计失误
在施工图设计阶段,注重工程设计与整体工程的协调,而忽略了设计与工程沿线环境的协调,没有很好的全面考虑工程整体与环境、工程个体与环境的协调,导致有些设计不适应具体的环境条件。工程建设进入实施阶段后,工程设计与工程建设实地情况存在较大的差异,如有的在渠道工程规划时,渠道截断相邻较近的两条道路而只对其中一条道路规划了桥梁,给当地群众生产生活带来不便,群众难以接受,要求增加桥梁,否则阻挠施工。不但影响了工程进度,而且最终还要再新建一座桥梁。同时,桥梁与渠道垂直交叉,设计的桥梁建造完成后与原道路现状存在角度、高差较大的情况等。这样,就必须重新调整原规划,重新设计渠系建筑物的型式。
1.1.2、工程设计漏项
在工程建设规划时,存在建设内容漏项问题,比较突出的问题是工程沿线的配套设施不完善。如部分渠段渠堤外未设计排水沟,不能恢复原有的排水系统,暴雨季节排水不畅,造成农田或果园受淹,引发同当地群众的矛盾,成为阻碍工程建设顺利进行的因素。为化解矛盾,推进工程建设顺利进行,理顺当地排水系统,只能变更设计,增加排水沟。
1.1.3、工程结构的变更
工程结构的变更主要表现在建筑物的基础工程和衬砌工程中。基础工程由于地质勘探范围的局限,实际地质条件与地质勘探情况存在一定的差异,如地质勘探报告上为土基,实际上持力层为岩基,有必要对原来的基础设计进行变更,反之亦然。如在衬砌工程中,由于地质勘探与工程建设实施时间的差异,受气象、环境条件的影响,地下水位发生了变化,有的区域地下水位高于勘探时水位,排水困难。为了保证衬砌质量和衬砌结构的安全,不得不对施工图的设计方案进行变更,增设内排水系统。
设计变更对业主来说,承担的最大风险是增加工程建设投资和延迟工程建设进度。
1.2、工程监理方面
工程监理是按照监理合同、建设合同对工程施工进行全过程、全方位的管理,落实“三控二管一协调”的职能。对业主而言,监理工程师的工作责任心、专业技术水平是业主面临的主要风险。表面看来承担的风险不大,实际上面临的隐患较多。监理工程师责任心不强,不能很好的履行监理职责,甚至与施工单位串通一气,合伙蒙蔽业主;监理工程师的专业技术水平不高,就不能有效地监督管理施工单位的施工行为,及时纠正施工中存在的质量、进度控制问题。如此,业主单位承担的巨大风险是工程建设过程失去控制,不但增加工程投入,工程建设质量也很难保证。
1.3、工程施工方面
工程施工方面的风险,涉及的范围广、内容多,是业主方风险管理的重中之中。现阶段,施工单位的选择都是采用招投标制,实施合同管理,风险管理的主要方向应该放在质量风险、进度风险、安全风险管理上。
1.3.1、质量风险
施工单位是工程建设质量控制的主体,监理单位根据业主的授权对施工单位进行监督管理,对质量管理赋有重要的责任。这样,并不能否认业主在施工质量控制中的主导作用和监督管理职能,在加强对监理单位、施工单位管理的前提下,应该积极参与建设程序管理、工序质量管理,落实工程质量全过程、全方位管理的指导思想,规避质量风险。
1.3.1.1更换原材料
根据规定,在施工准备阶段,对工程中使用的原材料送质量检测单位进行委托检测,只有合格的原材料才能应用于工程建设。而在实际施工中,由于施工单位受利益驱动,为了降低建设成本,以次充好,而监理单位对材料报验把关不严,缺少现场检测手段 ,一检管终身,往往出现实际使用的原材料与设计要求、委托检测报告的质量标准不一致的情况,如混凝土拌制中使用的碎石,配合比试验中采用的是16~31.5mm级配,实际拌制中采用的是0~20mm级配。更换原材料导致的后果是,增加了工程建设质量控制的难度,工程建设质量标准难以达到设计要求,质量评定时也难以符合有关规范的规定,极易产生不合格工程。
1.3.1.2偷工减料
偷工减料顾名思义就是减少作业时间和减少材料用量。有些施工单位受经济利益的驱动,在施工工序上减少作业时间,不按照规定的要求操作。比如,在混凝土浇筑过程中,入仓、平仓、振捣等过程都有严格的规范要求,实际操作时,入仓时不根据混凝土拌合物的下落高度采取相应的措施,而是采用自由下落的方式,极易造成混凝土离析;平仓时不采用人工平仓,不按照设计的层厚平仓,而利用振捣器以振代平,容易造成混凝土的离析和混凝土过振;振捣时,振捣间距、振捣时间不一致,容易造成振捣不实和漏振。减料就是减少工序施工中的材料用量,不按照设计要求、规范规定配置。比如在钢筋工程施工中,有些单位仅凭借施工经验,将起辅作用的钢筋用量减少,钢筋的搭接长度缩短等,是施工中经常发生的现象。有些已经成了某些管理人员见怪不怪的习惯,甚至标榜为经验。这种现象的存在,对质量风险管理来说是极大的挑战。
1.3.1.3不履行建设程序
坚持建设程序管理是工程建设参与方履行建设工程管理的重要环节,是落实工程建设参与方加强质量管理的有效方式,是及时解决施工过程中各类问题的有效途径,是加强质量控制的前提和基础。不坚持建设程序管理,既不能有效地解决施工中的问题,也容易让施工单位产生管理不严格的错误认识,导致施工中的蛮干行为,质量控制措施处在失控的状态。有些施工单位认为,按照建设程序来控制工程质量,比较繁琐、麻烦,影响下道工序的及时实施,影响施工的进度,而有意识地放弃建设程序。在水利工程建设实行监理制后,工序质量管理在施工单位“三检制”的基础上,监理工程师担负着工序质量的抽检职责。现实中,有些责任心不强的监理工程师,放松了对工序质量的控制,没有落实上道工序不合格,不能进入下道工序施工的要求,为整体工程质量埋下了隐患。
业主方的质量风险,主要承担因工程质量较差,导致的后期运行管理费用较高及工程运行不安全,甚至接受不合格的豆腐渣工程。
1.3.2、进度延迟风险
施工进度控制与施工质量控制、工程投资控制具有密切的关联性,对工程建设来说具有非常明显的实效性。产生进度风险的原因主要体现在以下几个方面:一是施工单位的进度计划编制不是按照工程量与资源的配置情况,经过合理的计算编制的,而是按照合同工期的要求,凭借经验编制的。这种进度计划在编制时,就失去了控制的价值,施工进度只能靠现场的实际调度来控制,带有极大的随意性,进度提前或延迟都存在极大的不确定性,往往是以进度的延迟作为结局。二是施工单位从资源配置、施工能力方面,制定了比较符合工程建设实际的进度计划,但是未能充分考虑气象因素、环境因素对进度计划的影响,缺少应急措施,导致施工进度计划在某一影响因素下,不能正常实施,造成进度计划的延迟。尤其是环境因素的影响,对落实进度计划具有更多的不确定性,也是比较难以防范的风险。三是施工单位制定了比较详细、完善、符合工程建设实际的进度计划,由于前期工程进展比较顺利,逐渐放松了进度计划的控制,出现一些小的偏差不在意、不纠偏。当出现较大偏差时,仅依靠原来的进度计划已不能达到纠偏的目的,只能重新编制新的进度计划、落实新的控制措施。当采用新的进度计划时,必须衡量成本与工期,往往是以工期的延迟为结局。
施工进度的延迟是工程建设中重点防范的风险。工程进度延迟带来的风险,容易增加业主的投资,延迟工程交付、投入运行的时间,影响工程尽早发挥效益。
1.3.3、安全风险
安全管理在工程建设中始终处在非常重要的位置,对业主来说面临的风险主要有两方面:一是人员的生命安全,二是工程实体的安全。根据工程建设相关法规、建设合同的约定,安全管理由施工项目部承担主要的管理职能,业主对项目部的安全管理进行指导与监督。在工程建设过程中,发生安全事故时,施工项目部承担主要的赔偿责任,但有时也不能排除业主的连带责任。一旦出现安全事故,带来的负面影响不是可以用钱来评价的,有可能是长久和深远的。在此类风险中,业主方可能要承担赔偿金,关键的是业主的声誉会受到重创。
工程实体的安全与工程质量的好坏紧密相连,加强施工质量控制,落实全过程、全方位质量管理,是对工程实体质量最好的保障。
1.4、工程移民与迁占方面
在工程建设中,移民与迁占工作受地域经济发展、文化差异、民风民俗的影响,移民迁占工作受环境影响较大,从而直接影响工程投资和建设进度,如地方政府和群众要求变更规划、提高规划标准、增设建筑物、要求提高补偿标准等现象,甚至无理取闹,提出不合理的要求,这在工程建设过程中屡见不鲜。轻则业主增加工程投资及时化解,重则不仅业主增加工程投资,而且延误了工程建设的进度,既损害了施工单位的经济利益,也损害了业主的利益,对工程建设者的信心是比较严重的打击。
2、风险对策
在建设工程风险管理中,对风险进行辨析,分析风险事件的后果是否可以承担,就能比较客观的确定采用风险回避、风险转移、直接承担风险的方式应对。在工程实践中,可以从以下几方面做起,减轻风险后果。
2.1加强施工图设计的监督管理
施工图设计的依据是批准的初步设计,在施工图设计阶段,设计单位应该对工程现场的情况再进行详细的调查分析,较准确的掌握工程地质、水文地质、地形地貌等工程沿线的环境实况,基本做到工程设计与实际相符;优化初步设计的相关设计指标,在满足工程使用功能需要的前提下,尽可能做到工程设计与环境的协调一致;充分考虑工程建设对当地生产生活、环境的影响,采取必要的工程措施减少这种影响。
2.2加强合同管理,严格按照合同约定办事。
加强合同管理,是约束工程建设主体履行义务的有效手段。认真执行合同约定,可以有效地防止风险的转移,规避因对方履行合同不利而造成的损失。在合同执行过程中,任何一方的违约,都会给对方带来一定的经济损失,不可避免的产生索赔与反索赔。当索赔不成时,极有可能以降低工程质量为代价,或者以拖延工期为手段,使业主做出让步;当反索赔不成时,业主可能会接受一项不合格的工程。因此,工程建设的主体只有认真履行合同的约定,在合同约定的范围内进行协商,才能保证工程建设的顺利进行。当协商的问题超出了合同约定的范围时,应该尽快签署合同补充协议,规范双方的行为。