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关键词:混凝土;裂缝;成因;预防
一、混凝土裂缝的分类
混凝土裂缝是混凝土的一种常见病和多发病。病情绝大多数发生于施工阶段,其原因复杂多变,一般可分为无害裂缝和有害裂缝两大类。无害裂缝是指肉眼看不到的、砼内部固有的一种裂缝,它是不连贯的。宽度一般在0.05mm以下,这种砼本身固有的微观裂缝,荷载不超过设计规定的条件下,一般视为无害。有害裂缝宽度在0.05mm以上,并且认为宽度小于0.2~0.3mm的裂缝是无害的,但是这里必须有个前提,即裂缝不再扩展,为最终宽度。
二、混凝土裂缝的成因
裂缝产生的形式和种类很多,有设计方面的原因,但更多的是施工过程的各种因素组合产生的。
(一)砼的收缩
收缩是砼的一个主要特性,对砼的性能有很大影响。由于收缩而产生的微观裂缝一旦发展,则有可能引起结构物的开裂、变形甚至破坏。产生收缩裂缝的原因,一般认为在施工阶段因水泥水化热及外部气温的作用引起砼收缩而产生的裂缝。多为规则的条状,很少交叉。常发生在结构变截面处,往往与受力钢筋平行。收缩裂缝多发生在大体积砼中,梁、板、柱等小块体构件,预应力构件极少产生收缩裂缝。砼收缩裂缝危害较大,尤其是暴露在大气中的构筑物,影响更大。如不加以防止,可能会造成严重后果。
(二)混凝土材料及配合比
配合比设计不当直接影响砼的抗拉强度,是造成砼开裂不可忽视的原因。配合比不当指水泥用量过大,水灰比大,含砂率不适当,骨料种类不佳,选用外加剂不当等,这几个因素是互相关联的。有关试验资料显示:用水量不变时。水泥用量每增加10%,混凝土收缩增加5%;水泥用量不变时,用水量每增加10%,混凝土强度降低20%,混凝土与钢筋的粘结力降低10%。合肥市近两年发现不少商品混凝土浇捣的楼板出现裂缝,总结的原因有如下方面:
1、粗细集料含泥量过大,造成混凝土收缩增大。集料颗粒级配不良或采取不恰当的间断级配,容易造成混凝土收缩的增大,诱导裂缝的产生。
2、骨料粒径越细、针片含量越大,混凝土单方用灰量、用水量增多,收缩量增大。
3、混凝土外加剂、掺和料选择不当、或掺量不当,严重增加混凝土收缩。
4、水泥品种原因,矿渣硅酸盐水泥收缩比普通硅酸盐水泥收缩大。
5、水泥等级及混凝土强度等级原因:水泥等级越高、细度越细、早强越高对混凝土开裂影响很大。混凝土设计强度等级越高,混凝土脆性越大、越易开裂。
(三)施工及现场养护原因
1、现场浇捣混凝土时,振捣或插入不当,漏振、过振或振捣棒抽撤过快,均会影响混凝土的密实性和均匀性,诱导裂缝的产生。
2、高空浇注混凝土,风速过大、烈日暴晒,混凝土收缩值大。
3、对大体积混凝土工程,缺少两次抹面,易产生表面收缩裂缝。
4、大体积混凝土浇注,对水化计算不准、现场混凝土降温及保温工作不到位,引起混凝土内部温度过高或内外温差过大,混凝土产生温度裂缝。
5、现场养护措施不到位,混凝土早期脱水,引起收缩裂缝。
6、现场模板拆除不当,引起拆模裂缝或拆模过早。
7、现场预应力张拉不当(超张、偏心),引起混凝土张拉裂缝。
这些因素都会造成砼较大的收缩,产生龟裂裂缝或疏松裂缝,致使砼微观裂缝迅速扩展,形成宏观裂缝。
养护是使砼正常硬化的重要手段。养护条件对裂缝的出现有着关键的影响。在标准养护条件下,砼硬化正常,不会开裂,但只适用于试块或是工厂的预制件生产,现场施工中不可能拥有这种条件。但是必须注意到,现场砼养护越接近标准条件,砼开裂可能性就越小。
(四)使用原因(外界因素)
1、构筑物基础不均匀沉降,产生沉降裂缝。
2、使用荷载超负。
3、野蛮装修,随意拆除承重墙或凿洞等,引起裂缝。
4、周围环境影响,酸、碱、盐等对构筑物的侵蚀,引起裂缝。
5、意外事件,火灾、轻度地震等引起构筑物的裂缝。
三、混凝土裂缝预防措施
根据砼裂缝成因,采取适当措施进行预防要比事后补救有效的多。也就是说采取以防为主的方法,归纳起来,可以从以下几个方面着手:
1、设计
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、配筋率不变而且浇筑方便的条件下,钢筋直径越细、间距越小则对预防开裂越有利。
2、施工方案
好的施工方案与预防、控制裂缝有很大的关系。施工方案主要应确定一定浇筑量、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留设位置也应加以注意,一般来说,因尽量留在变截面处,或远离受拉钢筋部位而设在砼的受压区,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砼入模温度。
3、施工质量
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就很小了。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:首先砼要有合适的配合比,选择合适的配合比,不仅要满足强度要求、施工要求,还要从防止产生裂缝的需要出发。其次适当地选择好水灰比,在满足强度要求的原则下,尽可能减少水泥用量。其次钢筋的成型和模板安装位置要准确、牢固,以免施工中变形。钢筋上的污物和氧化铁皮要清除,以免影响粘结力。最后是浇筑、振捣操作合理,特别是振捣操作技术,往往不被人们重视。过分地振捣对砼均匀性有害,振捣不足也不能保证砼应有的密实度,要恰到好处。
4、养护
养护的目的是使砼正常硬化,强度增长,不受或少受外界影响。技术关键是设法使砼温度级慢慢下降到接近外界气温,缩小降温过程中的温差。以便减小温度应力,阻力裂缝的产生。
如何解决人防工程的混凝土非荷载裂缝问题,对于保证人防工程建设质量具有重要意义。在发现的问题中,80%以上混凝土结构裂缝与非荷载变形有关,混凝土的非荷载变形并不必然导致混凝土结构裂缝的产生,裂缝的产生与非荷载变形分布的不均匀性以及变形受到的约束程度有关。混凝土非荷载变形受到的约束分为内约束和外约束。内约束指一个物体或一个构件本身各质点之间的相互约束作用。外约束指一个构件变形受到其它构件的阻碍,或一个结构变形受到另一个结构的阻碍。无论内约束或外约束,变形不协调或变形受到约束都将导致拉应力产生,在拉应力作用下,混凝土中会产生大量的“微观裂缝”,“微观裂缝”不断发展为“宏观裂缝”,即非荷载裂缝。下面以人防工程为例,介绍一下非荷载裂缝的种类和预防措施。
一、干缩裂缝及预防
干缩裂缝是混凝土干燥收缩变形导致的裂缝。干燥收缩
变形是混凝土凝结硬化后,由于含水孔隙失水导致的体积收缩,是混凝土内部和环境之间存在湿度梯度造成的。混凝土干燥收缩变形本质上是水泥石的收缩,骨料由于弹性模量大实际上是不收束的,且起着约束水泥石收束的作用。混凝土干燥收束变形的大小取决于水泥石的数量、水泥石中的孔隙含量、孔径分布和含水状态、混凝土材料组成、配合比以及构件的尺寸,且受湿度影响大,具有明显的时变性。
主要预防措施:一是选用收缩量较小的水泥,降低水泥的用量。二是在混凝土配合比设计中应尽量控制好水灰比的选用,同时掺加合适的减水剂。三是严格控制混凝土搅拌和施工中的配合比,混凝土的用水量绝对不能大于配合比设计所给定的用水量。四是加强早期养护,适当延长养护时间。冬季要延长保温覆盖时间,并涂刷养护剂养护,五是设置伸缩缝。
二、塑性收缩裂缝及预防
塑性收缩是指混凝土在凝结之前,表面因失水较快而产生的收缩。其产生的主要原因为:混凝土在终凝前几乎没有强度或强度很小,或者混凝土刚刚终凝而强度很小时,受高温或较大风力影响,混凝土表面失水过快,造成毛细管中产生较大的负压而使混凝土体积急剧收缩,而此时混凝土的强度又无法抵抗其本身收缩,因此产生龟裂。影响混凝土塑性收缩开裂的主要因素有水灰比、混凝土的凝结时间、环境温差、风速、相对湿度等。
主要预防措施:一是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。二是严格控制水灰比,掺加高校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。三是浇筑前,将基层和模板浇水均匀湿透。四是及时覆盖塑料薄膜或者潮湿的草垫、麻片等,或者在混凝土表面喷洒养护剂等进行养护。五是在高温和大风天气要设置遮阳和挡风设施,及时养护。
三、塑性塌落裂缝及预防
塑性塌落裂缝,一般在混凝土浇筑时或浇筑成型后、初凝前,由于混凝土沉降收缩所致。当混凝土沉降收缩受到阻挡时,将在阻挡部位上部混凝土中产生拉应力,当拉应力大于混凝土的张拉应力时,混凝土表面即产生塑性坍塌裂缝。可分为3种类型。一是混凝土结构中的钢筋或固定模板的螺栓阻碍了混凝土的沉降,在浇注面上形成塑性坍塌裂缝。二是混凝土细柱和薄墙会因两边模板凹凸不平或构件尺寸变化限制了混凝土的均匀下沉。同时模板吸水太快造成部分混凝土很快失去流动性时,也会形成塑性坍塌裂缝。三是厚混凝土较薄混凝土的沉降量大,在连续浇筑变截面结构时,由于混凝土沉降速度的差异,塑性坍落裂缝在变截面部分也极易产生。
主要预防措施:一是及时对混凝土进行二次振捣,二是分批浇筑。
四、沉陷裂缝及预防
建筑物地基处理不满足规范要求或地基承载力不足时,因上部建筑物压力的作用将产生沉陷变形。若地基沉陷变形不均匀,将在结构内部产生拉应力而导致建筑物开裂,这种裂缝称为沉陷裂缝。沉陷裂缝一般出现在严重湿陷性黄土、冻胀土、膨胀土、软弱土等承载力不足且不均匀地基上的建筑物中。同时地基承载力均匀,但所受荷载差别过大,建筑物刚度差别悬殊时,也会因不均匀沉陷导致裂缝发生。
主要预防措施:一是对松软土、回填土地基在上部结构施工前应进行必要的夯实和加固。二是设置沉降缝。三是防止混凝土浇筑过程中地基被水浸泡。四是模板拆除的时间不能太早,且要注意拆模的先后次序。
五、温度裂缝及预防
一是大体积混凝土浇筑后,在硬化过程中,水泥水化产生大量的水化热。由于混凝土的体积较大,大量的水化热聚集在混凝土内部而不易散发,导致内部温度急剧上升,而混凝土表面散热较快,较大的内外温差造成内部与外部热胀冷缩的程度不同使混凝土表面产生一定的拉应力。当拉应力超过混凝土的抗拉强度极限时,混凝土表面就会产生裂缝,这种裂缝多发生在混凝土施工中后期。二是在温差变化较大地区的混凝土施工中或者是混凝土受到寒潮的袭击,会导致混凝土表面温度急剧下降,而产生收缩,表面收缩的混凝土受内部混凝土的约束将产生很大的拉应力而产生裂缝,这种裂缝通常只在混凝土表面较浅的范围内产生。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。
主要预防措施:一是设置温度裂缝。二是布置温度钢筋。三是选用适当的保温措施。四是尽量选用低热或中热水泥。五是减少水泥用量。六是降低水灰比。七是改善骨料级配,降低水化热。
六、冻融裂缝及预防
寒冷或严寒地区,处于潮湿环境下的混凝土结构,由于内部水分结冰将产生体积膨胀,在反复冻融循环作用下,混凝土将产生冻融裂缝。有时地基土体的冻胀也可能导致混凝土开裂。冻融裂缝的产生与混凝土的密度和长期受潮有关。一般冻融裂缝大部分出现在顶层混凝土挑槽、女儿墙、混凝土压顶等部分,少部分在低层勒角部分出现。卫生间、盥洗室靠近外墙的混凝土,有时也会出现裂缝。冻融裂缝的特点是裂缝附近混凝土酥松、表面沙浆剥落、钢筋,产生锈蚀。同时开裂情况伴随时间的推移将不断恶化。
主要预防措施:一是提供混凝土早期强度;二是实施保温措施;三是惨加引气剂、防冻剂、早强剂。
七、化学反应引起的裂缝及预防
碱骨料反应裂缝和钢筋锈蚀引起的裂缝是钢筋混凝土结构中最常见的由于化学反应而引起的裂缝。
混凝土拌合后会产生一些碱性离子,这些离子与某些活性骨料产生化学反应并吸收周围环境中的水而体积增大,造成混凝土酥松、膨胀开裂。这种裂缝一般出现在混凝土结构使用期间,一旦出现很难补救,因此应在施工中采取有效措施进行预防。
在混凝土楼板的浇筑过程中,由于施工人员的长时间振捣,结果使混凝土中的石子﹑骨料下沉,浆体上浮,造成作业面砂浆层。这就使它的干缩性能增大,等到水分蒸发后,混凝土失去水分而变得更加干燥,从而使毛细孔收缩或沉缩引起了混凝土楼板的龟裂。(1)由于在施工中各工种操作人员没有相互配合,人为地将楼板钢筋的成品(板面负筋)踏坏﹑压弯,出现了支座的负弯矩,在浇筑混凝土后便出现了板面裂缝。(2)在施工中由于要提前预埋线管,而且加上预埋线管外表光滑,混凝土经过振捣,石子滑落,水泥砂浆浮于预埋线管上层,这就会使混凝土楼板沿管线预埋方向产生干缩裂缝。(3)施工方为了赶超进度,节约替换模板和支撑系统,当混凝土没有达到规定的强度标准时,操作人员就过早地将模板拆除;或者在混凝土还没有完全终凝后,就在上面加压重荷,甚至上人作业等。这都会使混凝土楼板的弹性发生变性,破坏混凝土楼板结构,从而出现裂缝。(4)混凝土浇筑后,还有大量的水化热量得不到散发,在内部就产生了温度应力。由于混凝土抗拉强度低,容易被温度引起的拉应力拉裂,从而产生温度裂缝,这就给施工后的养护带来了难度。如果在楼板养护时没有采取覆盖或覆盖措施不到位,养护时间不够,也会使楼板产生裂缝。
因此,民居工程的施工中应从以下几方面来控制商品混凝土楼板裂缝的发生。施工方要选择有资质的商品混凝土生产厂家,根据混凝土强度等级﹑和易性及实验室配合比的要求,确定各种标号混凝土配合比,严格按照配合比控制水灰比和水泥用量;选择级配良好的石子,减少孔隙率以减少收缩量;严格控制砂子的含泥量﹑泥块含量,采用中粗砂,避免使用过量粉砂。同时,要求严格审查出厂合格证及设计配合比报告,严格控制混凝土的坍落度,以便提高它的抗裂性能。
先进合理的施工技术和方法,不仅能降低建筑成本,提高工作效率,还能有效控制混凝土楼板的裂缝。(1)梁、柱浇筑完成后,制定混凝土楼板施工方案,并对楼板模板支撑系统编制专项施工方案。要求模板及支撑系统除满足强度要求外,还必须有足够的刚度和稳定性;而且根据工期要求要准备充足的模板,以确保按标准﹑按要求拆除模板。梁、板、柱宜采用同一标号混凝土。(2)混凝土浇筑前,应将模板用水浇湿润,避免模板干燥而吸收水分。同时,要严格控制振捣时间,以防止混凝土产生不均匀沉降收缩,使楼板出现裂缝。(3)现浇楼板中的预埋线管必须布置在底部钢筋网片之上,交叉布线处可采用接线盒集中钢筋网带,严禁将水管水平埋设在现浇混凝土楼板中;而且在埋管集中的地方,切不可管与管紧密相列,要留有适当的间距。(4)现浇混凝土楼板浇筑完毕后,应在12h内进行覆盖并作保湿养护,12h后应浇水养护,养护时间不得少于1个星期。对于掺用缓凝型外加剂的混凝土,养护时间不得少于2个星期。同时,对于已浇筑完毕的混凝土楼板,严格禁止人或重物加荷其上,以防止浇筑混凝土楼板结构的人为破坏,从而导致裂缝的出现。综上所述,混凝土楼板裂缝是混凝土结构中普遍存在的一种现象,它的出现不仅会降低居民楼层与层之间的抗渗能力,影响居民的正常生活,还会降低楼板的耐久性,影响整个居民楼的使用寿命。因此,建筑施工单位必须严格加强混凝土原材料的质量控制、混凝土生产质量控制和现浇混凝土楼板施工质量管理,民居工程中混凝土楼板的裂缝就能得到有效的控制。
本文作者:柴燕仑工作单位:大同煤矿集团公司企划部
一、概述
总干4#隧洞位于引黄总干一,二级泵站之间,前连1#出水调压井,后接2#进水调压井,总长1698.92m,为有压输水遂洞,设计开挖断面为圆形,直径D=6.45m,砼衬砌厚度40cm,衬砌后洞径5.60m,由于施工需要,隧洞开挖时断面形成马蹄形,并设置了间距为100m的倒车洞。
隧洞地质条件良好:多为白云岩白云质灰岩属于II、III类围岩,无重大地质构造,地下水不发育(∈3f5.寒武系风山组五段)(CHG2+138~148f2-1和CHG3+9~G3+16f3-1处各有一小断层断层)。
砼浇筑前清基发现,隧洞底部两侧和顶拱局部超挖严重,平均为25cm最大处为80cm。
设计砼浇筑段为12m,施工时采用液压式针梁模板全断面一次衬砌,设计环向钢筋为Φ22,纵向分布钢筋Φ12,砼设计标号为C20W6F50,采用二级配泵送砼,骨料为人工碎石,天然河沙,掺高效减水剂MF-2掺量为5%,砼配比见附表一。
二、裂缝的调查及分布状况
4#洞开挖结束后,于九九年七月二十四日浇筑第一段砼,以后平均3天完成一段砼浇筑,工期经历春、夏、秋、冬四季,后发现砼产生裂缝,表现为:有很强规律性,一般在浇筑段中部,春秋季浇筑的砼多为一侧呈环向(或两侧腰线以下),夏季裂缝多为一环(横向一周),且多为砼浇筑后5-7天左右产生,裂缝分渗水和干缝(不渗水)两种。裂缝调查及分布情况见附表二。
三、裂缝产生的原因分析
3.1砼的配合比的选择
施工所用的配合比是经过室内试验后取得的,水泥掺量为280-330kg/m3之间,符合泵送砼要求,施工中使用的大同普硅525#水泥从多年的使用和检测结果看,该厂家水泥的强度、安定性等方面是稳定和良好的。已浇完砼共取样312组,检测结果为全部合格,平均强度为31Mpa,在现场及有关单位进行的回弹仪无损检测结果也是理想的,强度为32~33MPa。另外,分析砼裂缝形状、规律和水泥掺量大的所产生的裂缝形状、尺寸、规律也不相符,可以判断:裂缝的产生与配合比无直接关系。
3.2砼的浇筑方式
在施工中,4#洞的全断面砼衬砌是由2#拌合站供料的,砼搅拌车运料,运距0.5km,到现场后,由砼泵输送进仓号,(每块间隔3天左右),施工中每个浇筑段施工缝均设橡胶止水和铺设复合型泡沬板,从浇筑方式和间隔时间对照裂缝进行分析认为:砼的浇筑方式于裂缝没有直接影响的关系。
3.3地下洞室的基本恒温对施工有利
洞内温度除受季节产生的缓慢变化影响外,一定时段内基本处于恒温状态,从浇筑时温测结果看,5~9月份洞内温度基本在12~18℃之间,到了10月份也多稳定在8~10℃之间,洞内温度无骤降变化,8月份洞内日温温差也较小,洞内基本稳定的温度对砼的施工是有利的。温度统计见附表三。
3.4砼养生的条件良好
每一浇筑段的砼浇筑完后,均采取在已浇块下游部位用渣袋拦小坝截水,利用水泵抽水直接喷撒在砼表面上养护,水流循环利用。养护水为洞内水,温度经测定与气温相近,每班均设专人养护,所有这些有利条件构成了对砼的良好养护。
3.5良好的地质条件不会导致裂缝产生
所有浇筑段围岩坚硬完整,岩型均一,构造简单,除两处有小断层外,并无大的特殊地质构造,洞内地质变形也趋稳定,且岩质层湿度与洞内湿度趋向一致,分析判断,上述良好的地质条件不会导致砼产生裂缝。
3.6骨料成分不会导致裂缝产生
人工骨料是采用二级站开挖岩石经破碎生产的,因二级站岩石基本上为岩,含有的能与水泥活性物质引起碱性反应的成分较少,砂采用天然河砂,内含少量石英、长石等也不会与水泥发生较严重的碱反应以致形成裂缝。
3.7浇筑温度、超挖、分段长及配筋相对较少的综合作用是导致砼裂缝产生的主要原因
3.7.1从表二中可见,出现裂缝多的季节是在夏季6-7月份。骨料经过水喷淋降温,温度一般在17℃-22℃之间,最高温度24℃,水泥储存在库内,温度一般18℃-35℃之间,砼出机温度在21℃-29℃之间,仓面砼温度一般为21℃-29℃,根据当时的施工情况和有关规范,对浇筑块温度应力进行过计算,计算结果表明砼块体所受的温度应力处于临界状态,应是导致砼裂缝产生的主要原因之一。
3.7.2从开挖断面图看,设计砼衬砌厚度40cm,但实际挖深尺寸在底拱两侧角最深达1.2m,顶拱最深达85cm左右,均远远超出设计45cm,对照超挖数据看,超挖多的部位,产生的裂缝机率比较高。
3.7.3因为实际超挖后,原设计的双层筋是针对40cm后砼的,但实际情况是,双层筋后有约40cm后的砼内无筋,当内部产生应力时,无钢筋受力,对裂缝产生有很大的关系。
3.7.4原设计40cm砼厚度浇筑分块长度12m现浇筑厚度改变,长宽比等应力分布也有所改变。原12m块的长度对于90cm厚度的砼明显欠妥。实际检查中,也发现大多裂缝是产生在每块砼的中间部位,这也说明了,砼厚度改变后,浇筑段的长度比不适当,与裂缝产生也有一定关系。
四、裂缝的预防与处理
通过上述分析,我们可以得出这样一个结论,隧洞砼衬砌不单要考虑岩石突出或夹角部位对裂缝产生的影响,而且还应注意,虽无大的“坑塘”存在,但普遍的大面积的超挖对改变砼内部应力带来的不利影响也不可忽视。
4.1裂缝预防措施
4.1.1减小施工分块长度,建议施工长度取8-10m。
4.1.2对于底拱砼,如超挖大于设计值10cm以上部位,应采取浇筑基础垫层,再浇筑洞体的施工方法,对于边顶超挖段较大部位,则建议设计增加钢筋用量或其它方法解决。
4.1.3施工中加强骨料的降温工作,根据骨料含水调整配合比,并尽可能降低砼出机和入仓温度。
4.1.4减少砼水平和垂直运输中的砼中灰浆的流失,以防出机口和仓内砼坍落度和配比的变化。
4.1.5施工中还需加强养护,保证砼配制准确及振捣的密实性,防止其它类型的裂缝产生。
4.1.6在高温季节调整砼配和比,掺入粉煤灰。
4.2裂缝处理方法:
根据裂缝的状况和发展趋势,下步处理应安排在浇筑结束20天后进行,分两步进行:①进行砼浇筑后的回填灌浆和固结灌浆,②对灌完浆后仍有渗水的缝采用化学灌浆。回填灌浆和固结灌浆施工方法这里不在叙述。化学灌浆方案如下:
a.环向裂缝灌浆施工
环向裂缝也是有规则的裂缝,而且裂缝宽度较小。针对这种情况,采用深孔、浅孔相结合的高压灌浆法,裂缝漏水的情况下灌入YN堵漏剂,渗水和无水的情况下灌入环氧树脂灌浆材料,钻孔间距1.0~1.5米,孔径ø20。
b.灌浆施工程序
前期准备——裂缝调查——确定灌浆方案——布孔——钻孔——冲孔——丙酮洗孔——安装灌浆塞——灌浆——停止灌浆——管路冲洗——缝面修整——现场清理——验收
c.灌浆施工方法
①在对现场和裂缝进行了详尽的调查准备工作后,现场施工开始。
②在选好孔位后,开始钻孔,钻孔时必须定位开孔,准确控制进孔方向,确保孔缝相交,达到预期灌浆效果。
③灌浆塞采用根据膨胀螺栓的原理制成的专用灌浆塞。
④由于浆液的固化时间可以调整,因此不同的裂缝、不同的灌浆时段,采用不同的配比。配浆时要求称量准确,搅拌均匀,不能漏加或错加任一组份,以“少配、勤配”为原则,既避免了材料的浪费,同时也适应了环保要求。
⑤灌浆时选用的轻化灌泵和德国瓦格纳公司生产的电动隔膜泵。两者各项技术参数见表1。轻型化灌浆泵设计灌浆压力和进浆量较小;电动隔膜灌浆压力高,并且配有无级调速装置,能够很好的控制进浆量。现场灌浆时根据不同的裂缝和灌浆压力要求采用相应的灌浆设备。
表1
技术参数
类型
马达功率
(KW)
重量
(Kg)
电压
(V)
进浆量
(L/min)
最大压力
(Mpa)
电动隔膜
1.45
38.5
230v/50HZ
2.8
25
轻型化灌泵
7.0
1.0
1
⑥灌浆结束后,及时清理裂缝表面残留浆液,保持现场清洁。
⑦浆液固化后,采用Sikadur731涂抹缝面,并用磨光机修面。
d.灌浆材料
①环氧树脂灌浆材料
环氧树脂系列灌浆材料粘度小,固化时间可以调整,适合于开度较小,渗水不太严重的环向裂缝的灌浆施工,而且环氧树脂材料强度较高,在堵漏的同时也起到了补强和抗冲刷的作用,是一种理想的灌浆材料,在室温下其各项性能指标见表2。
表2
初始
粘度
(mpa.s)
比重
PH
值
纯浆硬化物强度(Mpa)
浆液粘强度(Mpa)
固砂体动弹模
抗压
抗拉
干缝
湿缝
固砂体动弹模
屈服
破坏
>1.0*
1.035
6
30~70
80~100
12.5~14.8
1.9
1.7
1.6~2.5
注:*——浆液粘度随不同的配比而变化
②YN——聚氨酯堵漏剂
YN——聚氨酯堵漏剂粘度较大,以水为固化剂,遇水后在几十秒内迅速与水反应,后成一种弹性体,短时间内即可止水,适用于漏水较大的环向裂缝和伸缩缝,在室温下其各顶性能指标见表3。
表3
粘度(mpa.s)
诱导凝固时间(s)
膨胀率
40~80
20~900
≥350%
e.化学灌浆质量保证
在进行充分的调查研究后,制定出以上方案,根据以往化学灌浆处理经验,漏水的裂缝逐渐变干燥,浆液在裂缝内部能起到止水的作用,灌入裂缝中浆液除了堵水这外,还可以对周边的混凝土起到补强的作用。
f.施工设备
施工主要设备见表4
序号
名称
单位
数量
备注
1
LILTI电锤
台
2
2
高压化灌泵
台
2
3
轻型化灌泵
台
2
4
磨光机
台
1
5
0.2m3气泵
台
1
6
五十铃交通车
辆
1
g.施工进度及人员配置
以处理200m裂缝长度施工进度及人员配置为列。详见表5、6。
表6人员配置计划
类别
高级工程师
工程师
技术工人
普通工人
合计
人数
1
1
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h.安全施工
①增强文明施工、安全生产的意识,操作人员要穿戴好防护用品,进入施工现场要戴安全帽,现场严禁吸烟;
②有些化灌材料有毒易燃,应存放在阴凉、干燥、通风良好的地方,特别注意防火、防毒,确保安全,备好必要的防火器材;
③施工现场要加强通风、排毒,保证施工人员身体健康;
④设备、器皿、工具要及时清洗。
受到其客观环境的影响,在水利工程施工过程中,混凝土开裂情况是常见的,正是由于这种情况的出现,就容易导致混凝土内部钢筋材料出现腐蚀情况,从而不利于钢筋砼结构整体承载力的提升,也不利于耐久性及其使用寿命的提升,不利于人们的生命及财产安全的维护。为了保证人们的生命财产及安全,保证水利施工工作体系的健全是必要的,从而实现内部各个环节的协调。这就需要针对混凝土裂缝产生原因进行分析,从而提升建筑物的整体安全性,保证其综合效益的提升。为了实现混凝土的有效凝固,做好影响混凝土面积收缩原因的分析是必要的,因为混凝土在凝固过程中,会出现蒸发或者散热等情况,特别是一些大体积混凝土。受到外界环境的约束,混凝土就会出现一系列的收缩,这就导致收缩应力的形成。如果这种应力超过混凝土的自身极限抗拉强度,就会导致混凝土裂缝的出现。裂缝的出现也是因为材料的不连续性,其是一种物理性的病害,正是因为这样,其严重影响了水工混凝土的耐久性。即使在施工期,裂缝的出现也是常见的,有的虽然在施工完毕后出现,但是在较短时间内出现,工程投入运行并不是裂缝出现的主要原因,裂缝的出现多半是在工程初始阶段。由于裂缝的导致了混凝土抗拉性能的降低,从而导致有害物质进入混凝土内部,导致钢筋锈蚀,从而使混凝土结构产生破坏。在实际应用过程中,如果水库蓄水发电及其灌溉不合理,就会导致挡水混凝土结构出现问题,从而导致渗漏情况的出现。如果渗漏量超过一定程度,就会影响到工程的整体蓄水能力。我们需要考虑的是混凝土重力坝的应用,裂缝出现一系列的宽度及深度就需要引起重视。就会出现坝体内部压力的增长,从而不利于坝体抗滑能力的提升,更不利于进行结构的抗震性提升,从而影响到坝体的整体抗滑能力,导致结构抗震性下降,从而不利于大坝的整体结构性控制。受到混凝土内外部温差的控制,温度裂缝由此产生,这也是因为水泥的水化热情况,比如混凝土内部及其外部的温差较大,从而导致温度的正负交替变化,在这种情况下,混凝土微孔内部的水就会是过冷,如果其体积出现膨胀,就会产生一系列的冻胀情况,由于冷水的出现,渗透压力会增大,从而不利于混凝土整体抗拉强度的提升,从而出现一系列的混凝土破坏状况。在实际工作中,温差裂缝的产生因素是非常的多,比如施工过程中水工混凝土的出现,会导致很多的水化热反应,也就影响到其内外温差,从而出现一系列的裂缝。在混凝土拆模过程中,混凝土表面也会出现温度下降,从而导致其裂缝的出现,如果混凝土的内部温度达到应用极限,但是热量散发并没有得到有效控制,也会出现温差裂缝情况。大体积混凝土很可能因为温差而出现一系列的裂缝,这也需要进行龟裂情况的考虑,进行混凝土自身质量情况的分析,进行外界腐蚀性的分析,从而做好混凝土裂缝的防治工作。
2水工砼裂缝防治方案的优化
为了有效提升水利工程的应用效益,进行混凝土设计配合比的控制是必要的,比如需要进行原材料的试拌,保证水泥用量的比例控制,进行粉煤灰、水胶比等控制,将其控制在有效范围内。在粗骨料的应用过程中,可以实现二级配应用,实现对粉煤灰、水胶比等有效控制。保证适合的粉煤灰的添加。保证混凝土和易性的改善,从而保证其温度控制,保证其收缩性的优化,保证其整体抗侵蚀性。在裂缝的发生部位,可以进行斜筋的配置,保证钢筋的良好应用,实现混凝土的承载力分担,从而实现裂缝的有效控制。为了最大程度的进行裂缝控制,进行设计过程中的中低强度水泥的有效利用是必要的,从而保证混凝土后期强度的利用。在工程结构设计过程中,我们需要进行结构的约束度控制。保证混凝土钢筋保护层的厚度控制,从而避免混凝土的不良养护。混凝土拆模完毕后,可以进行草帘挂设,从而保证养护效益的提升。在养护过程中,要给予积极的养护。通过对混凝土保养方案更新,更有利于进行预期裂缝,有利于提升混凝土的后期稳定性,保证整体承压能力的提升,保证强韧性的提升。在混凝土养护过程中,需要做好水利工程的充分认识及其重视工作,比如针对其钢筋锈蚀情况进行分析,针对氧化情况进行分析。提升混凝土整体密实度,避免其空气进入,提升混凝土防氧化能力。为了方便抗氧化工作的开展,可以进行混凝土避免水泥砂浆的应用,保证防腐层设置。从而提升混凝土的使用效益。这就需要进行结构的耐久性影响分析,进行碱骨料的化学反应分析,进行优质骨料的选择,保证混凝土整体密实度的提升。这里需要避免单纯结构重量的减轻模式应用,从而进行沉降性的控制,更有利于实现其结构的整体重量控制,保证其稳定性的提升,避免不均匀沉降情况的出现,并且针对这个特点做好相关的保护措施。在塑性收缩裂缝的预防过程中,我们需要进行合适材料的选择,可以进行良好强度的硅酸盐选择,进行浇筑环节的控制,需要保证基层及模板的浇水均匀性,保证混凝土表面的薄膜良好覆盖,从而提升混凝土的湿度,保证混凝土相关养护工作的开展。为了做好水利工程工作,进行施工管理体系的健全是必要的,从而实现其内部各个环节的协调,保证其技术含量的增加,实现其技术管理,保证施工工艺流程的协调性,保证施工技术整体效益的提升,从而提升工程整体质量及安全性,这就需要按照施工技术规范进行分析,做好质量标准的检验工作,保证质量检测工作的良好开展,从而满足实际工作的要求,这需要工作人员落实好自身的工作职责,保证其整体施工水平的提升。为了提升工程质量,进行质量管理体系的健全是必要的,从而保证工程质量整体措施的优化。在全面质量管理过程中,要实现质量环节及全部管理目标的协调,认真进行事后检验工作,进行预防性措施的应用,这里强调必须就事论事,也需要避免单一性的质量管理,保证质量整体管理体系的健全,有效提升工程质量,保证系统性的管理应用,落实好综合管理的各个细节,保证质量工作的良好开展,提升工程的整体质量。
3结束语