薄壁混凝土裂縫的認(rèn)識(shí)和控制措施
發(fā)布時(shí)間：2023-08-02 15:38人氣：
中剛合作資源換發(fā)展一攬子項(xiàng)目剛果（金）卡米娜（KAMINA）市引水及水處理廠工程為綜合性土建工程，包括河道取水工程：取水構(gòu)筑物及一級(jí)加壓泵房；凈水廠工程：曝氣池，反應(yīng)沉淀池，V型濾池及反沖洗操作間，吸水井及二級(jí)加壓泵房，清水池，辦公樓，加藥消毒間，配電間，維修間材料庫(kù)，門(mén)衛(wèi)室；清水輸水管網(wǎng)工程等。本項(xiàng)目混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度為C30抗?jié)B等級(jí)為P10。其中各薄壁混凝土池子的薄壁混凝土池壁統(tǒng)計(jì)表，見(jiàn)表1。
混凝土是由水泥作為凝膠材料，砂、石作為骨料（或加入外加劑、粉煤灰）與水按一定比例混合攪拌后得到的?；炷猎诂F(xiàn)代工程中占有無(wú)可替代重要地位，但缺點(diǎn)是抗拉能力差，離散性大，均勻性差，容易出現(xiàn)裂縫。我們發(fā)現(xiàn)在工程中多數(shù)混凝土結(jié)構(gòu)都會(huì)出現(xiàn)裂縫，裂縫的存在會(huì)導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)物承載能力、耐久性及防水性能的降低，對(duì)工程質(zhì)量產(chǎn)生影響。如果從設(shè)計(jì)到施工都采取必要措施，很多裂縫都可以控制或避免。為了深入認(rèn)識(shí)薄壁混凝土裂縫，避免工程中出現(xiàn)危害較大的裂縫，本文結(jié)合卡米娜（KAMINA）水廠施工實(shí)例對(duì)薄壁混凝土施工中出現(xiàn)混凝土裂縫的原因及采取的技術(shù)措施進(jìn)行全面的分析。
為了便于分析，可以將裂縫分為微觀裂縫和宏觀裂縫。微觀裂縫是指無(wú)法用肉眼看到的、混凝土內(nèi)部的固有細(xì)微裂縫。由于在硬化過(guò)程中，水泥凝膠體體積逐漸縮小，存在骨料的結(jié)合部位逐漸分離形成細(xì)小裂縫，這些細(xì)小裂縫并不連續(xù)，寬度≤0.05mm，數(shù)量明顯多于肉眼可見(jiàn)的宏觀裂縫。這種混凝土固有的細(xì)微裂縫在荷載不超過(guò)設(shè)計(jì)規(guī)定范圍時(shí)一般可視為無(wú)害。
宏觀裂縫寬度≥0.05mm，可以認(rèn)為停止發(fā)展的裂縫最終寬度在0.2mm～0.3mm之間可以視為無(wú)害，但是要杜絕貫通型宏觀裂縫，此種裂縫對(duì)于池體的危害很大，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致無(wú)法通過(guò)閉水試驗(yàn)，同時(shí)不能滿足抗?jié)B等級(jí)的要求。
由于微觀裂縫在荷載不超過(guò)設(shè)計(jì)規(guī)定范圍時(shí)可視為無(wú)害，混凝土水池結(jié)構(gòu)為定容積，荷載也不會(huì)超出設(shè)計(jì)極限，故不再深入研究。宏觀裂縫的存在對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)物危害較大，經(jīng)過(guò)觀察與總結(jié)，可以得出宏觀裂縫主要分為以下幾種：
3.1溫度裂縫。常出現(xiàn)在大體積混凝土表面或受氣溫影響較嚴(yán)重的地區(qū)的混凝土結(jié)構(gòu)中。在澆筑混凝土硬化過(guò)程中，水泥產(chǎn)生大量水化熱。大量的水化熱聚積在大體積混凝土內(nèi)部無(wú)法散發(fā)，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)物內(nèi)部溫度急劇上升，而混凝土表面散熱效率高，直接導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)物內(nèi)外出現(xiàn)較大溫差，使混凝土結(jié)構(gòu)物的內(nèi)外膨脹程度不同，使混凝土表面產(chǎn)生一定的拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力大于混凝土的抗拉強(qiáng)度極限時(shí)，混凝土表面就會(huì)產(chǎn)生裂縫。此種裂縫多在混凝土施工的中后期發(fā)生?；炷潦┕ぶ杏捎谔鞖庠虺霈F(xiàn)溫度變化較大情況時(shí)，會(huì)導(dǎo)致混凝土因表面溫度下降產(chǎn)生收縮，表面收縮程度大的混凝土受內(nèi)部收縮程度較小混凝土約束，將產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力而產(chǎn)生裂縫，這種裂縫通常只發(fā)生在混凝土淺表范圍內(nèi)。
溫度裂縫的走向通常無(wú)一定規(guī)律，裂縫寬度受溫度變化影響較為明顯。高溫膨脹引起的混凝土溫度裂縫是通常中間粗兩端細(xì)，冷縮裂縫的粗細(xì)變化不太明顯。此種裂縫的出現(xiàn)會(huì)降低混凝土的抗凍融、抗疲勞及抗?jié)B能力。
3.2收縮裂縫。在施工階段因水泥水化熱和天氣氣溫的影響引起混凝土收縮而產(chǎn)生的裂縫。呈現(xiàn)較為規(guī)則條狀平行分布；在結(jié)構(gòu)變截面處較易發(fā)生，往往與受力鋼筋平行。收縮裂縫較易出現(xiàn)于在大體積混凝土結(jié)構(gòu)物中，在小型構(gòu)件特別是預(yù)應(yīng)力構(gòu)件中極少產(chǎn)生收縮裂縫。收縮裂縫屬于對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)物危害較大的一種裂縫，對(duì)于暴露在大氣中的構(gòu)筑物造成的影響更為嚴(yán)重，如不采取相應(yīng)措施，常常使混凝土構(gòu)筑物產(chǎn)生嚴(yán)重質(zhì)量問(wèn)題。
3.3超載裂縫?；炷翗?gòu)件超過(guò)設(shè)計(jì)荷載時(shí)，往往會(huì)造成構(gòu)件變形、失穩(wěn)等原因產(chǎn)生裂縫。容易發(fā)生在構(gòu)件受彎矩最大的部位，類似于收縮裂縫的條狀平行分布，但分布不規(guī)則，一般沿受力鋼筋垂直方向或斜向發(fā)展。施工階段構(gòu)件受溫度應(yīng)力影響或施加載荷不當(dāng)或是過(guò)早的施加載荷是超載裂縫產(chǎn)生的主要原因。
3.4沉降裂縫。多出現(xiàn)于填土地基或樁基沉降不均勻的基礎(chǔ)和墻體，裂縫一般與地面垂直或與垂線方向呈小角度發(fā)展，裂縫寬度則與沉降值成正比例增加。主要由地基差異沉降或構(gòu)件結(jié)合不良、剪應(yīng)力超過(guò)設(shè)計(jì)允許強(qiáng)度而產(chǎn)生的。此種裂縫對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)危害極大，一旦出現(xiàn)則不容易補(bǔ)救處理。因此在設(shè)計(jì)中采取必要方法，施工、使用過(guò)程中也要加強(qiáng)對(duì)于沉降的觀測(cè)。
3.5龜裂裂縫。龜裂裂縫呈現(xiàn)龜殼狀或散射狀，一般長(zhǎng)度、寬度、分布均無(wú)規(guī)律。產(chǎn)生的主要原因是施工過(guò)程中配料、攪拌、澆筑、養(yǎng)護(hù)等環(huán)節(jié)操作不當(dāng)造成。出現(xiàn)此中裂縫大多由于養(yǎng)護(hù)不當(dāng)造成，因此要注重混凝土養(yǎng)護(hù)期間的規(guī)范操作。
3.6疏松裂縫。此種裂縫出現(xiàn)是由于澆筑時(shí)下料不均勻?qū)е禄炷敛牧想x析，或因漏振、過(guò)振而產(chǎn)生的。大多存在于混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部，或延伸至混凝土結(jié)構(gòu)表面。因此、在混凝土澆筑過(guò)程中要嚴(yán)格控制振搗質(zhì)量。
改善混凝土的攪拌加工工藝，降低混凝土澆筑時(shí)的溫度。在混凝土中摻加具有減水、增塑、緩凝等作用的外加劑，改善混凝土拌合物的流動(dòng)性、保水性，降低水化熱，推遲熱峰的出現(xiàn)時(shí)間。高溫季節(jié)施工時(shí)可以采用搭設(shè)遮陽(yáng)板等措施控制外界溫度對(duì)混凝土的影響。大體積混凝土的溫度應(yīng)力與結(jié)構(gòu)尺寸相關(guān)，混凝土結(jié)構(gòu)尺寸越大，溫度應(yīng)力越大。因此合理安排施工工序，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，減小混凝土的內(nèi)外溫差。加強(qiáng)混凝土養(yǎng)護(hù)，混凝土澆筑后及時(shí)覆蓋并灑水養(yǎng)護(hù)，適當(dāng)延長(zhǎng)養(yǎng)護(hù)時(shí)間，保證混凝土表面緩慢冷卻。在寒冷季節(jié)，混凝土表面應(yīng)設(shè)置保溫措施，以防止寒潮襲擊。
選用干縮值較小、早期強(qiáng)度較高的硅酸鹽或普通硅酸鹽水泥。嚴(yán)格控制水灰比，添加高效減水劑來(lái)增加混凝土的坍落度和和易性，減少水泥及水的用量。及時(shí)覆蓋塑料薄膜，使混凝土終凝前表面始終濕潤(rùn)，或者在混凝土表面噴灑養(yǎng)護(hù)劑等進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。在水分蒸發(fā)速度快的天氣要設(shè)置遮陽(yáng)和擋風(fēng)設(shè)施，加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)工作。
施工階段嚴(yán)格控制混凝土溫度，防止因溫度差異造成混凝土出現(xiàn)拉應(yīng)力?？茖W(xué)規(guī)劃施工進(jìn)度，避免因過(guò)早施加載荷造成超載裂縫。
對(duì)松軟土、填土地基在上部結(jié)構(gòu)施工前進(jìn)行必要的夯實(shí)和加固。保證模板有足夠的強(qiáng)度和剛度，且支撐牢固，并使地基受力均勻。注意混凝土澆筑施工過(guò)程中的地基排水。嚴(yán)格控制拆模時(shí)間和拆模順序。
加強(qiáng)混凝土的養(yǎng)護(hù)，及時(shí)覆蓋并灑水，適當(dāng)延長(zhǎng)養(yǎng)護(hù)時(shí)間。
嚴(yán)格控制混凝土施工振搗質(zhì)量，避免出現(xiàn)漏振、過(guò)振。注意控制混凝土澆筑高度，避免出現(xiàn)離析現(xiàn)象。
對(duì)水廠薄壁混凝土結(jié)構(gòu)而言，裂紋和裂縫的出現(xiàn)不僅會(huì)降低蓄水池的抗?jié)B能力，影響構(gòu)筑物的使用功能，還會(huì)引起鋼筋的銹蝕，混凝土的碳化，降低結(jié)構(gòu)的耐久性，影響建筑物的承載能力。在剛果民主共和國(guó)卡米娜（KAMINA）水廠項(xiàng)目已經(jīng)完工的曝氣池，反應(yīng)沉淀池，V型濾池，一級(jí)泵房和二級(jí)泵房及相應(yīng)吸水井，清水池等施工過(guò)程中，預(yù)先對(duì)施工過(guò)程中可能出現(xiàn)的混凝土裂縫進(jìn)行了認(rèn)真分析研究，并在施工過(guò)程中采取了有效的預(yù)防措施來(lái)預(yù)防裂縫的出現(xiàn)和發(fā)展。實(shí)踐證明，上述措施是十分可行的、有效的，保證了混凝土構(gòu)筑物的質(zhì)量，使其今后能安全、穩(wěn)定地工作。
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