當代科學研究和大量的混凝土工程實踐證明, 混凝土裂縫是水利工程混凝土構件中常見的缺陷之一, 是不可避免的, 在施工中應盡量采取有效措施控制裂縫產(chǎn)生, 盡可能避免出現(xiàn)裂縫或減少裂縫的數(shù)量和寬度, 尤其要盡量避免有害裂縫的出現(xiàn), 從而確保工程質量。近年來, 現(xiàn)澆混凝土在山東省萊蕪市雪野水庫灌區(qū)節(jié)水改造與續(xù)建配套工程中得到廣泛應用, 本人結合近年來的工作實踐談幾點看法。
一、混凝土渠道的結構
渠道的現(xiàn)澆混凝土結構, 一般指8～20cm 混凝土結構, 下部主要有砂礫石墊層、土工膜、瀝清防滲膜、保溫板、漿砌石結構( 一般原有結構) 等, 有些渠道( 屬于直墻) 還需要在原砌石上預打鋼筋或掛鋼筋網(wǎng)片后澆筑混凝土。萊蕪市雪野水庫灌區(qū)渠道大部分屬直墻, 在原砌石上預打鋼筋或掛鋼筋網(wǎng)片后再澆筑混凝土。
二、混凝土工程中常見的裂縫表現(xiàn)、成因及預防措施
1、干縮裂縫
干縮裂縫多出現(xiàn)在混凝土養(yǎng)護結束后的一段時間或是混凝土澆筑完畢后的一周左右。此類裂縫表現(xiàn)為表面性的, 縱橫交錯、沒有規(guī)律、分布不均,但對渠道襯砌混凝土而言, 表面為多沿短邊方向分布。主要原因是混凝土內(nèi)外水分蒸發(fā)程度不同而導致變形不同的結果: 混凝土受外部條件的影響,表面水分損失過快, 變形較大, 內(nèi)部濕度變化較小, 變形較小, 較大的表面干縮變形受到混凝土內(nèi)部約束, 產(chǎn)生較大拉應力而產(chǎn)生裂縫, 相對濕度越低,水泥漿體干縮越大, 干縮裂縫越易產(chǎn)生?；炷粮煽s主要和混凝土的水灰比、水泥的成份、水泥的用量、集料的性質和用量、外加劑的用量等有關。
主要預防措施: 一是選用收縮量較小的水泥, 一般采用中低熱水泥和粉煤灰水泥, 降低水泥用量; 二是在混凝土配合比設計中應盡量控制好水灰比的選用, 同時摻加合適的減水劑; 三是嚴格控制混凝土攪拌和施工中的配合比, 混凝土的用水量絕對不能大于配合比設計所給定的用水量; 四是加強混凝土的早期養(yǎng)護, 并適當延長養(yǎng)護時間。冬季施工時要適當延長混凝土保濕覆蓋時間, 并涂養(yǎng)護劑養(yǎng)護;五是在混凝土結構中設置合適的收縮縫。
2、塑性收縮裂縫
塑性收縮是指混凝土在凝結前,表面因失水較快而產(chǎn)生的收縮。此類裂縫常出現(xiàn)在混凝土表面, 形狀規(guī)則長短不一, 互不連貫, 裂縫較淺, 一般在混凝土澆筑后4~5h 左右出現(xiàn)。當外界氣溫高, 風速大, 氣候干燥時易出現(xiàn)。原因是混凝土澆筑后未能及時覆蓋保濕, 受風吹日曬, 表面游離水分蒸發(fā)過快, 混凝土的強度不能抵抗這種應力而裂縫; 水灰比過大, 墊層或模板過于干燥, 吸水率大; 水泥用量過多,過量使用粉砂; 渠道邊坡澆筑襯砌混凝土, 由于重力作用, 混凝土下滑。
主要預防措施: 一是選用干縮值較小早期強度高的硅酸鹽或普通硅酸鹽水泥; 二是嚴格控制水灰比, 摻加高效減水劑來增加混凝土的坍落度和和易性, 減少水泥及水的用量; 三是澆筑混凝土之前, 將基層和模板澆水均勻濕透; 四是及時覆蓋塑料薄膜或者潮濕的草墊、麻片等, 保持混凝土終凝前濕潤, 或者在混凝土表面噴灑養(yǎng)護劑等進行養(yǎng)護; 五是在高溫和大風天氣要設置遮陽和擋風設施, 及時養(yǎng)護。
3、沉陷裂縫
沉陷裂縫常見于渠底。表現(xiàn)為一般與地面垂直或呈現(xiàn)30°～45°方向發(fā)展, 較大的貫穿性沉陷裂縫, 往往上下或左右有一定的錯距。其產(chǎn)生原因是渠底混凝土下面的地基或墊層壓實不均勻, 局部有松軟土基, 未經(jīng)夯實和地基加固處理。
主要預防措施: 一是對松軟土填土地基在上部澆筑混凝土前進行必要的夯實和地基加固處理; 二是做好混凝土下部排水設施, 及時排除板下積水, 防止?jié)仓^程中地基被水浸泡; 三是對下部是保溫板的, 要注意連接牢固, 不得產(chǎn)生局部下沉。
4、溫度裂縫
溫度裂縫較其它裂縫要可表現(xiàn)為裂縫走向通常無一定規(guī)律, 大面積結構裂縫?？v橫交錯, 但一般薄板類的構件和長度較大的構件、裂縫多平行于短邊; 深入和貫穿性的溫度裂縫一般與短邊平行或接近平行, 裂縫沿長邊分段出現(xiàn), 中間較密, 裂縫寬度大小不一, 受溫度變化影響較為明顯, 冬季較寬, 夏季較窄。表面裂縫一般出現(xiàn)在施工期間, 進深裂縫或貫穿裂縫一般出現(xiàn)在混凝土澆筑后2～3 個月。原因是澆筑完的混凝土表面溫度與內(nèi)部溫度溫差過大, 或振搗不密實, 彈性模量過低。
主要預防措施: 一是盡量選用低熱或中熱水泥, 如礦渣水泥, 粉煤灰水泥等; 二是減少水泥用量, 將水泥用量盡量控制在450kg/m3 以下; 三是降低水灰泥, 一般混凝土的水灰比控制在0.6 以下; 四是改善骨料級配, 摻加粉煤灰或高效減水劑等來減少水泥用量, 降低水化熱; 五是要振搗密實, 提高彈性模量和抗拉強度; 六是預留溫度收縮縫; 七是加強混凝土養(yǎng)護, 混凝土澆筑后, 及時用濕潤的草簾、麻片等覆蓋, 并注意灑水養(yǎng)護, 適當延長養(yǎng)護時間, 保證混凝土表面緩慢冷卻。在寒冷季節(jié), 混凝土表面應設置保溫措施。以防止寒潮襲擊。
5、凝縮裂縫
凝縮裂縫表現(xiàn)為混凝土表面呈碎小的六角形花紋裂縫, 裂縫較淺, 常在初凝期出現(xiàn)。原因是混凝土表面過度抹平壓光, 使水泥和細骨料浮到表面形成砂漿層, 造成表面凝縮裂縫。表層灰漿過多, 也會出現(xiàn)這種情況。
主要預防措施: 澆筑完的混凝土應抹壓1～2 遍( 但不要過多抹壓) 并及時噴涂一層養(yǎng)護劑, 并用塑膜覆蓋,保濕保潮。
6、凍脹裂縫
凍脹裂縫表現(xiàn)為澆筑完成的混凝土經(jīng)過幾個凍融循環(huán)而出現(xiàn)的裂縫,其成因: 一是混凝土配合比不符合要求, 外加劑摻量達不到要求, 抗凍性差, 或水灰比大; 二是混凝土下部防凍脹墊層達不到要求, 存水量過大, 因凍脹而造成混凝土破壞; 三是混凝土在澆筑時澆筑完成后未及時采取保溫措施, 造成裂縫。
主要預防措施: 一是配制混凝土時, 應嚴格控制水灰比和水泥用量, 按要求摻加外加劑; 二是寒冷季節(jié), 在混凝土澆筑時或澆筑完成后及時采取保濕措施; 三是做好混凝土下部排水, 及時排除, 防止凍脹破壞。
7、其他原因引起的裂縫
一是施工縫分縫不科學, 長寬比過大; 二是施工中分縫不及時; 三是不按照規(guī)范規(guī)程要求施工等。
主要預防措施: 及時按設計要求分縫, 分縫一般不大于3m, 且長寬比小于2∶1。對于機械化襯砌的薄壁渠道混凝土可利用機械本身配備的切縫機具進行切縫。切縫一定要滿足設計深度要求。一般不淺于混凝土厚度的0.75 倍。
三、混凝土裂縫的處理
渠道混凝土厚度相對較小, 一般可采取表面修補處理。
1、處理的原則
認真分析裂縫的原因, 根據(jù)不同的情況和使用要求, 采取不同的方法。處理后應能保證結構原有的性能, 如耐久性、抗?jié)B性、抗凍性、保溫隔墊等功能。充分考慮技術上的可行和施工條件的許可, 力求經(jīng)濟合理、安全可靠、簡單易行。另外, 處理方案還需經(jīng)設計單位批準。
2、處理方法
混凝土裂縫的修補措施主要有以下一些方法。
表面修補法: 表面修補法是一種簡單、常見的修補方法, 它主要適用于穩(wěn)定的、干燥的表面及深進裂縫處理。通常的處理措施是在裂縫的表面涂抹水泥漿、環(huán)氧膠泥, 在防護的同時為了防止混凝土受各種作用的影響繼續(xù)開裂, 通常可以采用在裂縫的表面粘貼玻璃纖維布等措施。
嵌縫法: 鑿槽嵌縫或切槽, 即將裂縫切成深2cm、寬15~20cm 的凹槽, 或人工將裂縫造成寬10cm、深5cm 的V形槽, 在槽內(nèi)濕潤后鋪涂預縮砂漿或丙乳砂漿抹平。深進裂縫和貫穿裂縫可按照厚度沿裂縫條狀切除, 寬度為20cm, 重新澆筑, 澆筑時, 在混凝土中按設計要求添加適量膨脹劑。
灌注法: 灌注法主要適用于對結構整體性有影響或有防滲要求的混凝土裂縫的修補。它是利用壓力設備將膠結材料壓入混凝土的裂縫中, 膠結材料硬化后與混凝土形成整體, 從而起到封堵加固的目的。常用的膠結材料有水泥砂漿、環(huán)氧樹脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等化學材料。
混凝土置換法: 混凝土置換法是處理嚴重損壞混凝土的一種有效方法, 此方法是先將損壞的混凝土剔除,然后再置換入新的混凝土或其它材料, 常用置換的材料有: 普通混凝土或水泥砂漿, 聚合物或改性聚合物混凝土或砂漿。
表面貼條法: 表面貼條法適用于移動范圍不限于一個平面, 并有防水要求且不便于造槽修補的裂縫處理
