水閘閘墩裂縫成因及防治措施分析

張德強

徐州市水利工程建設(shè)有限公司

水閘閘墩裂縫成因及防治措施分析

張德強

徐州市水利工程建設(shè)有限公司

本文簡單介紹了水閘閘墩裂縫的內(nèi)涵，并通過實際工程案例，對水閘閘墩裂縫形成因素進行詳細分析，同時提出相應(yīng)的防治措施，以供參考。

水閘閘墩;裂縫;成因；防治

1 前言

在水利工程建設(shè)中,閘墩施工質(zhì)量問題是人們關(guān)注的一個重點問題。影響水閘閘墩質(zhì)量的因素有很多,其中裂縫是影響水閘閘墩的一個關(guān)鍵性因素。因此為了保護水閘閘墩的質(zhì)量,必須進行水閘閘墩裂縫成因及防治措施的研究。

2 水閘閘墩裂縫簡介

水閘的構(gòu)成主要包括了兩個部分，一個是底板，另一個就是閘墩，其屬于T字型的水工混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)造，而水閘的閘墩底部是由可自由伸縮的上部和固定狀態(tài)的下部組成。通過對相關(guān)施工資料和問題工程的現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)，閘墩出現(xiàn)裂縫是有一定共性特征的，比如，閘墩大多數(shù)都是在其墩墻中部出現(xiàn)裂縫，并且裂縫出現(xiàn)的位置一般都高于墩高的一半，也就是上下都不著邊，通常情況下下部距離底板10-30cm，接近為豎直的方向，且呈現(xiàn)出中間大兩頭小的“核桃狀”貫穿型裂縫。

3 工程概況

某水閘工程中水閘閘底板厚度為1.13m，中墩厚度為1.24m，邊墩厚度為1.02m，閘墩高度為7.5m。閘墩結(jié)構(gòu)為大體積混凝土結(jié)構(gòu)，依據(jù)施工記錄可知，閘體混凝土澆筑施工階段，拆模后7d左右閘墩表面出現(xiàn)裂縫，部分裂縫深度較大，裂縫具體表現(xiàn)為兩端小、中間大，裂縫寬度在0.13-0.34mm之間，裂縫深度在0.41m左右。

4 水閘閘墩裂縫形成因素分析

4.1 混凝土配合比

工程實踐表明，大體積混凝土中的粉煤灰摻加量不超過30%時，隨著粉煤灰摻量的增加會減少混凝土的收縮量，這是因為加入粉煤灰后減少了水泥用量，粉煤灰早期較少參與水化反應(yīng)，生成的水泥石硬化體結(jié)構(gòu)相對疏松，小孔含量降低，早期自收縮明顯減少；同時粉煤灰混凝土早期強度較低，彈性模量較小，從而在混凝土收縮受約束時引發(fā)的彈性應(yīng)力較低且發(fā)展較慢，使混凝土有足夠的時間發(fā)揮其徐變性能，松弛彈性應(yīng)力。分析認為，先期閘墩混凝土澆筑粉煤灰的摻量選用15%，顯然是偏少的，應(yīng)對粉煤灰的摻量進行適當(dāng)?shù)脑黾印?/p>

4.2 溫度收縮

混凝土澆筑結(jié)束后，其內(nèi)部的水泥成分持續(xù)水化，釋放水化熱，使混凝土內(nèi)部溫度上升，達到最高溫度值后，混凝土溫度持續(xù)降低，通過與外界的熱交換，其溫度逐漸回歸到環(huán)境溫度值。這時，熱量變化引起溫度變形，如結(jié)構(gòu)拉應(yīng)力超過此時的混凝土允許拉應(yīng)力強度，結(jié)構(gòu)構(gòu)件就會出現(xiàn)溫度裂縫。類似工程實測資料表明，混凝土未開裂前，鋼筋應(yīng)力很小，只有在開裂以后鋼筋應(yīng)力才顯著增加，它只能發(fā)揮限制裂縫寬度的作用，溫度鋼筋在控制溫度裂縫的作用中，只能被動防御，因此只有考慮合適的結(jié)構(gòu)體形，施工時采取措施低溫澆筑，降低混凝土的溫度應(yīng)力，才能減少或避免裂縫現(xiàn)象的產(chǎn)生。

4.3 底板約束

混凝土產(chǎn)生溫度應(yīng)力，在其約束的情況下，當(dāng)其超過其拉伸強度時，會引起拉伸應(yīng)力和裂紋。閘墩混凝土在溫度應(yīng)力和收縮應(yīng)力的作用下會容易發(fā)生混凝土的變形，由于閘底板的約束，不能自由變形，這就導(dǎo)致閘墩最薄弱處的混凝土產(chǎn)生有規(guī)則的裂縫。在本項目中，閘墩底板的約束作用是解除不了的，只能對其加強施工控制，盡量減少混凝土的溫度應(yīng)力，控制混凝土產(chǎn)生的拉伸應(yīng)力不超過抗拉強度而導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生。

5 水閘閘墩裂縫的防治措施

5.1 明確混凝土原材料的配合比

只有根據(jù)混凝土拌合物的組料情況，確定好最優(yōu)配合比，才能使水利工程基礎(chǔ)建設(shè)的質(zhì)量控制得以加強，同時還要與施工實際需求相結(jié)合，把粉煤灰控制在20%的摻量，以0.50水膠比對混凝土進行配置，并掌握好配置中水泥用量以及用水量，從而確保混凝土配置處于最佳狀態(tài)。在此基礎(chǔ)上應(yīng)當(dāng)就混凝土拌和物強度以及和易性開展試驗研究，以確定最優(yōu)配合比，為水閘閘墩裂縫防治提供有利條件。

5.2 施工過程控制

在原材料質(zhì)量控制方面，施工人員應(yīng)當(dāng)對水閘閘墩施工中所需的原材料進行嚴格的質(zhì)量把關(guān)，尤其是要加強水泥、粉煤灰、砂石骨料等材料的選取和控制，確保其具備質(zhì)量檢驗合格證并且滿足施工的具體要求。在施工過程中應(yīng)當(dāng)嚴格依照水閘閘墩施工的相關(guān)制度對進入施工現(xiàn)場的原材料進行抽樣檢查，確保原材料的質(zhì)量和性能滿足施工標(biāo)準。在此基礎(chǔ)上，應(yīng)當(dāng)結(jié)合施工期間氣候條件和材料具體變化適當(dāng)調(diào)整原詞啊聊配合比，堅持具體問題具體分析的原則，最大程度上降低水閘閘墩施工裂縫的形成。

在混凝土施工控制方面，要求施工人員從施工細節(jié)入手，加強混凝土澆筑施工的管理與控制，尤其是要做好原材料的溫度控制工作，基于混凝土拌和了的出機口溫度和入倉溫度入手，加強混凝土拌和料的性能與質(zhì)量控制。在砂石料頂部設(shè)置遮陽篷和噴霧裝置，便于子啊外界氣溫過高條件下對混凝土材料進行妥善處理。施工人員應(yīng)當(dāng)注意的是，砂石料堆放過程中其高度應(yīng)當(dāng)在6m以上，施工操作時從料堆底部取料，以免影響砂石料的使用性能。在散裝水泥與粉煤灰進罐過程中，施工人員應(yīng)當(dāng)控制好具體溫度，必要條件下是哪莊水泥與粉煤灰溫度過高時，應(yīng)當(dāng)將其置于陰涼處靜置一段時間，確認降溫后方可進罐。尤其是夏季溫度較高的施工條件下，水箱降溫處理后方可對混凝土進行拌和操作，以免影響混凝土拌和質(zhì)量。

5.3 混凝土的養(yǎng)護

為加強混凝土施工質(zhì)量控制，降低水閘閘墩裂縫發(fā)生幾率，應(yīng)當(dāng)對及時對混凝土進行溫度觀測，并做好混凝土養(yǎng)護工作，確?；炷潦┕べ|(zhì)量滿足水閘閘墩施工的相關(guān)標(biāo)準。因此施工人員應(yīng)當(dāng)在不同季節(jié)條件下將溫度觀測儀安置于閘墩結(jié)構(gòu)相關(guān)位置，對澆筑后的混凝土進行溫度測量并加以準確記錄，以促進混凝土養(yǎng)護工作的順利開展。待混凝土澆筑完成并拆模后，為避免裂縫出現(xiàn)，應(yīng)當(dāng)在混凝土外部涂抹適量養(yǎng)護劑，將水閘閘墩墩面覆蓋，適量灑水以保持墩面處于濕潤狀態(tài)，依據(jù)觀測溫度調(diào)整混凝土養(yǎng)護時間，從而對閘墩裂縫進行科學(xué)化防治。

6 結(jié)束語

總而言之，在水利工程中水閘閘墩產(chǎn)生裂縫的原因較為復(fù)雜，牽涉的范圍也是比較廣泛的，所以在對水閘閘墩裂縫進行防治工作時，必須要認清裂縫的類型，從而采取相應(yīng)的措施，使良好的防治效果得到保障。

[1] 胡永彬.論水閘閘墩裂縫成因及防治措施[J].湖南水利水電,2014(2):64～66.

[2] 趙宏偉.論述水閘閘墩裂縫成因及防治措施[J].黑龍江科技信息,2015(16):278.

10.16767/j.cnki.10-1213/tu.2017.11.104