分析我国水利工程主要施工技术及应用

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1 前言 随着我国社会经济水平的不断提高,水利工程建设在规模上、数量上都达到了建国以来的最高水平。由于混凝土是水利工程建设中的重要材料,混凝土施工是水利工程建设中的重要环节。而混凝土的裂缝问题是一个普遍存在而又难以解决的工程实际问题,是水利工程施工当前最严峻的问题之一。设计不合理、施工质量欠佳、运行管理

不善或使用条件改变、遭受意外荷载及材料老化等,会引发贯穿性裂缝,或在混凝土内部形成连通的蜂窝孔洞等深层缺损,或导致变形缝止水失效。因此在施工全过程中对混凝土加强质量控制、对保证工程质量、防患于未燃、避免不必要的时间和资金浪费等有着重要的意义。

2 水利工程混凝土常见裂缝的成因与防治施工技术

2.1混凝土裂缝的类型

混凝土是多相复合脆性材料,当混凝土的拉应力大于其抗拉强度,或拉伸变形大于其极限变形时,混凝土就会产生裂缝。

按位置不同,裂缝可分为表层裂缝、深层裂缝和贯穿裂缝。

按其开度变化可分为死缝、活缝、增长缝。

按其产生原因可分为沉陷缝、干缩缝、温度缝、应力缝和施工缝。

2.2 常见裂缝成因及预防施工技术

引起水利工程建筑物混凝土结构产生裂缝的原因是多方面的,原材料如水泥、砂、碎石或卵石、水等质量不达标,检验不合格;混凝土配比不合理;非载荷作用等。裂缝的存在和发展,破坏了水利工程建筑物结构的整体性,影响了水利工程建筑物的结构受力状况与稳定,给水利工程建筑物结构的运行事带来不确定性,而且易导致水利工程建筑物内部与钢筋锈蚀,降低水利工程建筑物结构的耐久性,甚至会引起渗透变形,危及水利工程建筑物的结构的稳定性。

2.2.1 温度变化引起的裂缝

裂缝的成因:由于混凝土在硬化过程中,水泥和水起化学反应,产生大量的水化热引起混凝土的温度上升,如果热量不能很快散失,内部和外部温差过大,就将产生温度应力,使结构内部受压,外部受拉。混凝土在硬化初期,只有很低的抗拉强度,如果由内外温度差引起的拉应力超过混凝土早期抗拉强度时,混凝土就要产生裂缝。

防止这类裂缝产生的措施:尽量选用低热或中热降低泥矿渣水泥、粉煤灰水泥;减少水泥用量,将水泥用量2尽量控制在450kg/m以下;降低水灰比,一般混凝土的水灰比控制在0.60以下;改善骨科级配,掺加粉煤灰或高效减少水剂等来减少水泥用量,降低水化热;改善混凝土的搅拌工艺,采用“二次风冷”新工艺降低混凝土的浇筑温度;在混凝土中掺加一定量的具有减水、增塑、缓凝等作用的外加剂,改善混凝土拌和物的流动性、保水性,降低水热化,推迟热峰出现的时间;合理安排施工工序,分层、分块浇筑,以利于散热,减小约束;在大体积混凝土内部设置冷却管道,通过冷水或冷气冷却,减小混凝土的内部温差;加强混凝土温度的监控,及时采取冷却保护措施;加强混凝土养护,混凝土浇筑后,及时用湿润的草帘、麻片等覆盖,并洒水养护,适当延长养护时间,保证混凝土表现缓慢冷却,在寒冷季节,混凝土两面必须采取保温措施,以防寒潮袭击。

2.2.2沉陷裂缝

沉陷裂缝的产生原因是由于结构地基土质不均、松软或回填土不实或浸水而造成不均匀沉降所致,或者因为模板刚度不足、模板支撑间距过大或支撑底部松动等导致,特别是在冬季,模板支撑在冻土上,冻土化冻后产生不均匀沉降致使混凝土结构产生裂缝,其走向与沉陷情况有关,一般与地面垂直或呈30°~45°方向发展,较大的沉陷裂缝往往有一定的错位,裂缝宽度往往与沉陷量成正比关系,裂缝宽度受温度变化的影响较小,地基变形稳定之后,沉陷裂缝也基本趋于稳定。主要预防措施如下:

(1)对松软土填土地基在上部结构施工前应进行必要的夯实和加固。

(2)保证模板有足够的强度和刚度,且支撑牢固,并使地基受力均匀。

(3)防止混凝土浇筑过程中地基被水浸泡。

(4)模板拆除时间不能太早且要注意拆换的先后顺序。

(5)在冻土上搭设模板时要注意采取一定的预防措施。

2.2.3混凝土收缩引起的裂缝

裂缝的成因:混凝土在空气中结硬时,体积要缩小,产生收变形,当受到约束时,就可能导致裂缝的产生;在筋率较高的构件中,由于钢筋对周围混凝土的约束作用强,混凝土的收缩也会受到钢筋的限制而产生拉应力,引构件局部裂缝;新老混凝土界面容易产生收缩裂缝。

防止这类裂缝产生的措施:在裂缝产生的部位,用水泥砂浆,环氧树脂对裂缝部位表面进行粘补、涂抹和嵌补等。这种方法一般适用于表面裂缝,合理设置收缩缝;改善水泥土性能,降低水灰比,减少水泥用量;配筋率宜过高,设置构造钢筋收缩裂缝健分布均匀,避免发生集的大裂缝;加强混凝土的时期养护,并适应当延长混凝保温覆盖时间,并涂刷养护剂养护。 2.2.4 混凝土塑性坍落引起的裂缝 裂缝的成因:混凝土塑性坍落发生在混凝土浇筑后的头几个时内,这时混凝土还处于塑

性状态,如果混凝土出现渗水现象,在重力作用下混合料中的固体颗粒有向下沉移而水向浮动的倾向。这种移动当受到钢筋骨架或者模板约束时,上部就容易形成沿钢筋长度方向的裂缝。

防止这类裂缝产生的措施:要仔细选择集料的配级,做好混凝土的配合比设计特别是要控制水灰比,采用适量的减水剂;施工时混凝既不能漏振也不能过振,避免混凝土泌水现象的发生,防模板沉陷;如果发生这类裂缝,可在混凝土终凝以前重抹面压光,使裂缝闭合。

3裂缝处理技术及新材料新工艺的应用

3.1表面修补法

表面修补法是一种简单、常见的修补方法,主要适用于稳定和对结构承载力没有影响的表面裂缝以及深度裂缝的处理。通常的处理措施是在裂缝的表面涂水泥浆、环氧胶泥或在混凝土表面涂刷油漆、沥青等防腐材料,在防护的同时为了防止混凝土受各种作用的影响继续开裂,通常可以采用在裂缝表面粘贴玻璃丝布等措施。

3.2灌浆、嵌缝封堵法

灌浆法主要适用于对于结构整体有影响或者有防渗要求的混凝土裂缝的修补。利用压力设备将胶结材料压入混凝土的裂缝中,胶结材料硬化后与混凝土形成一个整体,从而达到封堵加固的目的。常用的胶结材料有水泥浆、环氧树脂、甲基丙烯酸、聚氧脂等化学材料。

利用环氧树脂和聚氨酯在一定条件下制备出可以形成同步互穿聚合物网络结构的新型化学灌浆材料。该材料综合厂环氧树脂浆材和聚氨酯浆材的性能优点,浆材黏度低,凝结时间可调、强度高。水下混凝土灌浆试块的黏接抗拉强度可达1.05NPa,是一种性能优良,适用性强、适合水下灌浆的多功能新型灌浆材料。

嵌缝法是裂缝封堵中常用的一种方法,它通常是沿裂缝凿糟,在糟中嵌填塑料或刚性止水材料,以达到封闭裂缝的影响。常用的塑性材料有聚氧乙烯胶泥、塑料油膏、丁基橡胶等等,常用的刚性止水材料为聚合物水泥砂浆。

3.3结构加固法

当裂缝影响到混凝土结构的性能时,就要考虑采取加固法对混凝土结构进行处理。结构坚固中常用的主要有以下几种方法:加大混凝土结构的截面积,在构件的角部外包型钢,采用预应力法加固、粘贴钢板加固、增设支点加固以及喷射混凝土剂加固。

碳纤维补强加固技术是利用高强度或高弹性模量的连续碳纤维,单向排列成束,用坏氧树脂浸渍形成碳纤维增强复合材料片材,将片材用专用环氧树脂胶黏贴在结构外表面受拉或有裂缝部位,固化后与原结构形成一整体,碳纤维即可与原结构共同受力。由于碳纤维分担了部分荷载,就降低了钢筋混凝土结构的应力,从而使结构得到补强加固。

3.4混凝土置换法

混凝土置换法是处理严重损坏混凝土的一种有效方法,此方法是将损坏的混凝土剔掉,然后置换新的混凝土或其他材料,常用的置换材料有普通混凝土或水泥砂浆、聚合物或改性聚合物混凝土或砂浆。

4结语

由此可见,混凝土施工是水利工程建设中的一个重要环节,是整个工程的核心质量保证。而裂缝控制则是混凝土质量控制的重要组成部分,对此有必要加以深入的研究与探讨,以预防和控制裂缝的产生,不断提升水利工程建设的整体质量。在对混凝土工程质量验收时,必须严格按设计、《混凝土结构工程施工质量验收规范》等要求,加强对混凝土工程的这些要点质量控制,从而避免一些不必要的损失。

参考文献: [2]2004版最新水利水电防渗工程施工工艺与技术标准实用手册.安徽文化音像出版社.2004-10