《闸墩裂缝原因分析及控制措施》由会员分享，可在线阅读，更多相关《闸墩裂缝原因分析及控制措施（9页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 闸墩裂缝原因分析及控制措施 摘要：闸墩裂缝是目前水工建筑物中存在的主要质量隐患，闸墩出现裂缝将会直接给排洪闸工程带来不同程度的危害。因此，分析闸墩裂缝产生的原因，采取有效措施控制闸墩裂缝，具有重大的经济和社会效益。本文结合工程实例，简单分析了闸墩裂缝问题的原因，进而探讨了闸墩裂缝问题的应对策略。以期为相关的闸墩裂缝问题提供有益的参考。关键词：闸墩裂缝；原因分析；控制措施闸墩上产生裂缝是一个比较普遍的现象，长期以来困扰着水利工程界，一直未能得到很好地解决。闸墩裂缝问题不仅影响到闸墩的耐久性，并且危及到闸墩的强度、稳定和水电站大坝的安全运行。因此，相关的工作人员必须正确分析裂缝出现的原因，科学地
2、采取有效的应对策略，克服和控制裂缝。1工程概况某排涝闸规模为3孔，单孔宽5m，基础座落在海涂面的软土地基上。设计最高潮水位重现期为50年一遇，闸室、岸墙、翼墙基础均采用800钢筋混凝土灌注桩。排涝闸工作环境条件类别为类，场地地层主要由人工填土层、第四系冲积层和石炭系层构成。2闸墩的裂缝成因分析2.1现场状况排涝闸闸墩混凝土设计强度为C30，闸墩顶底高差7.85m，边墩厚1m，中墩厚2m，混凝土方量为568m3。于2010年7月4日10月12日分4次浇筑，采用C30商品混凝土泵送施工。10月29日，在4只闸墩处几乎同一位置出现垂直裂缝（见图1）。超声法裂缝检测结果显示，裂缝长24m，宽度为0.3
3、50.45mm，大于沿海海水水位变动区裂缝宽度允许值0.20mm，并贯通闸墩，确定为贯穿裂缝。为保证水闸正常运行，该裂缝必须及时采取补救或处理措施。2.2病因分析2.2.1设计原因设计分析：结构力学与实际受力情况相符，根据设计图纸计算闸墩部位有效截面配筋率高于最小配筋，结构安全系数比较高。设计图纸中，保护层为6cm，满足海水、盐雾区保护层的最低要求。纵向配置了应力钢筋，但横向仅仅考虑了构造要求，配置了直径较小的箍筋。闸墩底板结构采用现浇钢筋混凝土超静定结构，约束作用较大。2.2.2施工原因（1）闸墩地基为淤泥质软土层，但有长达20m的桩基础和1m厚的底板，保证了地基的承载力和沉降要求。（2）闸
4、墩上部主体房建荷载并未施工，且在施工过程中无机具、材料的堆放，外荷载过大造成的裂缝因素可排除。（3）闸墩为C30泵送商品混凝土浇筑，配合比为：P.O42.5普通硅酸盐水泥320kg/m3，水185kg/m3，砂710kg/m3，含泥量1.02%，碎石（531.5mm）1060kg/m3，含泥量0.8%，粉煤灰65kg/m3，外加剂6.9kg/m3，总容重2345kg/m3，坍落度为123cm，外加剂为ZWL-A-III型高性能缓凝泵送剂，混凝土各项指标均合格。（4）施工中混凝土按照顺序分层浇筑，分层距离为1m左右，采用插入式振捣器。第一次于9月14日6：3016：30进行混凝土浇筑，天气为多云
5、；第二次于9月14日6：3016：30进行混凝土浇筑，天气为阴；第三次于10月12日12：3018：30浇筑，天气为多云；第四次于10月12日12：3018：30浇筑，天气为多云。（5）施工中为考虑浇筑强度与铺盖面积及安全，避免上升速度过快，浇筑到3/5高度时，中间间隔90min后再续浇。（6）模板拆除及混凝土的养护：闸墩的拆模时间均在浇后3d进行。拆模后，每天浇水不少于6次，时间为上午7：30、10：30两次，中午12：30、14：00两次，下午15：30、17：30两次。2.3诊断降温与收缩及其共同作用是引起混凝土开裂的最主要的两个因素。本文从该工程的实际情况出发，来验算混凝土的温度变化及
6、其产生的应力，从而确定裂缝成因。2.3.1混凝土温度的计算（1）绝热温升（水化热）。Tmax=（WQ）/（c）（320460103）/（0.961032345）=65.39式中Tmax绝热温升（指四周无任何散热条件、无任何热损耗的条件下，水泥与水化合产生的反应热（水化热）全部转化为温升后的最高温度，）；W每m3混凝土的水泥用量，取320kg/m3；Q水泥水化热，28天水化热为460103J/kg；c混凝土比热，取0.96103J/（kg）；混凝土容重，取2345kg/m3。（2）混凝土中心温度。Th=Tj+Tmax式中Th混凝土中心温度，；Tj混凝土浇筑温度，；不同浇筑混凝土块厚度的温度系数，
7、对1m厚混凝土浇筑3d时=0.36。（3）混凝土浇筑温度Tj=TC+（TP+TC）（A1+A2+A3+An）其中A2=Qt式中TC混凝土拌和温度（与各种材料比热及初温度有关，按多次测量资料，有日照时，混凝土拌和温度比当时温度高57，无日照时，混凝土拌和温度比当时温度高23，按5计；TP混凝土浇筑时的室外温度（室外平均温度以26计）；A1+A2+A3+An温度损失系数；A1混凝土装卸，每次A1=0.032（装车、出料二次数）；A2混凝土运输时温度损失系数；Q6m3滚动式搅拌车其温升0.0042，混凝土泵送不计；t运输时间（以min计算），从商品混凝土公司到工地约30min；A3浇筑过程中A3=0
8、.00360=0.18。Tj=TC+（TP+TC）（A1+A2+A3+An）=31+（26+31）（0.0640.126+0.18）=31+570.118=37.73则混凝土内部中心温度：Th=Tj+Tmax=37.73+65.390.36=61.27从混凝土温度计算得知，在混凝土浇筑后第三天混凝土内部实际温升为61.27，比当时室外温度（26）高出35.27。2.3.2温度应力计算（1）先验算由温差和混凝土收缩所产生的温度应力。建立以闸墩中心为零点的空间直角坐标系（如上页图），采用公式：式中H（t，）松弛系数，取t=220d的平均值0.6；E混凝土各龄期时对应的弹性模量，Et=Ec（1e0.
9、9t），其中e=2.718，自然对数的底，t混凝土龄期（天数）；Ec混凝土28天时C30的弹性模量，Et=3104MPa；混凝土的线膨胀系数，取1.0105；T结构计算温度，前面已述实际温升最高Th=61.27；弹性变形条件下的系数，取0.15。=（0.631041.010561.27）/（10.15）【（y2/l2）1/3】=12.975【（y2/l21/3】（2）表面应力即当y=l时，表=12.9752/3=8.65MPa（3）中心应力即当y=0时，中=12.975（1/3）=4.325MPa2.3.3诊断结果（1）由温度应力的计算式得知，闸墩从表面至中心的降温和收缩变化都是按相似抛物线型
10、分布，见裂缝位置示意图，在混凝土的固结过程中，由温度引起的最大拉应力出现在混凝土表面。（2）查混凝土结构设计规范表4.1.4得，C30混凝土轴心抗拉强度标准值（标）为2.01MPa，由表标、中标得知，每只闸墩两侧的表面裂缝是由温度应力引起的，两侧由温度应力引起的裂缝深度范围约为闸墩厚度的1/3（表=标）。（3）夏季外界环境温度高，太阳光直射强度大，混凝土受阳光直射，水分蒸发快，失水不均匀引起体积收缩变形不均匀。（4）闸墩与底板浇筑间隔60多d，闸墩混凝土浇筑早期，产生大量热量，混凝土体积不断膨胀，随着时间推移，热量散发，混凝土体积产生收缩。闸墩下部受闸底板的超静定结构已凝固混凝土的约束，产生了
11、较大的拉应力，当拉应力超过其抗拉强度时，就产生了贯通整个截面的垂直裂缝。（5）在横向上只配了直径较小的构造箍筋，无受拉应力钢筋的存在，降低了整个钢筋混凝土结构的纵向抗拉性能。（6）在该工程中，养护是在拆模3d后才开始，养护面也直接受到太阳曝晒，如无任何保护措施，将导致混凝土产生干缩裂缝。3控制措施混凝土裂缝的修补措施主要有以下一些方法：表面修补法，灌浆、嵌逢封堵法，结构加固法，混凝土置换法，电化学防护法以及仿生自愈合法。由于该工程产生的裂缝对结构的整体性有影响，并且有防渗要求，因此，采用化学灌浆、嵌逢封堵法修补混凝土裂缝。（1）由于发现裂缝时气温还未降到最低点，混凝土体积仍有可能持续产生收缩，
12、裂缝有进一步扩展的可能，因此修补裂缝的时间选在次年23月，待裂缝发展基本稳定后再处理。（2）灌浆材料采用水溶性聚氨酯HW，它具有良好的亲水性能，浆液遇水后先分散乳化，进而凝胶固结；可在潮湿或涌水情况下进行灌浆，对水质适应性强，在海水和PH3-13的水中均能固化；固结体经急性毒性试验属实际无毒类；施工工艺简便，浆液无需繁杂配制；有较高的力学性能，适用于混凝土或基础的补强加固处理。（3）处理时，首先在裂缝两侧凿6cm宽槽坑（裂缝两边各3cm），槽坑边缘应凿成11的坡，净深为3cm，然后对槽孔先用HK-903聚合物水泥砂浆涂抹一遍作为界面处理。（4）灌浆孔采用预埋孔径1.8cm铜管方式，须注意孔口的
13、保护，避免水泥砂浆充填时将孔口封闭，灌浆孔自下而上布置，间距50cm，待HK-903聚合物水泥砂浆达到10d强度后进行灌浆处理，并对灌浆孔进行压水试验，检查灌浆孔的贯通性。（5）灌浆时，采用手摇式灌浆泵，灌浆压力0.2MPa。先进行下排灌浆孔灌注，待上排灌浆孔开始排浆1min后，可视为结束并进行封孔；之后进入上排灌浆孔灌浆，最末排孔以吸浆率小于0.02L/min时作为结束灌浆标准；达到结束标准后，在设计压力下继续灌浆30min，之后封孔；封孔后将预埋铜管外露部分切除，并采用HK-903聚合物水泥砂浆抹平封孔。（6）灌浆完成7d后，采用单点压水试验法进行质量检查，压水检查压力为0.3MPa，透水率不大于0.1Lu时，视为合格。4结语总之，闸墩裂缝是较为常见的质量通病，是降温与收缩等多种因素共同作用的结果，对排洪闸质量安全会产生较大的影响。但通过具体问题具体分析，并采取具有一定针对性的应对策略，就能有效的减小闸墩裂缝可能产生的不利影响，保证构造物正常使用。参考文献：1胡世琦.水闸闸墩裂缝成因及处理措施J.城市建设理论研究.2012（16）2周峰.水闸闸墩裂缝成因及防治措施J.科技信息.2012（21） -全文完-
