水闸闸墩裂缝形成原因分析及防裂措施

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1、水闸闸墩裂缝形成原因分析及防裂措施　　　摘要：水闸闸墩是水利工程的重要组成部分,属于混凝土结构,但在浇筑后时常会出现裂缝的现象，给水闸的运行带来安全隐患。本文结合笔者多年实践经验，分析了水闸闸墩裂缝形成的原因，并从材料、施工过程、约束以及后期养护等环节提出有效的温控防裂措施，防止混凝土裂缝的产生和扩展。供类似工程参考。　　关键词：水闸闸墩；混凝土裂缝；内外温差；防裂措施　　中图分类号：TU37文献标识码：A文章编号：　　1引言　　随着我国经济建设的快速发展，政府加大了对城市水利基础设施的建设投入，水闸工程数量日益增加。水闸是常见

2、的水工建筑物，具有排洪、排涝、减灾等作用，主要应用于水库的水位控制及水量调节当中。水闸闸墩为混凝土结构，和很多混凝土工程一样，水闸闸墩在浇筑完成后时常有裂缝产生的现象，这不仅影响到水闸闸墩建筑物的整体性能和使用寿命，严重情况下会影响到建筑物的结构强度和整体稳定性，导致混凝土结构无法正常使用。裂缝问题长期以来困扰着水利工程界，一直未能得到很好地解决。因此，本文对水闸闸墩裂缝产生的原因进行分析，提出一些针对性的温控防裂措施，这对做好水闸闸墩混凝土裂缝的防治工作具有重要意义。　　2水闸闸墩裂缝形成原因分析　　水闸主要是由底板和闸墩组成

3、,是呈倒T字形“墙板”式水工混凝土结构,闸墩底部受闸底板约束，上部可以自由伸缩。混凝土具有热胀冷缩的性质，其线膨胀系数一般为×10-5／℃左右，水化反应时产生大量的水化热，在1～3d内可放出热量的50％，甚至更多。当混凝土达到最高温度后，随着热量的散发又开始降温，直到与环境温度相同。当温度发生变化时，混凝土内外产生较大温差，而建筑物往往受到各种约束，在温度变形和约束的共同作用下，产生较大温度应力而形成裂缝。闸墩混凝土裂缝形成的主要原因有：内外温差、底板约束和混凝土收缩。　　内外温差　　闸墩作为大体积混凝土，再加上混凝土是热的不良

4、导体，因此在闸墩内部和表面易形成温差。对于闸墩混凝土，在早期容易产生“内部受压、表面受拉”的情况。混凝土的温度变化大体上可以分为升温和降温两个阶段。　　在混凝土浇筑后的温升时期，水化反应产生大量热，混凝土温度上升，热量传递的时候容易在内部积存，表面混凝土的温升幅度远小于内部混凝土。大约在2d后，内部混凝土的温度达到峰值，此时内外温差也达到最大。虽然闸墩内外混凝土都处于膨胀变形状态，相对于内部混凝土来讲，外部混凝土处于收缩状态，从而形成变形约束，导致闸墩表面产生拉应力，内部出现压应力。由于早期混凝土弹性模量小，而应力很大，因此容易

5、产生裂缝。　　升温阶段结束后，是散热阶段。闸墩内外混凝土温度都逐渐降低，但内外散热条件不同，外部混凝土和外界环境接触，热量容易散发，内部混凝土散热条件差，于是在降温阶段又造成了外部温度低于内部温度，与升温阶段产生同一方向的温度梯度，导致了变形的不一致。内部膨胀受到外部的限制，外部收缩受到内部约束，于是在表面混凝土中产生了拉应力。拉应力超过极限抗拉强度时，裂缝就会产生。　　另外，在遭遇寒潮或者昼夜温差较大的天气时，混凝土表面的温度急剧降低，内外温差会突然变大，导致裂缝的产生。　　底板约束　　闸墩是底板固结在底板上。上部自由的结构。

6、由于底板和闸墩混凝土施工间隙时间较长，在建筑闸墩时，底板混凝土已经固结。闸墩沿其高度方向可以自由伸缩，不受约束；厚度方向由于闸墩厚度不大，约束很小；而沿水流方向，则受板约束相对很大。后期闸墩混凝土除自身相互约束外，底板对闸墩的约束作用强。早期混凝土弹性模量较少、徐变度大，还处在塑性状态，而当混凝土温度下降时，由于底板对降温引起的混凝土收缩有约束作用，混凝土内部会产生较大的拉应力，闸墩中间靠近底板的部位通常成为闸墩拉应力最大的区域。当拉应力超过混凝土极限抗拉强度时，便会开裂。　　混凝土收缩　　混凝土的收缩分为干缩、自身收缩和塑性收

7、缩。水化反应中，随着水泥的凝结、硬化，混凝土中的水分会慢慢挥发，引起混凝土体积缩小、变形，这种变形称为干缩。由于表面混凝土跟空气接触，水分蒸发的速度总比内部混凝土快。表面混凝土的收缩程度比内部混凝土大，收缩变形会受到内部混凝土的制约，因此在表面混凝土中会产生拉应力，从而导致裂缝的产生。虽然干缩裂缝只发生在混凝土的表面，且比较细小，但时间较长会诱导裂缝的发展，危及结构的安全。　　自身收缩与干缩一样，都是由于水的迁移而引起的。但自身收缩不是由于水向外蒸发散失，而是因为水泥水化时消耗水分造成凝胶孔的液面下降，形成弯月面，产生自干燥作用

8、，使混凝土体的体积减小。通常，水灰比的变化对干燥收缩和自身收缩的影响是不一样的。当混凝土的水灰比降低时，干燥收缩减小，而自身收缩增大。但是，当水灰比小于时，体内相对湿度会很快降低到80％以下，自身收缩与干缩几乎各占一半。此外，两种收缩完成的时间也不一样。在模板拆