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1、水闸闸墩裂缝成因及防治措施摘要：分析水闸闸墩裂缝成因,主要是由于墩体内外温差、混凝土的干缩、自生体积变形和外部约束引起的,且各种原因都有一系列的影响因素.针对这些原因及影响因素,从材料、温度控制、施工方法与工艺和养护等方面采取措施,以达到防止和控制裂缝的效果.关键词：闸墩裂缝混凝土水闸是平原地区常见的主要水工建筑物,闸墩部位易出现裂缝的问题,长期以来困扰着工程界,一直未能得到很好的解决.闸墩裂缝的出现给水闸工程带来了多方面不同程度的危害,也越来越受到学术界的重视.在3.2混凝土的干缩混凝土内的水分,少
2、部分提供了水泥水化的需要,少部分泌出流失,大部分水分是在浇捣完毕后慢慢蒸发掉的.随着水泥的凝结、硬化,混凝土中的水分在未饱和空气中慢慢散失,引起混凝土体积缩小、变形,这种变形称为干缩［6］.由于混凝土的水分蒸发及含湿量的不均匀分布,形成湿度变化梯度.其水分蒸发总是从外向内,由表及里.表层混凝土的水分蒸发程度和速度总是大于内部,表层混凝土收缩的程度亦大,其变形会受到内部混凝土的限制,在表层混凝土中也产生拉应力,使得表层混凝土总的拉应力加大,产生干缩裂缝.但干缩一般只发生在表层,对大体积混凝土而言,干缩扩
3、散深度达6cm需花1个月的时间,故干缩裂缝也只是表面裂缝或开展深度不大.大体积混凝土内部一般不存在干缩问题,但表面干缩不容忽视,它会诱导拉裂缝的产生.闸墩属水工薄壁结构,其影响深度及程度相对较大,尤其是在干热风大季节,如不及时处理和养护,将会发生局部贯穿性裂缝.混凝土的配合比和组成是影响干缩的主要因素.一般水泥用量多,水灰比大,则干缩也大.骨料密度大,级配好,弹性模量高,骨料粒径大,可以减小混凝土的干缩［7］.其次,混凝土的养护和环境对干缩也有很大的影响［8］.3.3自生体积变形混凝土即使没有水分蒸
4、发,其各组成部分的化学反应也会产生自生体积变形.在底板约束影响范围内,膨胀型自生体积变形会产生预压应力,有利于防裂;收缩型自生体积变形则不利于防裂.普通混凝土的自生体积变形通常为收缩型的.它也是由于水分的迁移而引起的.但不是向外蒸发损失,而是由于水泥水化时消耗水分造成凝胶孔的液面下降,形成弯月面,水泥石供水不足,产生所谓的自干燥作用,使混凝土体相对湿度降低,体积减小［9，10］.混凝土的自生收缩一般在拆模之前完成,虽然其量值不大,但如果同其他收缩叠加在一起,就会使表面拉应力增大.像水闸闸墩这样的断面尺
5、寸不是很大,但确属必须解决水化热问题的大体积混凝土结构,必须考虑自生收缩参与温度收缩等叠加的影响.影响混凝土自生体积收缩的因素主要是材料的化学成分和水灰比.水灰比的变化对自生收缩的影响和对干缩的影响正好相反.当水灰比大于0.5时,其自生收缩和干缩相比忽略不计.而当水灰比小于035时,自生收缩和干缩的作用相当,必须加以考虑［10］.3.4外部约束闸墩是底部固结在底板上,上部自由的结构.通常是在底板浇筑完间隔一定时间后才开始浇筑闸墩,此时底板混凝土已经固结,是“老混凝土”.闸墩在沿其高度方向可以自由伸
6、缩,不受约束;厚度方向由于闸墩厚度不大,约束很小;而在沿水流方向,则受底板约束相对很大.闸墩混凝土浇筑早期,产生大量水化热,温度升高,体积膨胀,受到底板约束,产生压应力.但混凝土浇筑早期,弹性模量低,产生的压应力很小.随着热量的散发,混凝土开始降温,加上干缩、自生体积变形等影响,体积开始收缩,同样受到底板约束,产生拉应力.但此时混凝土弹性模量已增大很多,产生的拉应力足以很快抵消早期产生的压应力,并进而出现较大的净拉应力.由于沿水流方向受到的约束最大,则该方向的拉应力也最大,此时混凝土龄期短,强度低,产
7、生的拉应力易超过其抗拉强度,于是在闸墩上产生了常见的垂直于底板和水流方向的裂缝.影响外部约束的因素主要是闸墩的分缝长度和底板与闸墩混凝土的浇筑时间间隔.4防止和控制措施混凝土在各种不同情况下的开裂有着多方面的原因,并且通常是多方面作用的结果.当了解了各种原因及影响因素后,就可以采取措施，减少或防止混凝土的开裂.目前,工程界在防止或控制裂缝方面的措施主要体现在材料、温度控制、施工方法与工艺、养护等方面.4.1材料混凝土材料的合理选择是预防并控制裂缝的重要方面.为了降低水化热,可采用中热硅酸盐水泥或低
8、热矿渣硅酸盐水泥［11］.减少水泥用量,可降低水化热,降低混凝土的拉应力.在混凝土中掺活性混合料,如在混凝土中掺粉煤灰,可使混凝土最高温度降低,并可将达到最高温度的时间向后推迟,有利于热量消散,用时间控制裂缝;使混凝土和易性得到改善,减小了水泥和水的用量;因略有膨胀,减小混凝土的自生体积收缩;降低混凝土吸附水的能力,使混凝土干缩减小,抗裂性提高［5］.掺入粉煤灰的百分数就是温度和水化热降低的百分数.如掺加20％粉煤灰的混凝土温度和水化热为未掺混凝土的80
