新建睢宁泵站工程裂缝成因分析及处治研究.docx

新建睢宁泵站工程裂缝成因分析及处治研究 【摘 要】对于工程项目，由于工程建设时间长，建设地质条件的复杂性，有时难免出现质量缺陷。如何科学合理的对隐蔽工程质量缺陷采取补救措施，或者进行有效纠偏，成为工程重要难题。本文以睢宁二站工程中裂缝成因分析及处治研究为例，对国家大型工程中的缺陷处理，有很大的借鉴作用。 【关键词】新建睢宁泵站；裂缝成因分析；处治；策略；研究 1 裂缝成因分析 1.1 可能产生裂缝的原因 混凝土结构裂缝产生的原因主要有三种：①是由外荷载引起的；②是结构次应力引起的裂缝；③由变形变化引起的裂缝，这是由温度（水化热、气温、生产热、太阳辐射等）、湿度（自生收缩、失水干缩、碳化收缩、塑性收缩等）、地基变形（膨胀地基、湿陷地基、地基不均匀沉降等）因素引起的结构变形。当变形受到约束时便产生应力，当此应力超过同龄期混凝土抗拉强度时就产生裂缝。 不论是哪类荷载作用于混凝土，只要拉应力超过混凝土极限强度，或者应变超过极限应变混凝土都将开裂。工程中以变形变化引起的结构物裂缝为主，主要可以概括为： （1）基岩及老混凝土约束。受坚硬基岩及老混凝土约束是大体积混凝土产生严重开裂的主要原因。 （2）施工阶段产生的温度裂缝。大体积混凝土施工阶段产生的温度裂缝，是其内部矛盾发展的结果。一方面是混凝土由于内外温差产生应力和应变，另一方面是结构的外约束和混凝土各质点的约束阻止了这种应变，一旦温度应力超过混凝土能承受的极限抗拉强度，就会产生不同程度的裂缝。包括水化热、“内约束”、外界气温变化的影响。 ①水化热的影响。正常情况下为有效控制裂缝的产生，多采用低发热水泥，严格控制胶含量中的水泥用量。浇筑初期混凝土的弹性模量和强度都很低，对水泥水化热急剧温升引起的变形约束不大，相应的温度应力比较小，不会产生温度裂缝。随着混凝土龄期的增长，其弹性模量和强度相应不断提高，对混凝土降温收缩变形的约束也愈来愈强，以至产生很大拉应力。当同龄期混凝土抗拉强度不足以抵抗此拉应力时，便出现温度裂缝。 ② “内约束”的影响。一个物体或一个构件本身各质点之间的相互约束作用，称为“内约束”。沿着一个构件截面各点可能有不同的温度和收缩变形，引起连续介质各点间的内约束应力。结构物的裂缝中，非贯穿的表面裂缝占60%～70%。其开裂原因主要是变形变化引起的自约束应力。当各种大体积混凝土厚度大于或等于500mm时，就可能由于水化热的不均匀降温和不均匀收缩引起的显著的自约束应力，导致表面开裂。 ③外界气温变化的影响。大体积混凝土结构在施工阶段，外界气温的变化对防止大体积混凝土开裂有着重大影响。因为外界气温愈高，混凝土的浇筑温度也愈高；而如果外界温度下降，又增加混凝土的降温幅度，特别是气温骤降，会大大增加外层混凝土与内部混凝土的温度梯度，因而会造成过度的温度应力，易使大体积混凝土出现裂缝。混凝土的内部温度是由水化热的绝热温升、浇筑温度和结构物的散热温度等各种温度的叠加之和组成，而温度应力则是由温差所引起的温度变形造成的；温差愈大，温度应力也愈大。同时，在高温条件下，大体积混凝土由于厚度大，不易散热，混凝土内部的最高温度一般可达60～65℃，并且有较长的持续时间。 （3）干缩裂缝。混凝土表面层水分散失、体积收缩所产生的裂缝为干缩裂缝，一般呈龟裂状。混凝土的干缩收水泥品种、集料品种、配合比及环境等因素的影响。 （4）结构裂缝。结构物应力突变处（如空洞、牛腿等处）易产生裂缝。 （5）基础不平整及不均匀沉降。部分混凝土裂缝与基础不平整及基础不均匀沉降有关。基础受混凝土自重和荷载的作用将产生沉降，若基础不均匀，易产生裂缝。 （6）塑性裂缝。塑性裂缝是指混凝土浇灌以后硬化初期尚处于一定的塑性状态时，由于沉降动力、失水、毛细管压力、早期化学收缩以及自收缩等引起的体积变化而产生的裂缝。 1.2 本工程裂缝成因分析 从泵站进水流道3条裂缝的分布和走势，其形成原因大致应为温度裂缝、模板干缩与结构裂缝共同作用的结果。泵站进水流道浇筑于二月份，天气温度变化为-2℃～5℃之间，气温较低且砼浇筑后的7天内有一次低温寒潮。根据对砼内部温度的监控记录第三天时砼内部的温度一度达到42℃，相应的温度应力比较大但其弹性模量和强度已不断提高，对混凝土降温收缩变形的约束也愈来愈强，以至产生很大拉应力。①外界气温骤降，夜晚气温大致为-5℃大大增加外层混凝土与内部混凝土的温度梯度，从而造成过度的温度应力，所以低温及混凝土自身的大的水化热是导致进水流道裂缝的一个主要原因；②裂缝形成在流道的截面突变处，应力应变在结构的变化处释放，也是其形成的另一个重要原因。 节制闸8条裂缝从其分布和走势，其形成原因大致应为温度裂缝与老混凝土约束共同作用和结果。闸底板于三月份完毕，而闸墩于五月份完成，其间隔时间相距57天时间。闸底板的收缩变形早已稳定，而闸底