1.概述
混凝土是一種由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而形成的非均質的多項復合脆性材料。由于混凝土施工和本身變形和約束等一系列問題,使混凝土產生裂縫,微裂縫通常是一種無害裂縫,對混凝土結構的承重、防滲及其他功能不產生危害。但是受到荷載、溫差等作用之后,微裂縫就會不斷的擴展和連通,最終形成我們肉眼可見的宏觀裂縫,這些裂縫已成為水利工程中常見的工程病害,輕者使混凝土內部的鋼筋材料產生腐蝕,降低鋼筋混凝土結構的承載力、耐久性、使用價值等。嚴重的將直接威脅到人民的生命、財產安全。因此對混凝土裂縫的控制已成為水利工程建設引起高度重視的問題之一.
近代科學研究和大量的混凝土工程實踐證明,在混凝土工程中裂縫問題是不可避免的,在一定的范圍內也是可以接受的,只是要采取有效的措施將其危害程度控制在一定的范圍之內,對水工建筑物安全是不會產生不良影響的。鋼筋混凝土規(guī)范也明確規(guī)定[1]:有些結構在所處的不同條件下,允許存在一定寬度的裂縫。但在施工中應盡量采取有效措施控制裂縫產生,使結構盡可能不出現(xiàn)裂縫或盡量減少裂縫的數(shù)量和寬度,尤其要盡量避免有害裂縫的出現(xiàn),從而確保工程質量。
迄今為止,在設計時幾乎所有的混凝土都允許一定范圍內開裂,從結構設計的安全性方面講,這是沒有問題的。但問題的關鍵在于一旦出現(xiàn)裂縫,在各種外力的作用下,尤其是水下結構,在高水頭的水壓力以及侵蝕性媒介對裂縫的破壞性作用,可能會造成結構設計允許開裂的裂縫進一步擴張和蔓延。比如:前蘇聯(lián)修建的克拉斯諾雅爾期克大壩,靠底孔邊墻原來發(fā)現(xiàn)220條表面縫,但在外界環(huán)境作用下,短短5年時間后,10%的表面縫發(fā)展成為貫穿性裂縫。這樣的例子并不少見,因此,今后的設計除考慮結構外,還應該充分考慮環(huán)境因素的長期持久作用。
2.水工混凝土裂縫產生的因素
按裂縫產生的原因劃分有:由外荷載(包括施工和使用階段的靜荷載、動荷載)引起的裂縫;由變形(包括溫度、濕度變形、不均勻沉降等)引起的裂縫;由施工操作(如制作、脫模、養(yǎng)護、堆放、運輸、吊裝等)引起的裂縫。
按裂縫的方向、形狀劃分有:水平裂縫,垂直裂縫,橫向裂縫,縱向裂縫,斜向裂縫以及放射狀裂縫等。
按裂縫深度劃分有:貫穿裂縫、深層裂縫及表面裂縫三種。
水工建筑物產生裂縫因素有以下幾種:
a、大體積混凝土水化時產生的大量水化熱得不到散發(fā),導致混凝土內外溫差較大,使混凝土的形變超過極限引起裂縫。
b、混凝土在硬化的過程中,由于干縮引起的體積變形受到約束時產生的裂縫,這種裂縫的寬度有時會很大,甚至會貫穿整個構件。
c、在厚度較大的構件中,由于混凝土的塑性塌落引起的裂縫。
d、當有約束時,混凝土熱漲冷縮所產生的體積漲縮,因為受約束力的限制,在內部產生了溫度應力,由于混凝土抗拉強度低,容易被溫度引起的拉應力拉裂,從而產生溫度裂縫。由于太陽暴曬產生裂縫也是工程中最常見的現(xiàn)象。
e、混凝土加水拌和后,水泥中的堿性物質與活性骨料中活性氧化硅等起反應,析出的膠狀堿——硅膠從周圍介質中吸水膨漲,體積增大三倍,從而使混凝土漲裂產生裂縫。
f、在炎熱的大風天氣,混凝土表面蒸發(fā)較過快,造成混凝土內部水化熱過高,在混凝土澆筑數(shù)小時仍處于塑性狀態(tài),易產生塑性收縮裂縫。
g、構件超載產生的裂縫,例如:構件在超出設計的均布荷載或集中荷載作用下產生內力彎矩,出現(xiàn)垂直于構件縱軸的裂縫,構件在較大剪力作用下,產生斜裂縫,并向上、下延伸。
h、當結構的基礎出現(xiàn)不均勻沉陷,就有可能會產生裂縫,隨著沉陷的進一步發(fā)展,裂縫會進一步擴大。
i 、當鋼筋混凝土處于不利環(huán)境中,例如:侵蝕性水,由于混凝土保護層厚度有限,特別是當混凝土密實性不良,環(huán)境中的氯離子等和溶于水中的氧會使混凝土中的鋼筋生銹,生成氧化鐵,氧化鐵的體積比原來金屬的體積大的多,鐵銹體積膨脹,對周圍混凝土擠壓,使混凝土脹裂。
混凝土是一種由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而形成的非均質的多項復合脆性材料。由于混凝土施工和本身變形和約束等一系列問題,使混凝土產生裂縫,微裂縫通常是一種無害裂縫,對混凝土結構的承重、防滲及其他功能不產生危害。但是受到荷載、溫差等作用之后,微裂縫就會不斷的擴展和連通,最終形成我們肉眼可見的宏觀裂縫,這些裂縫已成為水利工程中常見的工程病害,輕者使混凝土內部的鋼筋材料產生腐蝕,降低鋼筋混凝土結構的承載力、耐久性、使用價值等。嚴重的將直接威脅到人民的生命、財產安全。因此對混凝土裂縫的控制已成為水利工程建設引起高度重視的問題之一.
近代科學研究和大量的混凝土工程實踐證明,在混凝土工程中裂縫問題是不可避免的,在一定的范圍內也是可以接受的,只是要采取有效的措施將其危害程度控制在一定的范圍之內,對水工建筑物安全是不會產生不良影響的。鋼筋混凝土規(guī)范也明確規(guī)定[1]:有些結構在所處的不同條件下,允許存在一定寬度的裂縫。但在施工中應盡量采取有效措施控制裂縫產生,使結構盡可能不出現(xiàn)裂縫或盡量減少裂縫的數(shù)量和寬度,尤其要盡量避免有害裂縫的出現(xiàn),從而確保工程質量。
迄今為止,在設計時幾乎所有的混凝土都允許一定范圍內開裂,從結構設計的安全性方面講,這是沒有問題的。但問題的關鍵在于一旦出現(xiàn)裂縫,在各種外力的作用下,尤其是水下結構,在高水頭的水壓力以及侵蝕性媒介對裂縫的破壞性作用,可能會造成結構設計允許開裂的裂縫進一步擴張和蔓延。比如:前蘇聯(lián)修建的克拉斯諾雅爾期克大壩,靠底孔邊墻原來發(fā)現(xiàn)220條表面縫,但在外界環(huán)境作用下,短短5年時間后,10%的表面縫發(fā)展成為貫穿性裂縫。這樣的例子并不少見,因此,今后的設計除考慮結構外,還應該充分考慮環(huán)境因素的長期持久作用。
2.水工混凝土裂縫產生的因素
按裂縫產生的原因劃分有:由外荷載(包括施工和使用階段的靜荷載、動荷載)引起的裂縫;由變形(包括溫度、濕度變形、不均勻沉降等)引起的裂縫;由施工操作(如制作、脫模、養(yǎng)護、堆放、運輸、吊裝等)引起的裂縫。
按裂縫的方向、形狀劃分有:水平裂縫,垂直裂縫,橫向裂縫,縱向裂縫,斜向裂縫以及放射狀裂縫等。
按裂縫深度劃分有:貫穿裂縫、深層裂縫及表面裂縫三種。
水工建筑物產生裂縫因素有以下幾種:
a、大體積混凝土水化時產生的大量水化熱得不到散發(fā),導致混凝土內外溫差較大,使混凝土的形變超過極限引起裂縫。
b、混凝土在硬化的過程中,由于干縮引起的體積變形受到約束時產生的裂縫,這種裂縫的寬度有時會很大,甚至會貫穿整個構件。
c、在厚度較大的構件中,由于混凝土的塑性塌落引起的裂縫。
d、當有約束時,混凝土熱漲冷縮所產生的體積漲縮,因為受約束力的限制,在內部產生了溫度應力,由于混凝土抗拉強度低,容易被溫度引起的拉應力拉裂,從而產生溫度裂縫。由于太陽暴曬產生裂縫也是工程中最常見的現(xiàn)象。
e、混凝土加水拌和后,水泥中的堿性物質與活性骨料中活性氧化硅等起反應,析出的膠狀堿——硅膠從周圍介質中吸水膨漲,體積增大三倍,從而使混凝土漲裂產生裂縫。
f、在炎熱的大風天氣,混凝土表面蒸發(fā)較過快,造成混凝土內部水化熱過高,在混凝土澆筑數(shù)小時仍處于塑性狀態(tài),易產生塑性收縮裂縫。
g、構件超載產生的裂縫,例如:構件在超出設計的均布荷載或集中荷載作用下產生內力彎矩,出現(xiàn)垂直于構件縱軸的裂縫,構件在較大剪力作用下,產生斜裂縫,并向上、下延伸。
h、當結構的基礎出現(xiàn)不均勻沉陷,就有可能會產生裂縫,隨著沉陷的進一步發(fā)展,裂縫會進一步擴大。
i 、當鋼筋混凝土處于不利環(huán)境中,例如:侵蝕性水,由于混凝土保護層厚度有限,特別是當混凝土密實性不良,環(huán)境中的氯離子等和溶于水中的氧會使混凝土中的鋼筋生銹,生成氧化鐵,氧化鐵的體積比原來金屬的體積大的多,鐵銹體積膨脹,對周圍混凝土擠壓,使混凝土脹裂。

