水閘混凝土防裂措施及裂縫處理
發布時間：2010-01-14 共2頁
一、水閘混凝土裂縫及產生裂縫的原因
1.1設計原因產生的裂縫
（1）構件斷面突變過多，產生應力集中，若不采取措施，斷面縮小處以及陰角部位容易出現裂縫；
（2）閘底板或閘墩太長，容易出現伸縮變形引起的裂縫；
（3）承重梁板尺寸太小，剛度不足，受拉部位易產生裂縫。
1.2混凝土材料原因產生的裂縫
（1）使用導致混凝土收縮性較高的礦渣水泥、快硬水泥、低熱水泥，以及水泥標號過低或水灰比過均易產生裂縫。此外，將不同廠家的水泥混用，也是產生裂縫的重要因素。
（2）混凝土中粗骨料的用量，針片狀石子含量高，會造成混凝土內部孔隙增多，細骨料的粒徑及含泥量超標等會造成混凝土強度下降，易引起裂縫。
（3）選用堿活性骨料，使水泥中的堿性物質與骨料中的活性氧化硅等起反應，生成膠狀物，因體積膨脹而產生裂縫。
（4）有些水泥拌制的混凝土出現離析、泌水等不良現象，造成混凝土各種組份分布不均勻，水化反應差異性，容易產生裂縫。另外，混凝土中量加入粉煤灰等摻合料以減少水泥用量，此時混凝土早期強度不足以抵抗早期的內部拉應力而出現裂縫。
（5）外加劑（如膨脹劑）選擇不當，或誤用假冒產品，也會產生裂縫。
1.3施工原因產生的裂縫
（1）混凝土鋼筋保護層偏小、混凝土坍落度偏、混凝土表面收漿不好，易產生因沉淀而產生的裂縫，裂縫沿鋼筋縱向出現，或以預埋件為中心出現輻射狀裂縫，出現裂縫部位一般會高于周圍混凝土表面。
（2）混凝土澆筑完畢后抹面及養護不及時會造成塑性裂縫，塑性裂縫一般不長，深度也淺，往往表現為中間寬兩頭細。
（3）在混凝土水化反應初期若表面失水會產生干縮裂縫，在干縮過程中，混凝土遇到如鋼筋或其他預埋件的約束，在混凝土內部產生的拉應力超過混凝土抗拉強度時就會產生裂縫。在配筋率較（超過3%）的構件中，鋼筋對混凝土收縮的約束比較明顯，混凝土表面容易出現龜裂。另外，骨料的小和級配對干縮也有影響，如使用偏細砂（或硅粉等比表面積的材料）時，會使混凝土收縮值增。一般來說，膠凝材料用量越多、構件尺寸越小或越薄、空氣濕度越小，干縮量則越。干縮裂縫的特征是表面開裂，走向為縱橫交錯，沒有規律性，裂縫寬度和長度都較小。
（4）新老混凝土間隔時間過長易產生因約束而引起的裂縫，下層混凝土齡期超過一個月，再澆筑上層混凝土，會因為新老混凝土之間彈性模量差異過，老混凝土對新澆混凝土產生較強的約束，使新混凝土產生裂縫。
（5）夏天澆筑混凝土，由于入倉溫度過高，水泥水化產生的熱量還將使混凝土內部溫度進一步升高，導致混凝土體積的變化，當體積變化引起的拉伸應變超過混凝土的極限應變時，混凝土將會開裂。
（6）低溫季節澆筑混凝土，遇寒潮來襲，產生內外溫差過，未采取保溫措施，也容易使混凝土產生裂縫。
（7）底模或基礎產生沉降，會使混凝土構件產生較的結構內力（彎矩、剪力）。
二、水閘混凝土的主要防裂措施
（1）設計時應通過計算確定構件尺寸，斷面突變處采用增加配筋等措施，超長構件采用設后澆帶等方法，閘墩的構造鋼筋應不小于規范要求的配筋量，以減少裂縫出現的可能性。
（2）水泥應選用收縮性較低的水泥，合理搭配水泥與混凝土強度等級之間關系。一般情況下，水泥強度比所使用的混凝土強度一個等級。如配置C30混凝土，使用強度等級為42.5的水泥比較合適，可以達到合理的水灰比，保證施工質量。不能只為片面追求經濟效益，使用高標號水泥、水灰比的配合比。嚴禁不同廠家的水泥混用。
（3）選用級配良好的粗、細骨料，嚴禁粗骨料中針片狀石子超標，盡量不使用細砂，含泥量嚴格控制在規范要求以內，氯離子含量不得超標。盡量選用收縮率小的骨料，堿活性骨料不得使用。
（4）對于體積混凝土，盡量使用水化熱低的水泥，可考慮外摻粉煤灰、磨細礦渣等材料，但應通過配合比試驗論證確定。
（5）減水劑、膨脹劑等外加劑應選用公認的品牌，謹防假冒產品影響混凝土質量，最好通過試驗驗證后再用。摻用聚丙烯纖維對防止混凝土出現表面裂縫非常有效。
（6）要嚴格控制鋼筋間距和模板尺寸，盡量采用小水灰比、小坍落度混凝土，保護層厚度應達到設計要求。新澆混凝土的抹面工作要及時，一般不少于兩遍。
（7）盡量避開在高溫天氣澆筑混凝土，入倉溫度應控制在規范允許的范圍內，若在高溫季節澆筑混凝土，則應采取降低骨料溫度、降低拌和水溫度、加冰屑、運輸罐保溫、新澆混凝土通水冷卻等措施，對澆筑完畢的混凝土要及時灑水養護或用塑料薄膜對混凝土進行覆蓋。
（8）冬季澆筑混凝土應做好新澆混凝土的保溫工作，應適當延長拆模時間，特別在寒潮侵襲時，一定要做好表面覆蓋，有必要時可采用搭棚升溫，對閘底板可采用蓄水養護等措施。
三、曹娥江閘混凝土的主要防裂措施
3.1 工程概況 曹娥江閘樞紐工程位于浙江省紹興市，錢塘江下游右岸主要支流曹娥江河口，是浙東引水工程的配水樞紐。工程建設任務為防潮（洪）、治澇、水資源開發利用，兼顧改善水環境和航運等。
本工程為Ⅰ等工程，主要建筑物為1級建筑物，工程設計泄洪流量11030m3/s，防洪標準為100年一遇洪水設計，300年一遇洪水校核；擋潮標準為100年一遇高潮位設計，500年一遇高潮位校核。閘樞紐主要由擋潮泄洪閘、堵壩、導流堤、魚道以及管理區等組成。擋潮泄洪閘總凈寬560m，閘底板高程-0.5m，共設28孔，閘孔凈寬20.0m。工程總投資約13億元人民幣。
閘室為整體式結構，閘底板厚2.5m，閘墩厚4m，閘墩中間分縫，底板順水流向長26m，垂直水流向寬24m，胸墻底高程為4.5m，頂高程為12.5m；閘上設交通橋，橋寬8.0m，為空箱式結構，空箱內布置電氣設備和啟閉機油壓設備及管道。
3.2 防裂措施的設計與研究
（1）結構分縫。每孔閘為一個結構段，順水流方向長26m，垂直水流方向寬24m，滿足規范規定的在軟基上不宜于35m的要求。
（2）基礎處理。閘室基礎采用穿透淤泥質粘土層的PHC管樁處理，以減小不均勻沉降，樁長約60m。
（3）限裂設計目標。根據工程環境比較惡劣，主要結構按四類環境考慮，鋼筋混凝土結構的最裂縫寬度按0.1mm控制。
（4）材料要求。根據工程處在海水環境，防腐要求高的情況，業主單位委托有關科研單位進行了配比試驗研究，最終選用高性能混凝土，主要采用了量的摻合料（磨細礦渣、粉煤灰），其中的C30二級配混凝土配比為：小石子：622 kg/m3；中石子：622kg/m3；砂子：641 kg/m3；水：158kg/m3；水泥：138.3 kg/m3；礦渣微粉：241 kg/m3；外加劑2.96 kg/m3。水泥采用低堿水泥，骨料要求為非堿活性。混凝土強度指標采用C30和C40。閘墩、胸墻、管道間、軌道梁混凝土摻用了聚丙烯纖維，聚丙烯纖維由寧波成公司生產、杭州科林工貿公司提供，摻量為0.9kg/m3。
（5）對主要結構采取的設計措施。對跨度的閘底板、胸墻、管道間、軌道梁采用預應力鋼絲，按不出現裂縫設計。要求閘墩的底部1m與閘底板一起澆筑，以減小底板對閘墩的約束。門槽等局部部位增設限裂鋼筋網。部分二期混凝土摻用膨脹劑，采用TEA混凝土微膨脹劑。
（6）混凝土溫控的設計與研究。本工程閘底板、閘墩長度較長、體積較，屬體積混凝土，施工期主要為高溫季節，業主單位委托有豐富經驗的河海學朱教授進行混凝土溫控的施工仿真研究，主要研究結果為“表面保溫、內部降溫”，通過計算，提出了不同季節、不同部位混凝土施工的溫控措施，對入倉溫度、模板要求、拆模時間（建議10~14天拆模，實際7~15天）、通水冷卻、新澆混凝土保溫、保濕養護等提出了具體指標數據。
3.3 施工采用的防裂措施
3.3.1 控制入倉溫度不超過28℃
為了滿足砼入倉溫度不超過28℃的要求，考慮實際施工中的不均衡性，按砼入倉溫度為27.5℃控制。考慮砼運輸過程中的溫度升高影響，按2℃估算，則出機口溫度應控制在25.5℃以內。
1.1設計原因產生的裂縫
（1）構件斷面突變過多，產生應力集中，若不采取措施，斷面縮小處以及陰角部位容易出現裂縫；
（2）閘底板或閘墩太長，容易出現伸縮變形引起的裂縫；
（3）承重梁板尺寸太小，剛度不足，受拉部位易產生裂縫。
1.2混凝土材料原因產生的裂縫
（1）使用導致混凝土收縮性較高的礦渣水泥、快硬水泥、低熱水泥，以及水泥標號過低或水灰比過均易產生裂縫。此外，將不同廠家的水泥混用，也是產生裂縫的重要因素。
（2）混凝土中粗骨料的用量，針片狀石子含量高，會造成混凝土內部孔隙增多，細骨料的粒徑及含泥量超標等會造成混凝土強度下降，易引起裂縫。
（3）選用堿活性骨料，使水泥中的堿性物質與骨料中的活性氧化硅等起反應，生成膠狀物，因體積膨脹而產生裂縫。
（4）有些水泥拌制的混凝土出現離析、泌水等不良現象，造成混凝土各種組份分布不均勻，水化反應差異性，容易產生裂縫。另外，混凝土中量加入粉煤灰等摻合料以減少水泥用量，此時混凝土早期強度不足以抵抗早期的內部拉應力而出現裂縫。
（5）外加劑（如膨脹劑）選擇不當，或誤用假冒產品，也會產生裂縫。
1.3施工原因產生的裂縫
（1）混凝土鋼筋保護層偏小、混凝土坍落度偏、混凝土表面收漿不好，易產生因沉淀而產生的裂縫，裂縫沿鋼筋縱向出現，或以預埋件為中心出現輻射狀裂縫，出現裂縫部位一般會高于周圍混凝土表面。
（2）混凝土澆筑完畢后抹面及養護不及時會造成塑性裂縫，塑性裂縫一般不長，深度也淺，往往表現為中間寬兩頭細。
（3）在混凝土水化反應初期若表面失水會產生干縮裂縫，在干縮過程中，混凝土遇到如鋼筋或其他預埋件的約束，在混凝土內部產生的拉應力超過混凝土抗拉強度時就會產生裂縫。在配筋率較（超過3%）的構件中，鋼筋對混凝土收縮的約束比較明顯，混凝土表面容易出現龜裂。另外，骨料的小和級配對干縮也有影響，如使用偏細砂（或硅粉等比表面積的材料）時，會使混凝土收縮值增。一般來說，膠凝材料用量越多、構件尺寸越小或越薄、空氣濕度越小，干縮量則越。干縮裂縫的特征是表面開裂，走向為縱橫交錯，沒有規律性，裂縫寬度和長度都較小。
（4）新老混凝土間隔時間過長易產生因約束而引起的裂縫，下層混凝土齡期超過一個月，再澆筑上層混凝土，會因為新老混凝土之間彈性模量差異過，老混凝土對新澆混凝土產生較強的約束，使新混凝土產生裂縫。
（5）夏天澆筑混凝土，由于入倉溫度過高，水泥水化產生的熱量還將使混凝土內部溫度進一步升高，導致混凝土體積的變化，當體積變化引起的拉伸應變超過混凝土的極限應變時，混凝土將會開裂。
（6）低溫季節澆筑混凝土，遇寒潮來襲，產生內外溫差過，未采取保溫措施，也容易使混凝土產生裂縫。
（7）底模或基礎產生沉降，會使混凝土構件產生較的結構內力（彎矩、剪力）。
二、水閘混凝土的主要防裂措施
（1）設計時應通過計算確定構件尺寸，斷面突變處采用增加配筋等措施，超長構件采用設后澆帶等方法，閘墩的構造鋼筋應不小于規范要求的配筋量，以減少裂縫出現的可能性。
（2）水泥應選用收縮性較低的水泥，合理搭配水泥與混凝土強度等級之間關系。一般情況下，水泥強度比所使用的混凝土強度一個等級。如配置C30混凝土，使用強度等級為42.5的水泥比較合適，可以達到合理的水灰比，保證施工質量。不能只為片面追求經濟效益，使用高標號水泥、水灰比的配合比。嚴禁不同廠家的水泥混用。
（3）選用級配良好的粗、細骨料，嚴禁粗骨料中針片狀石子超標，盡量不使用細砂，含泥量嚴格控制在規范要求以內，氯離子含量不得超標。盡量選用收縮率小的骨料，堿活性骨料不得使用。
（4）對于體積混凝土，盡量使用水化熱低的水泥，可考慮外摻粉煤灰、磨細礦渣等材料，但應通過配合比試驗論證確定。
（5）減水劑、膨脹劑等外加劑應選用公認的品牌，謹防假冒產品影響混凝土質量，最好通過試驗驗證后再用。摻用聚丙烯纖維對防止混凝土出現表面裂縫非常有效。
（6）要嚴格控制鋼筋間距和模板尺寸，盡量采用小水灰比、小坍落度混凝土，保護層厚度應達到設計要求。新澆混凝土的抹面工作要及時，一般不少于兩遍。
（7）盡量避開在高溫天氣澆筑混凝土，入倉溫度應控制在規范允許的范圍內，若在高溫季節澆筑混凝土，則應采取降低骨料溫度、降低拌和水溫度、加冰屑、運輸罐保溫、新澆混凝土通水冷卻等措施，對澆筑完畢的混凝土要及時灑水養護或用塑料薄膜對混凝土進行覆蓋。
（8）冬季澆筑混凝土應做好新澆混凝土的保溫工作，應適當延長拆模時間，特別在寒潮侵襲時，一定要做好表面覆蓋，有必要時可采用搭棚升溫，對閘底板可采用蓄水養護等措施。
三、曹娥江閘混凝土的主要防裂措施
3.1 工程概況 曹娥江閘樞紐工程位于浙江省紹興市，錢塘江下游右岸主要支流曹娥江河口，是浙東引水工程的配水樞紐。工程建設任務為防潮（洪）、治澇、水資源開發利用，兼顧改善水環境和航運等。
本工程為Ⅰ等工程，主要建筑物為1級建筑物，工程設計泄洪流量11030m3/s，防洪標準為100年一遇洪水設計，300年一遇洪水校核；擋潮標準為100年一遇高潮位設計，500年一遇高潮位校核。閘樞紐主要由擋潮泄洪閘、堵壩、導流堤、魚道以及管理區等組成。擋潮泄洪閘總凈寬560m，閘底板高程-0.5m，共設28孔，閘孔凈寬20.0m。工程總投資約13億元人民幣。
閘室為整體式結構，閘底板厚2.5m，閘墩厚4m，閘墩中間分縫，底板順水流向長26m，垂直水流向寬24m，胸墻底高程為4.5m，頂高程為12.5m；閘上設交通橋，橋寬8.0m，為空箱式結構，空箱內布置電氣設備和啟閉機油壓設備及管道。
3.2 防裂措施的設計與研究
（1）結構分縫。每孔閘為一個結構段，順水流方向長26m，垂直水流方向寬24m，滿足規范規定的在軟基上不宜于35m的要求。
（2）基礎處理。閘室基礎采用穿透淤泥質粘土層的PHC管樁處理，以減小不均勻沉降，樁長約60m。
（3）限裂設計目標。根據工程環境比較惡劣，主要結構按四類環境考慮，鋼筋混凝土結構的最裂縫寬度按0.1mm控制。
（4）材料要求。根據工程處在海水環境，防腐要求高的情況，業主單位委托有關科研單位進行了配比試驗研究，最終選用高性能混凝土，主要采用了量的摻合料（磨細礦渣、粉煤灰），其中的C30二級配混凝土配比為：小石子：622 kg/m3；中石子：622kg/m3；砂子：641 kg/m3；水：158kg/m3；水泥：138.3 kg/m3；礦渣微粉：241 kg/m3；外加劑2.96 kg/m3。水泥采用低堿水泥，骨料要求為非堿活性。混凝土強度指標采用C30和C40。閘墩、胸墻、管道間、軌道梁混凝土摻用了聚丙烯纖維，聚丙烯纖維由寧波成公司生產、杭州科林工貿公司提供，摻量為0.9kg/m3。
（5）對主要結構采取的設計措施。對跨度的閘底板、胸墻、管道間、軌道梁采用預應力鋼絲，按不出現裂縫設計。要求閘墩的底部1m與閘底板一起澆筑，以減小底板對閘墩的約束。門槽等局部部位增設限裂鋼筋網。部分二期混凝土摻用膨脹劑，采用TEA混凝土微膨脹劑。
（6）混凝土溫控的設計與研究。本工程閘底板、閘墩長度較長、體積較，屬體積混凝土，施工期主要為高溫季節，業主單位委托有豐富經驗的河海學朱教授進行混凝土溫控的施工仿真研究，主要研究結果為“表面保溫、內部降溫”，通過計算，提出了不同季節、不同部位混凝土施工的溫控措施，對入倉溫度、模板要求、拆模時間（建議10~14天拆模，實際7~15天）、通水冷卻、新澆混凝土保溫、保濕養護等提出了具體指標數據。
3.3 施工采用的防裂措施
3.3.1 控制入倉溫度不超過28℃
為了滿足砼入倉溫度不超過28℃的要求，考慮實際施工中的不均衡性，按砼入倉溫度為27.5℃控制。考慮砼運輸過程中的溫度升高影響，按2℃估算，則出機口溫度應控制在25.5℃以內。
