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電力工程混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的分析與治理

作者:李暉  
評論: 更新日期:2011年05月26日

? 電力工程涉及的建筑結(jié)構(gòu)類型相對復雜。除各種建筑物多為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)外,還有各類動力設(shè)備基礎(chǔ)、薄殼結(jié)構(gòu)(如雙曲線冷卻水塔)、高聳建筑(煙囪)和預(yù)制混凝土排架結(jié)構(gòu)(配電裝置)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的水池、循環(huán)水管以及其他的水工建筑?;炷两Y(jié)構(gòu)裂縫是較普遍的質(zhì)量缺陷。

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1 混凝土結(jié)構(gòu)常見裂縫現(xiàn)象
  據(jù)近年的觀察,電力工程中的混凝土結(jié)構(gòu)裂縫時有發(fā)生,裂縫的部位常出現(xiàn)在:
??? a)薄壁混凝土結(jié)構(gòu)
  電廠的主廠房,110 kV,220 k V,500 kV變電站主控樓的樓板角部裂縫現(xiàn)象均較普遍。在對某地區(qū)110 kV室內(nèi)變電站的檢查中,發(fā)現(xiàn)同一時期的5座變電站中有3座存在較廣泛的樓板裂縫。除角部裂縫外,部分板跨垂直與長邊的中部或1/3跨距處出現(xiàn)貫穿性裂縫。省內(nèi)同一典型設(shè)計的高電壓等級的幾個變電站主控樓二層樓板也在相同轉(zhuǎn)角處發(fā)生貫穿性裂縫。
  b)矩形蓄水池側(cè)壁

  在某大型電廠(以下稱A電廠)的大型蓄水池施工中,各側(cè)壁均曾出現(xiàn)貫穿性的豎向裂縫,蓄水后出現(xiàn)滲漏。
??? c)大直徑的現(xiàn)澆混凝土管、溝
  A電廠的現(xiàn)澆混凝土循環(huán)水管(截面為內(nèi)圓外方)在施工拆模后即陸續(xù)發(fā)現(xiàn)上半部分環(huán)向裂縫,部分裂縫已貫穿。
??? d)縫隙煤槽
  某電廠縫隙煤槽混凝土長墻在拆模后15 d左右即發(fā)現(xiàn)部分板塊出現(xiàn)豎向裂縫,其中部分為貫穿性。

??? e)截面較小的構(gòu)件
  如某變電站外挑長廊的中跨檐口梁中底部也有裂縫,未貫穿。
??? f)體積較大的基礎(chǔ)
  如某變電站基礎(chǔ)拆模后發(fā)現(xiàn)一側(cè)局部出現(xiàn)水平裂縫,同時周圍混凝土表面有較多的麻面,其中薄壁結(jié)構(gòu)的裂縫中存在較多貫穿性裂縫,大體積基礎(chǔ)裂縫多數(shù)為表面裂縫。

2 裂縫產(chǎn)生的原因
  裂縫在理論上的定義為固體材料中的某種不連續(xù)現(xiàn)象。因為混凝土是由骨料、水泥石、氣體、水分等組成的非勻質(zhì)材料,在溫度、濕度變化的條件下,混凝土逐漸硬化,同時產(chǎn)生體積變形。在其變形中,骨料與水泥石的變形是不同的。水泥石的收縮很大,骨料的收縮很小;水泥石的熱膨脹系數(shù)很大,骨料相對較小。因此,在混凝土的非勻質(zhì)體中,骨料與水泥石的變形不是自由的,而是相互約束而產(chǎn)生相互約束應(yīng)力,從而產(chǎn)生微裂。從以上理論分析可知,混凝土內(nèi)部的微裂幾乎是絕對存在的。反映到混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的出現(xiàn),就是由于某些因素使這種內(nèi)部的微裂增加、擴展的結(jié)果。而其影響因素也不外乎應(yīng)力因素,即包括外荷載的直接應(yīng)力和由變形引起的應(yīng)力。外荷載的直接應(yīng)力除按常規(guī)計算的主要應(yīng)力外,還應(yīng)包括結(jié)構(gòu)實際工作狀態(tài)與常規(guī)計算模型出入時應(yīng)力的差異(結(jié)構(gòu)次應(yīng)力)。在工程實踐中,因承載能力不足引起的裂縫并不廣泛,在此不論述這種情況。因次應(yīng)力引起的混凝土結(jié)構(gòu)裂縫出現(xiàn)較多,由變形引起的內(nèi)應(yīng)力造成裂縫的現(xiàn)象則更加普遍,約占引起裂縫原因的80%。這些變形應(yīng)力包括混凝土結(jié)構(gòu)由于收縮、膨脹、溫度差、不均勻沉降等引起的應(yīng)力,其中既有設(shè)計考慮不當或不周的原因,也有施工方法或材料使用不當引起的。

3 裂縫的控制
  根據(jù)以上分析,裂縫的控制一是要控制混凝土的微裂,二是要控制微裂的繼續(xù)開展。主要可從以下方面著手:
  a)控制水泥石的收縮、變形和減少內(nèi)部微裂。針對性地選擇適當?shù)氖┕し椒ê筒牧?,包括合理選擇水泥的品種,嚴格控制骨料的含泥量,在滿足施工參數(shù)的條件下選擇合理的混凝土配合比,適當使用外加劑和摻和料(如添加減水劑、膨脹劑和摻粉煤灰等),盡量降低收縮變形和拌和物硬化過程的溫度變化。施工中不得隨意在拌和物中加水,保證混凝土的密實。在施工過程中,嚴格控制鋼筋的布置和混凝土的振搗。大體積混凝土在施工前應(yīng)根據(jù)混凝土的初凝時間、收縮系數(shù)、溫度系數(shù)等進行施工方案設(shè)計,采取相應(yīng)施工措施,并在施工中嚴格執(zhí)行,避免施工冷縫和收縮、溫度裂縫。
  b)提高構(gòu)件的抗裂能力。在設(shè)計中合理考慮外荷載(包括次荷載)應(yīng)力作用下結(jié)構(gòu)抗裂配筋,對平面尺寸較大的薄壁(板)、大體積混凝土結(jié)構(gòu)等均適當考慮收縮和溫度變形,除按計算進行結(jié)構(gòu)配筋外,尚需細致地考慮構(gòu)造措施。現(xiàn)階段由于商品混凝土生產(chǎn)和泵送技術(shù)的廣泛運用,混凝土施工性能的坍落度的要求與以往不同,造成混凝土的收縮較現(xiàn)場拌和、人工運輸澆搗的施工方法要大很多,而混凝土的生產(chǎn)質(zhì)量指標仍以試件的抗壓強度為主要指標,不能全面反映混凝土的綜合性能,這些問題對設(shè)計提出了更多的要求,必須予以考慮。如省內(nèi)幾個高電壓變電站主控樓在不同施工地點、不同施工條件的情況下,在相同部位出現(xiàn)貫穿性裂縫,就不能不認為有設(shè)計考慮不周的因素。
  c)控制混凝土的拆模時間。過早拆模會使混凝土失去支撐,受拉區(qū)產(chǎn)生裂縫。在強度未達到70%前禁止拆模,如需提前拆模應(yīng)留置混凝土試件做同期強度試驗,強度達到要求方可拆模。

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