論地下洞室襯砌混凝土裂縫分析及其對策分析與研究

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摘要：地下洞室襯砌混凝土?xí)r通常采用泵送入倉，和易性大、水泥單耗高，一定程度上受到了圍巖的約束，同時(shí)大部分都存在著地下水。和一般的混凝土相比，發(fā)生裂縫現(xiàn)象的機(jī)率很高，所以，應(yīng)盡快制定高效的預(yù)防措施，以降低和防止裂縫的發(fā)生、蔓延。本文首先指出了混凝土裂縫的分類，其次制定了防止 

混凝土發(fā)生裂縫的措施，以供參考。  關(guān)鍵詞：襯砌混凝土；裂縫；防裂措施  中圖分類號：tu37文獻(xiàn)標(biāo)識碼：a 文章編號：    0引言  地下洞室襯砌混凝土澆筑時(shí)一般采用的是泵送入倉的方式，坍落度大，局部范圍由于倉位十分的窄小，很難將混凝土入倉進(jìn)行振搗，坍落度已經(jīng)達(dá)到了十一厘米，并且對于混凝土的和易性以及流動性提出了更高的要求，甚至還要求過水建筑物水膠比不能超過0.5.所以，采用泵送方式時(shí)，使得混凝土的水泥單耗達(dá)到了300kg/m3。由于襯砌混凝土周邊受到了圍巖的約束，相對于大壩混凝土，它的特征是具有較大的坍落度、水泥單耗高、較強(qiáng)的約束力，豐富的地下水等諸多特點(diǎn)，極易發(fā)生裂縫現(xiàn)象，所以，應(yīng)盡快制定高效的預(yù)防措施，以降低和防止裂縫的發(fā)生、蔓延。  1．混凝土裂縫分類  1．1混凝土表面裂縫  其主要有兩個部分，一個是水平面裂縫，一個是立面裂縫，水平面裂縫的產(chǎn)生通常是因?yàn)榛炷粱旌狭显缙谑チ藨?yīng)有的水分，發(fā)生了干縮而導(dǎo)致的，尤其是坍落度較大的混凝土振搗時(shí)極易出現(xiàn)分層離析現(xiàn)象，致使粗重骨料不斷向下沉，表面部位存在一層砂漿，水分在向上移動過程中，使得表面產(chǎn)生了泌水現(xiàn)象，表層含水量不斷增加，經(jīng)過數(shù)小時(shí)后，泌水會逐漸的降低，表面水分蒸發(fā)速度進(jìn)一步加快，致使混凝土表面發(fā)生了干縮，通常當(dāng)混凝土終凝后一至三天內(nèi)，它的表面會產(chǎn)生細(xì)微的龜裂現(xiàn)象?；炷帘韺由皾{厚度與泌水的多少以及表面水分蒸發(fā)速度的快慢直接決定了裂縫的實(shí)際寬度和深度。立面裂縫產(chǎn)生主要是因?yàn)槭艿搅四０宓妮^好保護(hù)，不會對分層離析造成過大的影響，裂縫實(shí)際發(fā)生次數(shù)很少。不過，由于存在著干縮養(yǎng)護(hù)和拆模時(shí)間等因素，所以，其表面也會出現(xiàn)一些裂縫現(xiàn)象。  1．2襯砌貫穿裂縫  襯砌混凝土貫穿全厚裂縫具體可分為四種，即環(huán)向裂縫、縱向裂縫、交叉裂縫以及斜裂縫等。以下對這四種裂縫進(jìn)行一一介紹。  1．2．1環(huán)向裂縫  環(huán)向裂縫也可稱之為橫向裂縫，實(shí)際上，其相當(dāng)垂直于洞軸線或者水流方向，這一裂縫發(fā)生機(jī)率高，并且危害程度也較大。首先是干縮裂縫；水泥混凝土中，雖然水泥石中含有化學(xué)結(jié)合水、物理吸附水以及毛細(xì)水等，不過，這些水會在混凝土的硬化階段消失掉，水泥漿體也會隨著這一變化一定程度上發(fā)生收縮。收縮過程中，水泥漿體會受到兩種物質(zhì)的局限，一個是內(nèi)部骨料，一個是基礎(chǔ)巖面?；炷羶?nèi)部中存在著由干縮而產(chǎn)生的應(yīng)力狀態(tài)，當(dāng)它的拉應(yīng)力已經(jīng)超出了混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí)，那么，就會出現(xiàn)干縮裂縫。其次，冷縮裂縫；實(shí)際上，水泥混凝土也存在著熱脹冷縮的性能，尤其當(dāng)混凝土內(nèi)部溫度提升以及外部溫度冷卻的情況發(fā)生時(shí)，其變形過程中就會受到基巖面的約束，最終導(dǎo)致冷縮裂縫的產(chǎn)生。如某一水利樞紐工程導(dǎo)流洞襯砌混凝土澆筑中，為了充分的掌握混凝土內(nèi)部溫度的實(shí)際變化，于是，在對底板中的混凝土進(jìn)行澆筑時(shí)，在某一位置處埋設(shè)了六支溫度計(jì)。這六支溫度計(jì)分別埋設(shè)在左側(cè)墻與側(cè)墻表面距離為0.025米處、左側(cè)墻和側(cè)墻中部距離為0.32米處；底板和底板表面距離為0.025米處、底板和底板中部距離為0.32米處；右側(cè)墻與側(cè)墻表面距離為0.025米處、右側(cè)墻和側(cè)墻中部距離為0.225米處；將襯砌的厚度設(shè)定為六十厘米，一次澆筑成型，在埋設(shè)位置處混凝土的平均厚度達(dá)到了七十五厘米，所使用的水泥是普通型的，實(shí)際單耗達(dá)到了268kg/m3，通過泵送混凝土，入倉溫度控制在20攝氏度為宜，混凝土澆筑后一天，其內(nèi)部最高溫度已經(jīng)有四十一攝氏度，最大溫升是十九攝氏度，之后逐漸的下降。筆者從相關(guān)資料中看到，混凝土在正常的溫度范圍內(nèi)，其溫度實(shí)際上升一攝氏度，每米膨脹達(dá)到了0.01毫米。將該工程的導(dǎo)流洞洞身混凝土作為實(shí)例，在計(jì)算入倉溫度時(shí)按照22.3攝氏度進(jìn)行，最高溫度是四十一攝氏度、最大溫升達(dá)到十九攝氏度，在計(jì)算最大塊長度時(shí)按照十米進(jìn)行，由于溫度上升而導(dǎo)致混凝土發(fā)生了膨脹，公式為19乘以0.01乘以10，等于1.9毫米，不過當(dāng)溫度不斷下降，就會不同程度上受基巖、錨桿以及硬化混凝土的較強(qiáng)約束，從而使得其無法自由的進(jìn)行收縮，進(jìn)而產(chǎn)生了裂縫。  1．2．2混凝土縱向裂縫  導(dǎo)致這一裂縫產(chǎn)生的主要原因是因?yàn)榛鶐r發(fā)生了變形、靜水壓力，施工階段存在的薄弱環(huán)節(jié)是如層間結(jié)合不良、冷縫等都會不同程度上出現(xiàn)裂縫?；炷翝仓跗陔A段，它的強(qiáng)度較低，由于圍巖的收斂變形以及排水不充足，在靜水壓力作用下，就會導(dǎo)致裂縫的發(fā)生。  1．2．3混凝土交叉裂縫  這一裂縫主要是由兩條或者兩條以上的裂縫的相交而形成的，所以將其叫做交叉裂縫。導(dǎo)致這一裂縫產(chǎn)生的主要原因是混凝土干縮、冷縮和圍巖變形以及靜水壓力這四因素的綜合作用下而引起的。  2．防止混凝土裂縫發(fā)生的措施  如果襯砌混凝土發(fā)生了裂縫，那么，不僅會對建筑物的耐久性造成影響，而且，還會導(dǎo)致鋼筋發(fā)生腐蝕，大大降低了其的使用壽命以及結(jié)構(gòu)的安全性，所以，應(yīng)積極的制定一系列相應(yīng)的解決措施，以減少裂縫的發(fā)生率以及對已經(jīng)存在的裂縫進(jìn)行有效的處理。  2．1對混凝土表面裂縫的處理  雖然說表面裂縫不會對建筑物的整體安全造成影響，但是它會影響到建筑物的耐磨性，對于水流沖刷速度較快部位應(yīng)引起我們的高度重視，所采取的防止裂縫發(fā)生的措施是將混凝土的坍落度和泌水進(jìn)一步降低與減少，嚴(yán)格防止由于過振而產(chǎn)生分層離析，注重養(yǎng)護(hù)，要及時(shí)的清楚由于過振而產(chǎn)生的表面砂漿層。另外，在選用細(xì)骨料時(shí)應(yīng)以中砂為宜，細(xì)度模數(shù)應(yīng)控制在2.4到3.0之間，如果砂子太粗，那么，拌制的混凝土就會發(fā)生離析、泌水現(xiàn)象。而砂子太細(xì)，水泥用量就會增多，致使混凝土自身收縮量進(jìn)一步增加。砂子級配應(yīng)良好，避免顆粒間存在空隙，降低水泥用量。由于砂子中含有有害物質(zhì)，如有機(jī)質(zhì)、粘土、硫酸鹽等會使得混凝土強(qiáng)度與耐久性降低，極易發(fā)生干縮，使用前應(yīng)加強(qiáng)檢測，將其控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。對于粗骨料，級配應(yīng)合理，避免粗骨料有較大的空隙，在與施工要求相符下，應(yīng)盡可能的增大粗骨料的粒徑，以降低水泥用量，確?；炷辆哂休^高的密實(shí)度。對粗骨料的針、片狀含量加以控制，減少混凝土薄弱層面。  2．2對混凝土環(huán)向裂縫的處理  通常會采用降低水泥單耗，使用熱度較低的水泥，以避免混凝土有過大的坍落度以及入倉溫度。這一方法一定程度上能夠降低各種混凝土裂縫次數(shù)的發(fā)生，不過，為了有效的減少環(huán)向裂縫，最重要的一個因素就是設(shè)計(jì)，比如隧道混凝土的強(qiáng)度設(shè)計(jì)的太高，就會進(jìn)一步加大了水泥的使用數(shù)量，水化熱不斷升高，極易發(fā)生裂縫；而設(shè)計(jì)強(qiáng)度太低，又很難達(dá)到結(jié)構(gòu)或者混凝土耐久性的根本要求，從而降低抗沖耐磨性能。比如有的工程導(dǎo)流洞處在相同的斷面上，原材料、外加劑、布筋、施工、養(yǎng)護(hù)條件均相同，c45斷面的混凝土中有近百分之六十中部都會出現(xiàn)環(huán)向裂縫，而在c30斷面中，裂縫的發(fā)生率較少。所以，為了滿足設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的具體要求，我們可以增加一定的混凝土襯砌厚度與配筋；同時(shí)，為了避免推移質(zhì)不會對隧洞造成嚴(yán)重的損壞，應(yīng)在隧洞底板表面以及兩邊墻一米范圍內(nèi)的表層澆筑厚度為二十厘米的c60硅粉，以將這一問題有效的解決。另外，養(yǎng)護(hù)條件如何，也會對混凝土裂縫造成一定的影響。比如，某一工程的導(dǎo)流洞底板前期養(yǎng)護(hù)使用的是溫度為七到十一攝氏度的冰河河水，使得混凝土表面及其內(nèi)部溫度產(chǎn)生了較大的差異，最終從中部位置處發(fā)生了環(huán)向裂縫。隨后采用養(yǎng)護(hù)劑進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，并延長了脫模時(shí)間，有效避免了裂縫的發(fā)生。最后，這一工程的配合比粉煤灰摻合料由之前的百分之十五增加到了百分之三十，使得水化熱進(jìn)一步降低，同時(shí)也降低了混凝土裂縫的發(fā)生次數(shù)。襯砌分段長度縮短，混凝土環(huán)向裂縫降低。