给排水混凝土工程构筑物的裂缝成因及控制李琼--中国期刊网

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给排水混凝土工程构筑物的裂缝成因及控制李琼

发表时间：2020/8/24 来源：《基层建设》2020年第10期作者：李琼

[导读] 摘要：随着社会经济的快速发展，许多城市开始进行城市化建设，建设了大量的市政工程，如路桥工程、采暖工程、燃气工程、给排水工程、照明工程等。

        浙江东都建筑设计研究院有限公司
        摘要：随着社会经济的快速发展，许多城市开始进行城市化建设，建设了大量的市政工程，如路桥工程、采暖工程、燃气工程、给排水工程、照明工程等。其中给排水厂工程对城市的正常运行和发展具有重要意义，借助于水处理构筑物，可以完成排水和污水处理，保证城市给排水系统的稳定健康运行。因此，市政工程建设单位需要高度重视给排水厂、站的建设，制定切实可行的施工方案，采用质量好、性能好的建筑材料和现代先进的施工设备和技术，保质保量完成厂站建设任务。
        关键词：给排水混凝土；工程构筑物；裂缝成因；控制
        导言：近30年来，我国国民经济持续高速发展，城市基础设施建设规模不断扩大。混凝土结构具有节省材料、施工速度快、耐久性好等优点，已成为建筑工程的主要结构形式。据统计，目前，我国年建筑钢筋1亿吨以上，混凝土20亿立方米，约占世界总量的一半。到2009年，我国混凝土消费量已达到每人每年5.5t的水平。然而，随着混凝土结构的广泛应用，其自身的一些问题逐渐暴露出来，其中最明显的就是裂缝问题。
        1概述
        随着改革开放，我国经济和建设迅速发展，“发展”的基石和体现主要体现在大兴的基础设施和住房上，而大多数结构物所用的主要原材料是水泥和混凝土等，随着时代的发展，现有钢筋混凝土结构或构件的裂缝问题越来越严重。例如，一些大型桥梁结构的钢筋混凝土梁裂缝问题已成为严重的质量隐患和通病。混凝土结构或构件产生裂缝的原因有很多，如设计结构的相对刚度分布不合理、特定受力构件的混凝土标号选择不当、未充分考虑“非预期荷载”、混凝土收缩、温度变化以及超过现有结构使用寿命的不均匀沉降等。
        在给排水工程中，结构裂缝是一个长期关注的问题。在水池设计中，裂缝的存在不仅影响结构的整体承载力，而且影响水池的正常运行。然而，现代科学对混凝土亚微观结构的研究表明，混凝土的裂缝是不可避免的。如果对结构裂缝的要求过于严格，将付出巨大的经济代价。因此，在水池的设计中，如何控制和计算混凝土裂缝是非常重要的。
        2裂缝的产生
        2.1大体积混凝土裂缝产生原因
        大体积混凝土是以多种原材料为基础，浇筑体积为1000m3，最小粒径为2m及以上的混凝土，主要用于基础设施建设。与工程建设中常用的混凝土结构实体相比，该类混凝土具有体积大、厚度大、使用量大的特点，具有很好的实用价值和效果，但也存在裂缝（包括结构、收缩、裂缝等），大体积混凝土在使用过程中会出现结构和温差裂缝，不利于建筑工程防水性能的有效发挥。因此，市政给排水厂施工单位在修建水处理构筑物时，必须掌握裂缝产生的原因，以提高工程施工质量。裂缝产生的主要原因有：首先，温度变化因素，该因素引起的裂缝属于温度裂缝，混凝土结构受温度异常变化的影响，当外部温度较低时，混凝土表面和内部中心的温度会下降。当混凝土内外温降速度不一致时，若外温迅速下降，将引起温差。在大的温度应力作用下，会引起混凝土内外体积的热胀冷缩性能，这种状态下的混凝土会长期出现裂缝。在大体积混凝土的施工和浇筑过程中，如果环境温度、混凝土表面温度、中心温度和表面温度之差分别超过20℃和25℃，在混凝土结构的影响下，将产生温度裂缝，导致混凝土在实际应用中耐久性差，强度低。
        其次，水泥水化系数，在浇筑混凝土结构时，需要在其中掺入适量的水泥。如果发生水化反应，在反应热的影响下，很容易引起结构中心的温升。此时，结构的外表面温度与内部温度相差较大，且中心温度较高，会引起混凝土的温度应力，当应力远远超过内外结合力标准时，混凝土体内就会出现裂缝。
        再次，内外约束，在大体积混凝土浇筑过程中，结构内外温差会产生约束，即混凝土中心与外部温差过大，会导致混凝土不均匀变形，从而在内部约束的作用下使结构内外相互约束。由于大体积混凝土的形状与温度梯度呈正相关，温度梯度会随着混凝土结构形状和尺寸的增大而增大，使得内部约束变大；同时，在徐变、结构变形和较大温差的影响下，大体积混凝土的温度梯度会随着混凝土结构形状和尺寸的增大而增大混凝土结构在相对变形下会产生外部约束，这种约束条件与温度差和土的弹性模量有关。这两个因素的影响将导致混凝土结构产生非常大的不均匀变形，而此时的外部约束也很大。因此，基于内外约束的大体积混凝土在中、外部结构变形下容易产生裂缝。
        最后，地基的不稳定因素。如果大体积混凝土施工所产生的工程受地基沉降（不均匀）、支承结构变形等因素影响，则会出现混凝土沉降裂缝，主要发生在结构的上部和下部。在此期间，如果地基变形得到改善，沉降裂缝将向着稳定的方向发展；裂缝中的贯穿裂缝是严重的裂缝问题，这将导致混凝土土体上出现大的裂缝（上下左右方向）。沉降裂缝发生的危险因素是地基荷载和沉降，温度对裂缝的影响较小。

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        2.2裂缝的影响
        裂缝影响程度可分为轻微裂缝、一般裂缝、严重裂缝三个等级。肉眼不易发现的小裂纹称为微裂纹，是无害裂纹，基本不影响正常使用功能。一般来说，裂缝是肉眼可见的。严重裂缝是一种对结构性能和功能有决定性影响的裂缝。必须消除它。
        给排水构筑物包括给水工程中的各种取水构筑物、水处理厂的各种构筑物、各种管道的地下管道、自承式架空管道。给排水结构与水关系密切，对裂缝特别敏感。一般要求裂缝控制在0.15mm~0.30mm之间。不影响结构正常使用功能的裂缝属于无害裂缝和一般裂缝的范畴，但超出这一范围的裂缝会影响结构本身的强度和耐久性，甚至造成漏水和跑水，必须及时处理。
        3给排水混凝土构筑物裂缝的防治
        3.1严格检查混凝土原材料的质量。材料差，质量必然下降，难以达到要求。在混凝土施工中，严格控制原材料质量，是保证混凝土质量的前提。首先，要选择名牌产品和正规厂家的产品，认真检查原材料质量，对不符合施工要求的原材料一律不得进入施工现场。我们必须采取预防措施，确保给排水混凝土的质量。
        3.2对混凝土中砂石的含泥量严格把关。砂、石等材料具有一定的变异性。含泥量大于2%的碎石和含泥量大于3%的砂均在骨料表面形成包裹层。包裹层形成后，很难与水泥粘合。同时，会增加搅拌用水，对混凝土质量产生严重影响。
        3.3对骨料含水量严格把关。选用与水泥结合力强的骨料，保证混凝土的级配，提高混凝土的和易性，选用高强度混凝土，严格控制碎石颗粒含量。在施工过程中，根据经验，在混凝土材料中采用优质粉煤灰或高效减水剂，提高混凝土材料的抗离析能力、抗渗性、和易性和泵送性，使渗漏现象相对减少，以减少混凝土裂缝问题。
        3.4控制混凝土施工。近距离运输混凝土，快速的将合格的搅拌好的混凝土送达，保证混凝土的强度。
        3.5做好在混凝土成型过程中的养护工作。在混凝土凝固过程中，必须洒水养护，因为混凝土成型时会产生热量，洒水会降低温度，降低混凝土开裂的概率。首先减小温差，然后在混凝土上覆盖保温材料，然后进行浇水作业，防止混凝土温度突然变化，失去混凝土强度的保证；减小温差可以缓冲混凝土材料的干燥和开裂。一般来说，我们必须在一天内把混凝土修好。超过24小时后，我们错过了最佳的固化期。在这个工作日，有几个时段：在前8个小时左右，我们需要通过胶水来降低混凝土的温度。在接下来的10小时内，我们需要通过胶水相应降低混凝土的温度，减少水量，不要让水产生太多，否则，混凝土在放热过程中容易形成气泡。
        3.6混凝土的搅拌，现在的工程都采用混凝土搅拌站进行统一搅拌，这样混凝土的比例能得到非常正确的把握。设计人员在确定配合比时，应严格调查，并根据实际情况认真配合。比例确定后，要搅拌均匀，使所有砂、石颜色一致，石表面用砂浆覆盖。在使用添加剂之前，必须将添加剂混合到溶液中，然后与其他材料混合均匀。
        4结束语
        混凝土裂缝一直是困扰施工人员的一大难题，影响着混凝土的施工质量。一切事情都应该事先预防，而不是事后补救。因此，在施工前，必须采取预防措施，尽量避免工程结构出现裂缝，特别是有害裂缝，以保证工程质量，使建筑物具有良好的耐久性和结构稳定性。
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