變電站混凝土構件裂縫原因分析及措施
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作者: 胡耀剛
摘 要：隨著變電站的新建，土建工程已成為變電站建設項目中的重要環節，由于變電站土建工程均采用混凝土結構，因此，在施工過程中混凝土結構裂縫是較常見的問題之一。如何正確的對裂縫所產生的原因進行分析，合理的制訂切實可行的預防措施和處理方法，確保工程施工質量是工程技術人員探討的話題。本文作者通過對混凝土結構構件裂縫原因進行了分析，同時就控制裂縫的具體措施作了詳細的闡述。
關鍵詞：變電站;施工;混凝土;裂縫;產生原因；控制措施
中圖分類號：TU755 文獻標識碼:A
引言
在建筑工程施工中，混凝土裂縫的發生是一個極其復雜的問題。常導致鋼筋混凝土構件裂縫產生的原因是多方面的，由于鋼筋混凝土結構受各種條件的影響會導致裂縫的進一步發展。因此，只有對混凝土設計、施工、材料、養護等方面加以有效控制，才能有效的防止和減少裂縫的發生，從而保證結構的安全性和耐久性。
1．鋼筋混凝土構件裂縫的原因分析
鋼筋混凝土結構物裂縫產生的因素很多,下面就一般混凝土構件裂縫的成因進行分析：
1.1．設計方面
第一：近年來,隨著我國經濟實力的提高和建設的需要,變電站的改造工程也越來越多。由于鋼筋混凝土的熱脹冷縮,在溫度產生的應力作用下, 要保證超長的結構不開裂比較困難;
第二：設計過程中,設計人員只重視承載力極限狀態的設計。對混凝土構件的裂縫抗裂驗算不夠重視。在實際工程中，正常使用極限狀態的設計是非常重要的。設計規范中，要求混凝土構件裂縫的寬度必須滿足一定的要求，即
Wmax≤Wlim
式中Wmax為按荷載效應的標準組合，并考慮長期作用影響計算的最大裂縫寬度;
Wlim為最大裂縫寬度限值,按環境類別按表一采用。
第三：設計中由于鋼筋兩的增多，使鋼筋的排布較密,混凝土在澆筑過程中有一定的困難，嚴重的造成振搗棒都無法插入振搗,為了增大混凝土的坍落度而使用減水劑，對混凝土中粗骨料的用量減少, 增加細骨料、水泥和水的用量,這樣的混凝土體積穩定性變差抗拉能力減小更容易出現裂縫。另外,混凝土設計強度等級越高(大于C30)使混凝土脆性越大,越容易產生裂縫(見表1)。
表1結構構件的裂縫控制等級及最大裂縫寬度限值（mm）
1.2施工方面
混凝土大面積澆筑過程中,對水化熱計算不準、現場混凝土降溫及保溫工作不到位，引起混凝土內部溫度過高或內外溫差過大，混凝土產生溫度裂縫；振搗或播入不當，漏振、過振或振搗棒抽撤過快，都會影響到混凝土的密實性和均勻性，導致裂縫的產生;模板、墊層在澆筑混凝土之前灑水不夠，過于干燥，則模板吸水量大，易引起混凝土的塑性收縮，產生裂縫。
1.3．材料方面
目前工程施工中現澆鋼筋混凝土普遍采用泵送，其水泥用量、水灰比、坍落度等都比較大，混凝土強度值對水灰比的變化十分敏感，基本上是水和水泥計量變動對強度影響的疊加。因此，水、水泥、外摻混合材料、外加劑溶液的計量偏差，將直接影響混凝土的強度。而采用含泥量較大的粉砂配制的混凝土收縮大，抗拉強度低，容易因塑性收縮而產生裂縫。
1.4養護不當導致的裂縫溫度變化、干燥收縮
混凝土過早養護會影響混凝土的膠結能力。過遲養護，由于受風吹日曬，混凝土板表面游離水面分蒸發過快，水泥缺乏必要的水化水，而產生急劇的體積收縮，此時混凝土早期強度低，不能抵抗這種應力而產生開裂。
2．裂縫控制措施
2.1．設計方面
設計計算時,選擇合理的計算模型,適當控制結構的長度或體積;結構長度較長時,合理布置伸縮縫、后澆帶,解決混凝土收縮裂縫；選擇合理的水泥品種,混凝土強度等級在滿足使用要求的前提下,盡量??；適當加強構造配筋,減少溫度、收縮應力的影響；加強屋蓋的保溫隔熱措施,如設置架空隔熱層、陽光反射涂層或適當加厚保溫層,減少頂層結構構件的溫度裂縫,采用預應力混凝土,延緩或消除裂縫的出現；適當加強結構的薄弱環節,以提高其抗裂性能；計算中重視裂縫的控制等級。
2.2．施工方面
2.2.1．注意混凝土的早期養護?；炷恋脑缙陴B護，主要目的在于保持適宜的溫濕條件，以達到兩個方面的效果：一方面使混凝土免受不利溫、濕度變形的侵襲，防止有害的冷縮和干縮；另一方面使水泥水化作用順利進行，以期達到設計的強度和抗裂能力?；炷翝矒v成型后，應采取必要的蓄水保溫措施，表面覆蓋薄膜、濕麻袋等進行養護，以防止由于混凝土內外溫差過大而引起的溫度裂縫。
2.2.2．做好混凝土澆搗工作?；炷连F場澆搗時，振搗捧要要快插慢拔，根據不同的混凝土坍落度正確掌握振搗時間，避免過振或漏振，應提倡采用二次振搗、二次抹面技術，以排除泌水和氣泡。
2.2.3．嚴格控制板面負筋保護層厚度?，F澆板負筋按設計要求都放在板上面，有梁通過或隔斷時一般放置在梁鋼筋上面或與梁鋼筋綁扎在一起。鋼筋綁扎施工，必須采取有效的措施固定負筋的位置，確保負筋在混凝土澆筑過程中不移位，不下沉，從而有效控制負筋保護層的厚度，不使板負筋保護層過厚而產生裂縫。。
2.2.4．選擇合理的施工方案。良好的施工方案與預防、控制裂縫有很大的關系。施工方案主要應確定一次澆筑量、施工縫間距、位置及構造、澆筑時間等。一次澆筑長度由垂直施工縫分割,最好是設置在變截面處或承受拉、剪、彎應力較小的部位。除控制一次澆筑厚度外,分層位置即水平施工縫留設位置也應加以注意,一般來說,因盡量留在變截面處,或遠離受拉鋼筋部位而設在混凝土的受壓區。確定澆筑時間的原則應盡量避開炎熱天氣和晝夜溫差大的日子。如果必須在夏季施工,則應采取材料降溫措施來控制混凝土入模溫度。
2.2.5．主體結構施工周期不宜過快,應保證合理工期,并在施工過程中控制施工荷載的堆放。
2.3．材料方面
2.3.1．加強原材料管理，混凝土材料的變異將影響混凝土強度。因此收料人員應嚴把質量關，不允許不合格品進場，另外與原材料不符應及時匯報，采取相應措施，以保證混凝土質量。
2.3.2．選用收縮量較小的水泥。采用中低熱水泥和粉煤灰水泥，降低水泥用量的辦法，如選用干縮值較小早期強度較高的硅酸鹽或普通硅酸鹽水泥，可有效減少混凝土收縮引起的裂縫。
2.3.3．混凝土的干縮受水灰比的影響較大，水灰比越大,干縮越大，因此在混凝土配合比設計中應盡量控制好水灰比的選用。
2.3.4．嚴格控制混凝土攪拌和施工中的配合比，混凝土的用水量絕對不能大于配合比設計所給定的用水量。
2.3.5．骨料品種。骨料中石英、石灰巖、白云巖、花崗巖、長石等吸水率較小、收縮性較低；而砂巖、板巖、角閃巖等吸水率較大、收縮性較高。另外骨料粒徑大收縮小，含水量大收縮越大。
2.3.6．合理使用減水防裂劑。水泥用量也是混凝土收縮率的重要因素，摻加減水防裂劑的混凝土可有效的提高的混凝土抗拉強度，大幅提高混凝土的抗裂性能。
3．裂縫的處理
(1)配筋法。配筋法即先鑿開開裂部分的混凝土,再配筋重新澆筑混凝土。如在梁腰加設2根16腰筋,以抵抗在梁中產生的收縮拉應力,效果顯著，這一有效措施在新版的混凝土結構設計規范中得以驗證。
(2)充填法。當裂縫較寬時(>0.3mm),采用樹脂或無機類材料填充裂縫.即沿裂縫將混凝土表面鑿成V或U字形槽,然后填入1:2.5樹脂砂漿類的充填材料。充填溝槽外形有V形及U形兩種,如U形難于開鑿,可使用V形槽,V形槽用于填充樹脂砂漿,若充填普通砂漿,V形槽易使砂漿剝離脫落,故此時最好鑿成U形槽。開U形槽時,首先用混凝土切割機沿裂縫開出兩條溝,然后再剔除中間部分的混凝土。填充施工時,先用鋼絲刷清除槽中殘渣碎片,必要時還應涂以底層結合料,然后再填充填材料,待充填材料充分硬化后再用砂輪或拋光機將表面磨光。
(3)注入法。將修補材料注入混凝土內部的一種修補方法。一般常用低粘度環氧樹脂作注入材料。首先沿需要修補的裂縫安設注入用管,裂縫的其他部位可用V形槽充填法、表面薄膜法或粘膠帶法等密封,以防注入材料漏掉,然后用電動泵、手動或腳踏泵注入樹脂。注入樹脂前,先要送氣以清掃裂縫并進行注入檢驗,再慢慢地注入樹脂。此時,注入速度不能過快,以免堵塞或因所加壓力過大導致裂縫繼續擴大。
(4)鋼錨栓法。鋼錨栓法是將如騎馬釘的鋼錨栓錨于裂縫兩邊,類似于縫合裂縫的方法,此法多兼作補強之用。錨引用電錘開孔,用水泥砂漿、樹脂砂漿等錨固。
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綜上所述,鋼筋混凝土構件產生裂縫的主要原因表現于設計、原材料、施工質量、養護等方面。鋼筋混凝土構件裂縫的處理,主要有配筋法、充填法、鋼錨栓法、注入法等，解決好以上問題，此技術將更上一個臺階。
參考文獻
[1]混凝土結構設計規范.GB50010-2002[S].
[2]混凝土結構施工驗收規范.GB50204-2002[S].
[3]姚繼濤.建筑物可靠性鑒定和加固-基本原理和方法[M].北京：科學出版社，2003（08）.
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