摘要：隨著日益增多的變電站新建,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管理技術人員探討的話題。

　　關鍵詞:變電站,裂縫成因,裂縫預防,裂縫控制

　　1、建筑結構中常見裂縫及預防

　　從砼裂縫產生的機理角度來說，裂縫主要是由于外荷載和變形引起的。根據有關文獻，砼結構80%的裂縫是以砼收縮變形、溫度變化變形和不均勻沉降為主要原因引起的，只有20%的裂縫是以外荷載為主要原因引起的。

　　1.1 干縮裂縫的形成及預防

　　干縮裂縫大多出現在混凝土養護結束后的一段時間或是混凝土澆筑完畢后的一周左右。水泥漿中水分的蒸發會產生干縮,且這種收縮是不可逆的。干縮裂縫的產生主要是由于混凝土內外水分蒸發程度不同而導致變形不同的結果: 混凝土受外部條件的影響,表面水分損失過快,變形較大,內部濕度變化較小變形較小,較大的表面干縮變形受到混凝土內部約束, 產生較大拉應力而產生裂縫。相對濕度越低,水泥漿體干縮越大,干縮裂縫越易產生。

　　干縮裂縫大多為表面性的平行線狀或網狀淺細裂縫,寬度在0. 05~ 0. 2 mm,大體積混凝土中平面部位多見,較薄的梁板中多沿其短向分布干縮裂縫通常會影響混凝土的抗滲性,引起鋼筋的銹蝕,影響混凝土的耐久性, 在水壓力的作用下會產生水力劈裂,影響混凝土的承載力, 等等。混凝土干縮主要和混凝土的水灰比、水泥的成分、水泥的用量、集料的性質和用量、外加劑的用量等有關。

　　1.1.1預防干縮裂縫的主要措施

　　(1)選用收縮量較小的水泥。一般采用中低熱水泥和粉煤灰水泥,降低水泥的用量。

　　(2)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,同時摻加合適的減水劑。

　　(3)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。

　　(4)加強混凝土的早期養護, 并適當延長混凝土的養護時間。冬季施工時要適當延長混凝土保溫覆蓋時間,并涂刷養護劑養護。

　　(5)在混凝土結構中設置合適的收縮縫。

　　1.1.2 現澆樓板板角裂縫的特點

　　變電站建筑結構中陽角部位的現澆樓板板角裂縫現象具有以下特點:

　　(1)出現在建筑物的陽角部位,裂縫與縱、橫框架梁成45。

　　(2)大多為上貫通的裂縫。

　　(3)大多出現在竣工驗收后半年左右的人員活動很少的房間。產生裂縫的一個主要原因是干縮。這是由于變電站某些房間門窗長期緊閉,相對濕度始終比較低,混凝土長期處于干燥的環境中,從而引起混凝土收縮開裂。

　　1.1.3 預防板角裂縫的措施

　　針對變電站建筑結構中較易出現的板角裂縫, 可以適當地采取以下措施, 防范于未然:

　　(1)在陽角部位的混凝土板中設置抗收縮的構造鋼筋, 宜采用雙層、雙向小直徑鋼筋或者放置雙層放射筋。

　　(2)采用收縮量小的混凝土。如采用水灰比較小的混凝土或微膨脹混凝土等。

　　(3)在一定的時間段(一般自混凝土澆筑完成后2年內)保持房間內的相對濕度與室外相對濕度基本一致并不宜低于85%。這一要求可采取經常開窗的方法得以實現,最好定期灑水增加濕度則效果更好。

　　1.2 溫度裂縫及預防

　　溫度裂縫大多發生在大體積混凝土表面或溫差變化較大地區的混凝土結構中。混凝土澆筑后,在硬化過程中,水泥水化產生大量的水化熱,(當水泥用量在350~ 550 kg/m3 ,每立方米混凝土將釋放出17.5~ 27.5 MJ 的熱量,從而使混凝土內部溫度高達70C左右,甚至更高)。

　　由于混凝土的體積較大,大量的水化熱聚積在混凝土內部而不易散發,導致內部溫度急劇上升,而混凝土表面散熱較快,這樣就形成內外的較大溫差,較大的溫差造成內部與外部熱脹冷縮的程度不同,使混凝土表面產生一定的拉應力(實踐證明,當混凝土本身溫差達到25~ 26 C時,混凝土內便會產生10MPa左右的拉應力)。當拉應力超過混凝土的抗拉強度極限時, 混凝土表面就會產生裂縫,這種裂縫大多發生在混凝土施工中后期。

　　在混凝土的施工中,當溫差變化較大,或者是混凝土受到寒潮的襲擊等,會導致混凝土表面溫度急劇下降,從而產生收縮表面收縮的混凝土受內部混凝土的約束,將產生很大的拉應力而產生裂縫,這種裂縫通常只在混凝土表面較淺的范圍內產生。

　　溫度裂縫的走向通常無一定規律,大面積結構裂縫常縱橫交錯;梁板類長度尺寸較大的結構,裂縫多平行于短邊;深入和貫穿性的溫度裂縫一般與短邊方向平行或接近平行,裂縫沿著長邊分段出現, 中間較密。裂縫寬度大小不一,受溫度變化影響較為明顯,冬季較寬,夏季較窄。高溫膨脹引起的混凝土溫度裂縫是通常中間粗兩端細,而冷縮裂縫的粗細變化不太明顯。此種裂縫的出現會引起鋼筋的銹蝕,混凝土的碳化,降低混凝土的抗凍融、抗疲勞及抗滲能力等。

　　1.2.1 產生溫度裂縫的主要原因

　　(1)由于混凝土與磚砌體的線膨脹系數相差2~ 2.4倍,因而兩者的伸縮量亦相差同樣倍數。混凝土伸縮比砌體多,因而受到砌體的約束,砌體伸縮少,必然受到混凝土梁因變形大而產生的拉壓作用。當砌體應力超過其軸心抗拉強度或抗剪強度時就會產生裂縫。

　　(2)梁與砌體連接處的水平裂縫,尚有因施工不當引起的,當砌體砌至頂面后,灰縫必然會產生收縮,而梁底砌體最后又未用斜磚緊逼,只用直轉砌筑,墻身本身留有空隙,又只用砂漿簡單填充,由此產生的混凝土梁底和砌體間的水平裂縫各層均可出現,只是頂層同時受溫度變化大的影響而更為突出。

　　1.2.2 預防溫度裂縫的主要措施

　　(1)盡量選用低熱或中熱水泥, 如礦渣水泥、粉煤灰水泥等。

　　(2)減少水泥用量, 將水泥用量盡量控制在450 kg/ m3 以下。

　　(3)降低水灰比, 一般混凝土的水灰比控制在0. 6 以下。

　　(4)改善骨料級配,摻加粉煤灰或高效減水劑等來減少水泥用量, 降低水化熱。

　　(5)在混凝土中摻加一定量的具有減水、增塑、緩凝等作用的外加劑, 改善混凝土拌合物的流動性、保水性,降低水化熱,推遲熱峰的出現時間。

　　(6)大體積混凝土的溫度應力與結構尺寸相關, 混凝土結構尺寸越大, 溫度應力越大。因此,要合理安排施工工序, 分層、分塊澆筑, 以利于散熱, 減小約束。

　　(7)加強混凝土溫度的監控, 及時采取冷卻、保護措施。

　　(8)預留溫度收縮縫。

　　(9)減小約束, 澆筑混凝土前宜在基巖和老混凝土上鋪設5 mm 左右的砂墊層或使用瀝青等材料涂刷。

　　(10)加強混凝土養護。混凝土澆筑后,及時用濕潤的草簾、麻片等覆蓋,并注意灑水養護,適當延長養護時間,保證混凝土表面緩慢冷卻。在寒冷季節, 混凝土表面應設置保溫措施,以防止寒潮襲擊。

　　2、裂縫處理

　　在施工過程中如果沒有采取足夠的預防措施, 混凝土結構中產生了影響觀感和使用性能的裂縫, 那么必須要采取措施進行修補處理。混凝土裂縫的修補措施根據裂縫的嚴重程度不同而采取不同的方法。

　　2.1 對結構承載能力沒有影響的表面裂縫及深進裂縫的處理

　　在裂縫的表面涂抹水泥漿、環氧膠泥或在混凝土表面涂刷油漆、瀝青等防腐材料,在防護的同時為了防止混凝土受各種作用的影響繼續開裂,通常可以采用在裂縫的表面粘貼玻璃纖維布等措施。

　　2.2 對結構整體性有影響或有防滲要求的混凝土裂縫的處理

　　(1)采用灌漿法

　　它是利用壓力設備將膠結材料壓入混凝土的裂縫中, 膠結材料硬化后與混凝土形成一個整體,從而起到封堵加固的目的。常用的膠結材料有水泥漿、環氧樹脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等化學材料。

　　(2)采用嵌縫法

　　它是沿裂縫鑿槽,在槽中嵌填塑性或剛性止水材料,以達到封閉裂縫的目的。常用的塑性材料有聚氯乙烯膠泥、塑料油膏、丁基橡膠等;常用的剛性止水材料為聚合物水泥砂漿。

　　2.3 對影響到混凝土結構的性能的裂縫的處理

　　采取加固法對混凝土結構進行處理的方法是,加大混凝土結構的截面面積,在構件的角部外包型鋼,采用預應力法加固、粘貼鋼板加固、增設支點加固以及噴射混凝土補強加固。

　　2.4 對已嚴重損壞的混凝土的處理

　　采用混凝土置換法, 此方法是先將損壞的混凝土剔除,然后再置換入新的混凝土或其他材料。常用的置換材料有普通混凝土或水泥砂漿、聚合物或改性聚合物混凝土或砂漿。

　　3、結語

　　總而言之，變電站土建裂縫的出現受到多方面因素的影響，需通過設計、施工兩方的共同努力，消除和減少裂縫，使變電站土建工程的質量得到不斷的改進和提高。

　　參考文獻:

　　[1]混凝土結構工程施工質量驗收規范.中國標準書號[S].北京:中國標準出版社,2002.

　　[2]王鐵夢.工程結構裂縫控制[M].北京:王鐵夢.中國建筑工業出版社.2004,6.