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摘要:虽然近年来水工建筑材料的性能不断提升,但在笔者的实际调研中发现,水工建筑在施工中、后期出现损害的情况仍较为常见,裂缝问题便属于最主要的损害问题,而为了尽可能降低裂缝问题的危害、保证水工建筑整体质量,正是本文围绕水工建筑中混凝土裂缝问题及应对开展具体研究的原因所在。
关键词:水工建筑;裂缝成因分析;加固技术
引言
水工建筑和其他的建筑工程有许多的差异,其中最明显的就是建筑环境。因为其主要的应用对象是水利工程,所以,其往往会受到多方面的影响而造成使用寿命的降低。经过笔者的调研,水工建筑中比较常出现的病害包括裂缝、剥蚀和水质侵蚀等,这些病害经过长时间的发展,比较容易对水工工程的功能发挥产生影响,严重的甚至会对建筑造成破坏性伤害,从而造成经济上的损失和生产安全的隐患。所以,针对水工建筑的施工和使用过程中出现的各种病害的预防就显得尤为重要。
1水工建筑裂缝成因分析
(1)由于温度变化原因导致混凝土出现裂缝,混凝土出现裂缝最多的时期一般是混凝土浇筑的初期,这个时候由于内部混凝土还没有完全凝固,其结构也没有达到一个相对的稳定,一旦在这个时候混凝土表面出现巨大的温差,就很容易造成混凝土表面裂缝的产生。所以在温差较大的环境下施工时,要对混凝土进行全面有效的保护措施,比如在混凝土表面覆盖一层保温材料,采用人工物理改变温度的方法控制混凝土表面温度等等。
(2)关于水泥选择方面的原因。我们都知道水泥在凝固的过程中会释放出大量的热量,其内部的温度和外部的温度有很大的差异,如果施工过程正好在寒冬阶段,那混凝土就会出现内部“火热”,外表冰寒的巨大温差,这样的温度梯度很容易造成混凝土表面的大量裂缝产生。要想有效的避免这种情况的发生,首先要从水泥的本身着手,即要让水泥的内部和外部的温度差最小。
(3)湿度控制方面。湿度的不同也会使混凝土内部出现干缩的现象,进而导致裂缝的产生,如果干缩现象与前面的温差现场的效果进行叠加,则会使混凝土产生大纵深方向的裂缝,加速混凝土的破坏,所以对于湿度的控制同样不可忽视。
2水工建筑裂缝加固技术要点
2.1确定混凝土结构极限
混凝土结构极限主要包括正常使用和承载能力。承载能力主要指混凝土强度超过破坏的承载力。水工建筑物混凝土设计必须确保混凝土的承载力,根据混凝土的承载力来进行建筑结构设计,确保建筑结构压力在混凝土承载范围之内,不能突破混凝土结构的极限,否则,混凝土结构会产生裂缝,严重影响水工建筑物的质量。
2.2控制裂缝
裂缝控制是混凝土结构设计的重要问题,很多水工建筑物的裂缝是由于混凝土结构设计不合理导致的。针对这种情况,设计人员应加强裂缝控制,杜绝裂缝产生的根源。具体来讲,设计人员应综合考虑水工建筑的所处环境、混凝土的荷载性质、建筑构件受力性质、钢筋种类、混凝土结构等。尤其是在冬季进行混凝土施工时,如果环境气温不低于零度,做好混凝土的常规保温即可;如在负温下(最低温度低于-5℃)的环境条件下进行混凝土浇筑施工,应重视混凝土的早期防冻防裂。此外,不同安全等级的混凝土结构的耐久性指标也不相同。现阶段,水工建筑裂缝控制仅适用于弯拉构件,然而很多水工建筑物的结构都属于非杆件系统,混凝土裂缝控制难度较大。
2.3外粘钢板加固技术
该加固技术方法的运用,就是在水工建筑的混凝土构件表面粘贴钢板,并使其与混凝土粘合为一体,能够实现结构的加固补强目标。此过程,粘贴剂大多采用环氧树脂,并在其中加入增塑剂与固化剂,进而调配层结构胶。此外,还可通过增加水工建筑物的配筋率来提高水工建筑的刚度与刚度。该加固技术运用实践后,能够有效提升建筑物截面的受拉承载力与受弯。虽然其施工周期较短且对构件外形与施工空间造成影响,但当结构胶长期作用于持荷强度较低与耐老化性能较差的环境,会降低其耐火性。为此,水工建筑施工人员在采用该项外粘钢板加固技术时,应控制好周边环境的温湿度,进而保证外粘钢板作用的可持续性。值得注意的是,由于结构节点应用该技术的难度较大,因此,不应在高温、高湿梯级等有害介质的影响下使用。如,不可避免,也应采用特种胶或是专门的防护措施,来保证钢板外粘加固的作用可靠性。
2.4建筑物材料要求
优化水工建筑的使用材料能够有效的提高水工建筑物的耐久性。在上文中所提到的各种水工建筑病害中,绝大多数可以通过改善材料来解决。针对于水工建筑在使用过程中比较受到水流冲刷和水质侵蚀的问题,可以通过优化混凝土配合比例来增加混凝土的强度和耐腐蚀性。
2.5增大截面加固技术
水工建筑施工中,增大截面加固技术,是一种传统的加固方法,已经被广泛运用于施工实践。当其运用于水工建筑施工的结构,就可以技术应用方式简单、技术较为成熟以及造价成本低的状态作用于施工实践。具体来说,就是增加混凝土结构与构筑物的截面积,以此来增强建筑物的承载能力。此过程,技术作用的结构部位多为:混凝土结构的柱板与梁等建筑构件。但该技术运用具有工程量大且占用面积空间多等局限,在一定程度上制约了其作用效果的发挥。结构加固技术人员应结合水工建筑工程的实际情况进行选用。
2.6预应力加固技术
该结构加固技术的运用,就是通过外加预应力钢拉杆与型钢撑杆来保证建筑物构件的作用稳定性。在水工建筑市场环境中,预应力加固主要运用于混凝土的受弯构件。这是因为,新增设的预应力与外部载荷作用下,会使拉杆内部出现一个轴向拉力。而后,通过拉杆端部的锚固钉就可经偏心轮传递至受弯构件上来。此时,构件中心就会受到一定的偏心压力影响。为此,加固构件为控制偏心压力影响会产生一定的偏心压力,但其不会导致构件自身出现弯曲。上述结构作用过程后,预应力加固构件的固定效果就可得到应有保障。
2.7碳纤维布加固技术
作为一种非金属纤维类材料加固方法,水工建筑施工中的碳纤维布加固技术,其可采用玻璃纤维与碳纤维布来提高结构作用稳定性。研究表明,当其作用于水工建筑施工后,将起到施工便捷、不会增加截面积与耐久性高的作用。此外,由于碳纤维材料是非金属物质,因此,其具有非常强的耐腐蚀能力,能够避免因加固而出现的化学腐蚀问题。与增大截面加固法不同,碳纤维加固技术能够减少空间的占用,即无法大型机械设备的运行使用就可大幅提升施工建设的效率。但在施工应用过程,该技术对环境要求较高,一旦防护措施运用不当就会造成火灾。结合以往水工建筑施工应用碳纤维布加固技术的情况可以确定,该方法并不适用于混凝土结构,因为刚度与变形程度无法满足加固技术运用的环境要求。
3结束语
水工建筑物产生裂缝的原因复杂且多种多样,本文仅介绍了几种现场施工中常见的裂缝成因,并对其预防方法和处理方法进行分析。在水工建筑物混凝土施工过程中,应尽量采取各种预防措施,避免和预防裂缝的出现,以保证建筑物的美观和安全可靠。
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