淺談混凝土渠道的裂縫原因及防治措施

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 【論文關鍵詞】：混凝土渠道;裂縫原因;防治措施

    【論文摘要】：混凝土U形渠道被廣泛用于渠道的防滲襯砌中，并且對減少渠系水滲漏發(fā)揮了很大的作用。文章針對混凝土U形渠道產生裂縫的原因進行分析，并提出相應的防治措施。       U形渠道是我國20世紀70年代在陜西率先發(fā)展起來的一種新型斷面渠道。它整體性強,防滲效果優(yōu)于梯形渠道;水力條件好,近似水力最佳斷面;輸沙能力強,有利于輸送高含沙水流;在凍脹性和濕陷性地基上有一定適應地基不均勻變形的能力;渠口窄,節(jié)省土地,減少挖填方量,減少襯砌工程量;便于機械化施工。目前在中小型渠道襯砌中，混凝土U形襯砌渠道被廣泛采用?；炷罸形渠較梯形渠每公里輸水損失減小3.7%,較土渠可以減少滲漏損失97%。U形渠斷面形式有標準U形、弧底梯形和弧形坡腳梯形等；襯砌材料有混凝土、瀝青混凝土、砌石等；結構形式有混凝土等厚板、變厚板、等厚加肋板、板膜復合、板與保溫材料復合、板與墊層以及砌石與砂礫石墊層復合等；施工方法有人工預制安裝(包括人工砌石)、人工木(鋼)?，F澆、噴混凝土和渠底現澆側壁預制吊裝相結合等。   實踐證明,U形襯砌渠道不但在無凍害地區(qū)是非常成功的,在凍脹量不超過5cm的Ⅱ級基土凍脹性工程地區(qū),在采用適當的防凍措施后,也是一種完全適用的、良好的防滲方案。依據土質、地下水位、氣候條件和流量大小及施工水平選擇U形渠斷面形式,依據水流特性和當地材料選擇U形渠結構形式及嵌縫材料。寧夏引黃灌區(qū)廣泛使用U形斷面混凝土襯砌的形式，渠道普遍產生裂縫，不但直接影響渠道的正常使用，而且增加了修復次數和工程費用。       1.混凝土U形渠道裂縫的原因       1.1溫度裂縫   溫度裂縫多發(fā)生在混凝土表面?；炷翝仓?，在硬化過程中，水泥水化產生水化熱，從而使混凝土內部溫度升高，而混凝土表面因晝夜溫差較大，散熱較快，這樣就形成內外的較大溫差，較大的溫差造成混凝土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，當拉應力超過混凝土的抗拉強度極限時，表面收縮的混凝土受內部混凝土的約束就會產生裂縫，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(guī)律，混凝土襯砌面板上溫度裂縫通?？v橫交錯，裂縫寬度大小不一[1]，受溫度變化影響較為明顯，冬季較寬，夏季較窄。       1.2塑性收縮裂縫   塑性收縮是指混凝土澆筑后4～5h左右，水泥水化反應激烈，分子鏈逐漸形成，出現泌水和水分急劇蒸發(fā)現象，引起失水收縮。塑性收縮裂縫一般在干熱或大風天氣出現，裂縫多呈中間寬、兩端細且長短不一，互不連貫狀態(tài)。較短的裂縫一般長20～30cm，較長的裂縫可達2～3m，寬l～5mm。影響混凝土塑性收縮開裂的主要因素有水灰比、混凝土的凝結時間、環(huán)境溫度、風速、相對濕度等等。       1.3干縮裂縫   干縮裂縫多出現在混凝土養(yǎng)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(fā)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(fā)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。干縮裂縫多為表面性的平行線狀或網狀淺細裂縫，寬度多在0.05～0.2mm之間，大面積混凝土中間部位多見[2]。干縮裂縫通常會影響混凝土的抗?jié)B性，和混凝土的承載力等等?；炷粮煽s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。   1.4施工冷縫   在渠道混凝土面板襯砌過程中，由于機械故障、天氣變化、或其他突發(fā)性事件的發(fā)生，引起混凝土澆筑過程不連續(xù)而出現施工冷縫。這種縫的產生主要是因為前期混凝土已經澆筑，由于不可預見性事件造成繼續(xù)澆筑的混凝土與前期澆筑的混凝土間隔時間太長，甚至前期混凝土已經初凝，對于薄層面板結構，接縫的處理很難達到要求，在混凝土的凝固過程中，因混凝土有自收縮的特性，在抗拉應力最薄弱的接縫處裂開，形成施工冷縫。這種裂縫一般為貫穿性，走向沿新舊混凝土結合面。       1.5沉降裂縫   沉降裂縫多因基礎面的處理有關，主要體現在坡面質量的好壞，坡面質量主要表現在坡面平整度及基面密實，若支撐混凝土面板的削坡基面平整度不夠，甚至凸凹不平，則面板在同一高程就不會是等厚的，面板柔性就會降低，抵抗拉應力的能力也隨之減弱，從而產生應力裂縫；若基面地基土質不勻、或回填土不實，密度達不到設計要求的指標，則襯砌面板可能產生過大的沉降或產生局部的不均勻沉降，從面引起沉陷裂縫，此類裂縫多為深進或貫穿性裂縫，其走向與沉陷情況有關，一般沿與地面垂直或呈30°～45°角方向發(fā)展，較大的沉陷裂縫，往往有一定的錯位，裂縫寬度往往與沉降量成正比關系。裂縫寬度受溫度變化的影響較小。地基變形穩(wěn)定之后，沉陷裂縫也基本趨于穩(wěn)定。   2.混凝土U形渠道裂縫的防治措施       2.1嚴格施工程序，努力提高施工質量   ①應切實夯實土基，保證渠堤穩(wěn)定，杜絕滲漏侵蝕。U形襯砌渠道首先要對定線基礎進行徹底的清理，直至原狀土。其次，要認真進行大斷面的分層回填碾壓?？刹捎媚雺簷C進行，分層干容重要在1.6t/m3，以上。最后，在碾壓到設計高程時即可放線、掛線開挖，逐段用土模校核標準，誤差控制在0.3cm以內。   ②弄懂U形襯砌機的構造、性能和工作原理，熟練掌握其技術操作要領，確保襯砌振搗密實，表面光滑。U形襯砌機是薄殼反拱結構，背面以土基為模，一次振搗拉光成型。只有真正掌握了其操作技術，才能按施工要求平穩(wěn)作業(yè)，從而達到兩側不掛土，底部不擁土，振搗密實，厚度均勻，表面光滑。   ③精選材料，合理調整配合比，最大限度地減少混凝土體內存水空間。U形襯砌機對混凝土要求水灰比小，和易性能好，有較適宜的砂率.由于襯砌厚度小(一般為5～8cm)，故配合比要求選用早強水泥;骨料選用0.5～2cm河卵石;中砂，采用單級配?；炷了冶葢刂圃?.55左右，混凝土坍落度控制在2～4cm。       2.2加強渠道日常運行管理和經常性維修保養(yǎng)，確保渠道安全高效運行   ①嚴格按渠道設計標準放水，嚴禁超載帶病運行。U形襯砌渠道設計標準是根據渠道所在地理位置、灌溉面積等因素，在勘測設計時確定的，故行水應以設計標準為極限，不可為解一時之急，給工程留下后患。   ②建立經常性的渠道檢查維修保養(yǎng)制度，防患于未然。每個灌季結束后，特別是人冬前和冬灌后，要對渠道進行一次全面檢查，及時徹底清理淤積，整修渠堤，確保渠底無雜物、無積水，以免因凍脹破壞渠道。一旦發(fā)現局部裂縫、酥碎現象，應及時維修，以防破壞擴大。       參考文獻   [1]周維博,李立新,何武權,等.我國渠道防滲技術研究與進展[J].水利水電科技進展,2004,24(5):60-63.   [2]建功.發(fā)展節(jié)水農業(yè)推廣渠道防滲新成果[J].防滲技術,1997,3(3):1-4.   [3]王鐵夢.工程結構裂縫控制[M].中國建筑工業(yè)出版社,1997.   [4]李學軍,費良軍,穆紅文.U形襯砌渠道凍脹機理與防滲技術研究[J].干旱地區(qū)農業(yè)研究,2006-5.