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泄洪洞混凝土衬砌裂缝形成原因分析

日期:2014-12-23 14:13:03 来源:互联网 浏览数:
 
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近些年来,由于水电工程规模的不断升级扩大,导致导流泄洪工程隧洞断面也在越变越大、其混凝土衬砌采用的设计标号也越来越高,有C30、C40、C50 乃至出现C70 高强度硅粉混凝土。一般来讲,泄洪洞早期混凝土裂缝主要与混凝土因水泥水化热引起的内外温差和干燥引起的内外湿差( 特别是拆模后) 有关。混凝土浇筑后,因水泥水化热作用引起温度升高较快,加上混凝土的导热性能很差,导致混凝土内外出现温差。由于材料的热胀冷缩性,引起内部受压,外部受拉。当混凝土此时的抗拉强度小于外部温度拉应力时就要出现裂缝。有些部位在拆模( 龄期2 ~ 3d 左右) 时出现裂缝,有些部位在拆模1 ~ 2 d 内出现裂缝。混凝土早期裂缝一般为表面裂缝,方向不定,数量较多。

后期裂缝产生原因分析: 混凝土后期裂缝主要由基础温差引起,与浇筑施工分段分块尺寸、弹性模量、围岩弹模等因素有关。对于衬砌厚度大于1m 的隧洞混凝土,当衬砌混凝土段温度由最高降低至最低( 或稳定温度) 时产生的拉应力大于混凝土的抗拉应力,此时的混凝土就会产生裂缝。

中外水电工程统计资料表明,对于C30 混凝土段( 块) ,若控制基础温差为21 ℃( 对应最高温度为31 ℃左右) ,衬砌浇筑分段长度应在15 m 以内,可以防止混凝土出现裂缝; 对于C70 高标号硅粉混凝土,若控制基础温差为37 ℃( 对应最高温度为45 ℃左右) ,衬砌浇筑分段长度大于15m,其拉应力大于C70 高标号硅粉混凝土[σ]值3. 5 MPa,将会产生裂缝; 若控制基础温差为46 ℃( 对应最高温度为54 ℃左右) ,衬砌浇筑分段长度大于6 m,将会产生裂缝。

由于水泥用量大,加上围岩硬度大、弹模高等原因,尽管采用低温混凝土浇筑,其最高温度亦超过允许标准。在隧洞衬砌混凝土浇筑成形后,结构混凝土由于受到内外温差所引起的温度应力影响、产生不均匀收缩而出现裂缝。对于隧洞混凝土裂缝的处理,一般采取防渗堵漏和补强加固的方式,对裂缝可以进行化学灌浆处理。

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