水工钢筋混凝土结构

水工钢筋混凝土结构（精选12篇）

水工钢筋混凝土结构 篇1

摘要：本文主要介绍“水工钢筋混凝土结构”课程的主要内容, 通过在理论教学过程中采用现实生活生动对比法, 将多媒体技术同传统教学有机结合起来, 并在教育教学过程中加强工程安全意识和标准规范的融入, 增强对学生综合能力的培养, 努力使课程教学内容适应市场对“卓越工程师”的需求。

关键词：水工钢筋混凝土结构学,课程教学,教学改革

“水工钢筋混凝土结构学”是华北水利水电大学水利类专业必修的专业基础课, 是一门实践性很强, 与现行规范、规程等有关的专业基础课。通过本课程的学习, 让学生了解本学科的发展方向和研究进展, 掌握水工钢筋混凝土结构构件设计的基本理论、设计方法和构造知识, 并能正确理解、规范使用, 从而培养学生从事结构设计的基本技术技能, 为以后学习有关专业课程和从事水工钢筋混凝土结构设计工作打下坚实的基础。考虑专业方向不同, 该课程有48学时和64学时两种授课计划, 主要讲授:混凝土结构材料的性能, 设计原则, 受力构件 (受弯、受压、受拉、受扭) 的破坏特征及设计方法, 钢筋混凝土构件的抗裂、裂缝宽度和构件挠度验算, 钢筋混凝土肋形结构及刚架结构设计, 预应力混凝土基本概念 (48学时的不讲) 等[1]。

2010年6月, 教育部启动了“卓越工程师教育培养计划”;2013年6月, 我国成为《华盛顿协议》的预备成员, 工程教育 (专业) 认证进入了实质性的实施阶段;近年来, 相关专业注册工程师执业资格制度逐渐完善。这些制度的制定和实施更好地满足经济社会发展对高素质创新性人才的需要, 作为实践性极强的《水工钢筋混凝土结构学》课程, 如何适应市场对工程师的需求, 构建合理的教学模式, 是教学工作者需要深思的问题。根据多年的课堂理论教学和工程实践, 作者对该课程的教学模式提出了几点建议。

一、课程内容总介绍

混凝土结构课程具有内容多、涉及面广、经验强、公式多、符号多、构造规定多、实践性强的特点。既有理论推导, 又有试验研究, 同时还与规范、工程实际联系密切, 因此教学难度较大, 对于没有实际工程经验的学生来说, 理解和掌握该课程的难度较大[2]。为了使学生理解和掌握结构系统概念, 了解本课程的主要层次关系, 从全局把握学习重点, 理清学习思路, 本文把该课程的内容比作竞技运动会, 荷载效应和结构抗力就是参赛团队间的PK, 具体对比如表1所示。通过这种对比方式, 同学们都能从整体上了解该课程的主要内容。

二、现实生活生动对比法

水工钢筋混凝土结构这门课程里面有很多比较抽象的概念, 学生理解起来比较困难, 很难记忆。针对这种现象, 作者采用了现实生活生动对比法, 把学生身边的事情和见闻融入到课程内容的记忆中来, 起到了良好的效果。例如: (1) 课程的全部内容相当于两个选手的比赛, 即结构抗力和荷载效应的PK; (2) 光面钢筋和变形钢筋粘结力的组成用钉入木料中的普通钉和螺丝钉的差别来理解; (3) 偶然荷载用“中大彩票”来对比, 只不过偶然荷载是对结构的致命打击, 而中打彩票是人生的特大惊喜, 它们的共同点就是发生的机会很渺小; (4) 极限状态用学校的规章制度GPA=2.0来对比, 两种极限状态, 即正常使用极限状态和承载能力极限状态就相当于学生的学位证书和毕业证书。想要完成学业, 就要好好学习, 满足GPA的要求, 取得学位证书和毕业证书; (5) 混凝土的在长期荷载作用下的徐变相当于学生受50kg荷载时, 慢慢垮下的状态; (6) 钢筋的冷弯性能, 好比开车的车技, 转弯半径越小, 转的角度越大, 说明开车水平越高, 冷弯性能越好; (7) 荷载效应和结构抗力。荷载效应就是我打你一拳 (一拳就是荷载) , 你感觉到疼 (疼就是荷载效应) ;结构抗力就是你的承受疼的能力, 如果是个柔弱的学生, 可能就被打倒了, 而强壮的学生, 就不会被打倒, 这就说明结构抗力只与自身的因素有关, 与外部荷载没有关系。

三、多媒体技术同传统教学有机结合起来

水工钢筋混凝土结构这门课程具有难度大、专业性强、内容多的特点, 教材的编写不可能与工程实际情况同步, 要想在有限的课时中完成教学任务, 就要求将多媒体技术同传统的教学方式有机结合起来。教材、板书及语言等传统教学方式虽然能够加强对学生逻辑能力的培养, 但无法让学生将知识应用到实际工作中[3]。作者结合精品课程建设, 利用多媒体技术和网络教学资源对知识进行综合整理, 将混凝土结构知识生动、立体的展示给学生, 弥补了传统教学方式的不足;学生通过文字、声音、图片和动画等多种信息加深了对知识的了解和掌握。

1.

引入混凝土施工工艺流程视频, 了解施工工艺, 讲解施工过程中容易出现的问题, 提醒学生在结构设计时多多注意。结构设计不仅要满足理论要求, 同时还要方便工程的施工。

2. 制作flash动画, 生动展现构件的破坏过程。

例如受弯构件正截面与斜截面的变形、裂缝开展及最终破坏的全过程、不同柱子受压破坏过程等, 同时还会安排4学时的实验课, 加强学生对于实验研究的重视。因为该课程的理论公式, 都是在实验研究的基础上进行合理的假定得到的。

3.

网上收集实际工程中的混凝土、钢筋、梁、柱、板和节点等图片, 加深学生对钢筋混凝土结构的理解。

4.

板书内容精简化, 把重点放在基础概念、适用条件、公式以及计算方法和步骤上, 减少实验分析和破坏机理等方面烦琐内容的板书;采用多媒体讲解, 多媒体和板书结合, 让学生更容易理解和掌握该课程。

四、加强综合能力的培养

1.

水工钢筋混凝土结构是一个整体, 学习过程应该是认识整体结构→合理拆分构件→组装构件成结构的过程。而课程的教学程序则是材料→截面→构件→结构, 课程教学基本都是在花大量的时间讲构件的设计, 导致了学生到最后也不清楚如何整合这些构件成为结构。因此, 在开课初期, 作者就给学生介绍一个比较熟知的混凝土结构 (如5号教学楼) , 从全局上介绍结构—构件—截面—材料体系, 讲清结构设计程序是从结构→构件→截面, 同时构件的受力性能又取决于材料。通过这样的讲授, 使学生一开始就建立起结构整体系统的概念, 理清了各部分的关系, 为课程学习建立了一个总体框架, 更重要的是使学生明白了所应解决的问题。

2.

把课程设计———渡槽和刚架设计融入到课程教学中来[4]。

3.

大作业———受弯构件梁的设计:正截面与斜截面设计、裂缝宽度和变形的校核, 整合第2、3、4、8章的内容, 通过大作业, 让学生理解实际工程中设计梁的流程, 避免以后实际工作中的茫然, 无从下手。

4.

该课程安排了4个学时的试验———受弯构件矩形梁的破坏试验。5~6个同学一组, 为了加深学生的理解, 从钢筋的绑扎、混凝土的搅拌与浇筑、应变片的粘贴、仪器设备的调整和最终的破坏试验, 都要学生全程参与, 分工合作。

5.

鼓励学生到施工现场参观, 观察结构形式, 分析梁、板、柱的受力和传力关系, 了解各种构件的配筋特点及主要的构造措施, 使学生对梁、板、柱等常见的混凝土基本构件和框架结构、剪力墙结构等常见的混凝土结构形式有一些初步的感性认识。

五、加强工程安全意识和标准规范的融入

现行设计标准和规范, 是具有法律效力的文件, 是设计的重要依据, 水工混凝土结构设计必须符合现行规范, 符合国内通用图例。作者在课堂教学过程中时刻强调设计标准和规范的重要性, 指导学生正确理解和运用相关的设计标准, 从而使设计更加规范化, 确保工程设计质量。鼓励学生定期从网上查阅近期发生的相关工程事故, 分析事故原因, 加深对工程安全的理解。邀请企业和设计院的相关专家给学生做讲座, 使学生在较短的时间内掌握相关理论和技术在工程项目设计中所遇到的具体问题, 贯彻和了解新规范内容和建筑前沿新知识[5]。

六、成绩考核

课程成绩考核依据:平时考勤和作业 (20%) +课堂测验 (20%) +实验课成绩 (10%) +结课考试 (50%) 。加大了学生平时作业、测验和实验课的成绩, 从多个方面给予成绩评定。

七、结语

“水工钢筋混凝土结构”是一门理论与实际紧密联系的课程, 既有系统的科学理论又具有很强的工程概念。因此, 作者在理论教学过程中采用现实生活生动对比法, 将多媒体技术同传统教学有机结合起来, 并加强工程安全意识和标准规范的融入, 注重学生综合能力的培养, 努力使课程教学内容适应市场对“卓越工程师”的需求。

参考文献

[1]河海大学, 武汉大学, 大连理工大学, 等.水工钢筋混凝土结构学[M].第4版.北京:中国水利水电出版社, 2009.

[2]张晓燕, 李凤兰, 曲福来, 等.凝土结构设计原理课程教学方法探讨[J].高等建筑教育, 2011, 20 (1) :79-82.

[3]任宜春.“水工钢筋混凝土结构”课程教学方法探讨[J].中国电力教育, 2014, (14) :105-106.

[4]杜聚国.《水工钢筋混凝土结构》教学内容改革探讨[J].长江工程职业技术学院学报, 2004, 21 (2) :8-9.

[5]朱秀清.基于行业需求为导向的《水工钢筋混凝土结构学》课程教学改革尝试[J].天津农学院学报, 2013, 20 (4) :59-61.

水工钢筋混凝土结构 篇2

⑵验算截面尺寸（防止剪扭构件超筋破坏），如能符合KV/bh0+KT/Wt≤0.25fc的条件，则截面尺寸合适。否则应加大截面尺寸或提高混凝土的强度等级。

⑶验算是否需按计算确定抗剪扭钢筋，如能符合KV/bh0+KT/Wt≤0.7ft的条件，则不需对构件进行剪扭承载力计算，仅按构造要求配置抗剪扭钢筋。但对受弯承载力仍需进行计算。⑷①确定是否可忽略剪力的影响，如能符合KV≤0.35ftbh0，则可不计剪力V的影响，而只需按受弯构件的正截面受弯和纯扭构件的受扭分别进行承载力计算。②确定是否可忽略扭矩的影响，如能符合KT≤0.175ft Wt，则可不计扭矩T的影响，而只需按受弯构件的正截面受弯和斜截面受剪分别进行承载力计算。⑸若剪力和扭矩均不能忽略，即构件不满足KV≤0.35ftbh0和KT≤0.175ft Wt，则按下列两方面进行计算。①按第三章相应公式计算正截面受弯承载力所需的抗弯纵向钢筋。②按KV≤Vc+Vsv=0.7(1.5-βt)ftbh0+1.25fyv(Asv/s)h0和KT≤Tc+Ts=0.35βtft Wt +1.2(√δ)fyv(Ast1/s)Acor计算抗剪扭所需的纵向钢筋和箍筋。叠加上述两者所需的纵向钢筋与箍筋截面面积，即得弯剪扭构件的配筋面积。

★ 正常配筋的钢筋混凝土梁从加载到破坏的三个阶段及其特点和与计算的联系？①第Ⅰ阶段即未裂阶段，初始荷载很小时，截面上混凝土应力和钢筋应力都不大，两者的变形基本是弹性的，且应力与应变之间保持线性关系，当荷载持续加大到该阶段末尾时，混凝土受拉区的应力达到了其抗拉强度，出现了很大的塑性变形。若是荷载再增大则受拉区就会出现裂缝，而受压区的压应力远小于混凝土的抗压强度，还处于弹性阶段。受弯构件正常实用阶段抗裂验算即以此应以状态为依据。②当弯矩继续增加，进入第Ⅱ应力阶段即裂缝阶段。受拉区产生裂缝，裂缝所在截面的受拉区混凝土几乎完全脱离工作，拉力由钢筋单独承担。裂缝宽度随荷载的增大而增大并向上发展，受压区也有一定的塑性变形发展，应力图形呈平缓的曲线形。正常使用阶段变形和裂缝宽度的验算即以此应力阶段为依据。③第Ⅲ阶段——“破坏阶段”。荷载继续增加，钢筋应力达到屈服强度fy，即认为梁已进入此时钢筋应力不增加而应变迅速增大，促使裂缝急剧开展并向上延伸，混凝土受压区面积减小，混凝土的压应力增大。在边缘纤维受压应变达到极限值时，受压混凝土发生纵向水平裂缝而被压碎，梁就随之破坏。计算正截面承载力时即以此应力阶段为依据。

★受弯构件正截面有哪几种破坏形态？破坏特点有何区别？在设计时如何防止发生这几种破坏？ ①适筋破坏，受拉钢筋的应力首先到达屈服强度，有一根或几根裂缝迅速扩展并向上延伸，受压区面积大大减小，迫使混凝土边缘应变达到极限压应变εcu而被压碎，构件即告破坏。破坏前，构件有明显的裂缝开展和挠度，属于延性破坏。②超筋梁，加载后受拉钢筋应力尚未达到屈服强度前，受压混凝土却已先达到极限压应变而被压坏，这种破坏属于脆性突然破坏。超筋梁承载力控制由于混凝土截面受压区，受拉钢筋未能发挥其应有的作用，裂缝条数多但宽度细小，挠度也小属脆性破坏。③少筋梁，受拉区混凝土一出现裂缝，裂缝截面的钢筋应力很快达到屈服强度，并可能经过流幅段而进入强化阶段。这种少筋梁在破坏时往往只出现一条裂缝，但是裂缝开展极宽，挠度也增长极大，少筋构件的破坏基本上属于脆性破坏，而且构件的承载力又很低，所以在设计中也应避免采用。为防止超筋破坏，应使截面破坏时受压区的计算高度x不致过大，即应使x≤α1ξbҺ0。为防止少筋破坏，应使受拉纵筋配筋率ρ≥ρmin。

★受弯构件的截面尺寸、混凝土强度等级相同时，正截面的破坏特征随配筋量多少而变化的规律：①配筋量太少时，破坏弯矩接近开裂弯矩，其大小取决于混凝土的抗拉强度及截面尺寸大小； ②配筋量过多时，配筋不能充分发挥作用，构件的破坏弯矩取决于混凝土的抗压强度及截面尺寸大小； ③配筋量适中时，构件的破坏弯矩取决于配筋量、钢筋的强度等级及截面尺寸。合理的配筋应配筋量适中，避免发生超筋或少筋破坏。

★ 什么叫偏心受压构件的界限破坏？常用钢筋是否都有明显的屈服极限？设计时它们取什么强度作为设计的依据？为什么？

常用钢筋都有明显的屈服极限。设计时取它们的屈服强度fy作为设计的依据。因为钢筋达到fy后进入屈服阶段，应力不加大而应变大大增加，当进入强化阶段时应变已远远超出允许范围。所以钢筋的受拉设计强度以fy为依据。强化阶段超过fy的强度只作为安全储备，设计时不予考虑。

★什么是连续梁的内力包络图？

将恒载在各截面上产生的内力叠加上各相应截面最不利活荷载所产生的内力，便得出各截面的弯矩图和剪力图，最后将各种活荷载不利布置的弯矩图与剪力图分别叠画在同一张坐标图上，则这一叠加图的最外轮廓线就代表了任意截面在任意活荷载布置下可能出现的最大内力。最外轮扩所围的内力图称为内力包络图。作包络图的目的，是用来进行界面选择及钢筋布置。弯矩包络图用来计算和配置梁的各种截面的纵向钢筋；剪力包络图则用来计算和配置箍筋及弯起钢筋。

★什么叫塑性铰？钢筋混凝土中的塑性铰与力学中的理想铰有何异同？ 当钢筋混凝土梁某一截面的内力达到其极限承载力Mu时，只要截面中配筋率不太高，钢筋不采用高强钢筋，则截面中的受拉钢筋将首先屈服，截面开始进入屈服阶段，梁就会围绕该截面发生相对转动，好像出现了一个铰一样，称为塑性铰。

塑性铰与理想铰的区别：①理想铰不能传递弯矩，塑性铰能承受相当于该截面极限承载力Mu的弯矩；

②理想铰在两个方向都可产生自由转动，而塑性铰是单向铰，只能沿弯矩Mu作用方向作有限的转动；

③理想铰集中于一点，塑性铰是一个塑性铰区。

★什么是预应力混凝土结构？为什么要对构件施加预应力？为什么预应力混凝土结构必须采用高强度钢筋及高强度等级混凝土？预应力混凝土结构是在外荷载作用之前，先对混凝土预加压力，造成人为的应力状态。它所产生的预压应力能抵消外荷载所引起的部分或全部拉应力，达到能使裂缝推迟出现或根本不发生的要求。混凝土预压应力构件在制作过程中会出现预应力的损失，如果不采用高强度钢筋，就无法克服由于各种因素造成的预应力损失，也就不能有效地建立预应力。同时，只有高强度混凝土才能有效地承受预压应力并减小构件截面尺寸和减轻自重。特别是先张法构件，粘结强度一半是随混凝土强度等级的增加而增加。

★在普通钢筋混凝土结构中，采用高强度钢筋是否合理？为什么？

不合理。强度太高，在正常使用时受拉钢筋应力太大，造成裂缝开展过宽；用作受压钢筋则破坏时混凝土最大压应变只能达到0.002，超过此值混凝土已压坏了，因此钢筋最大压应力只能达到0.002Es，约为400N/mm²。若钢筋的屈服强度超过400N/mm²，在受压时就不能充分发挥作用。★

影响钢筋混凝土梁斜截面受剪承载力的因素：有很多，主要有剪跨比、混凝土强度、纵筋配筋率及其强度、腹筋配筋率及其强度、界面形状及尺寸、加载方式（直接、间接）和结构类型（简支梁、连续梁）等。

★ 影响梁斜截面承载力的因素有哪些？①剪跨比：剪跨比是集中荷载作用下影响梁斜截面承载力的主要因素，随着剪跨比的增加，斜截面受剪承载力降低。②混凝土强度等级：从斜截面破坏的几种主要形态可知，斜拉破坏主要取决于混凝土的抗拉强度，剪压破坏和斜压破坏与混凝土的抗压强度有关，因此，在剪跨比和其他条件相同时，斜截面受剪承载力随混凝土强度的提高而增大，试验表明二者大致呈线性关系。③腹筋数量及其强度：试验表明，在配箍量适当的情况下，梁的受剪承载力随腹筋数量增多、腹筋强度的提高而有较大幅度的增长。④纵筋配筋率：在其他条件相同时，纵向钢筋配筋率越大，斜截面承载力也越大，试验表明，二者大致呈线性关系。

★ 什么是先张法和后张法预应力混凝土？它们的主要区别是什么？其特点及适用的范围如何？ 先张法：在专门的台座或钢模上张拉钢筋，张拉后用夹具临时将钢筋固定在台座或是钢模的传力架上，然后在张拉好的钢筋周边浇捣混凝土，待混凝土养护结硬到达一定强度后，从台座或是钢模上剪断或放松钢筋。后张法：先浇捣好混凝土，并在预应力钢筋的设计位置上预留出孔道，等混凝土的强度达到一定程度后，将钢筋贯穿孔道并张拉钢筋使得构件被压缩。区别：张拉完毕后用锚具将钢筋锚固在构件的两端，然后在孔道内进行灌浆密封钢筋。先张法构件的预应力是靠钢筋与混凝土的粘结力传递；后张法构件的预应力是靠构件两端的锚具传递的。先张法需要专门的张拉台座或是钢模机组，能高效大规模批量生产中小型构件；后张法不需要专门的台座，能现场制作，多为大型构件。

★哪些原因会引起预应力损失？损失：①张拉端锚具变形和钢筋内缩引起的预应力损失；②预应力钢筋与孔道之间的摩擦引起的损失；③预应力钢筋与台座之间的温差引起的损

6螺旋式预应力失；④预应力钢筋应力松弛引起的损失；⑤混凝土收缩和徐变引起的损失；○钢丝挤压混凝土引起的损失。

正截面受弯承载力计算时有哪几项基本假定？①平面假定②不考虑受拉区混凝土的工作

③受压区混凝土的应力应变关系采用理想化的应力应变曲线

④有明显屈服点的钢筋其应力应变关系可以简化为理想的弹性曲线。

★腹筋的作用：①与斜裂缝相交的腹筋本身就能承担很大一部分剪力。②腹筋能阻止斜裂缝开展过宽，延缓斜裂缝向上伸展，保留了更大的混凝土余留截面，从而提高了混凝土的受剪承载力Vc。③腹筋能有效地减少斜裂缝的开展宽度，提高了斜裂缝上的骨料咬合力Va。④箍筋可限制纵向钢筋的竖向位移，有效地阻止了混凝土沿纵筋的撕裂，从而提高了纵筋的销栓力Vd。

钢筋混凝土结构对所用的钢筋有哪些要求？为什么？

①强度要高，但不宜太高。因为强度高，才能节省钢筋，降低造价。但如果强度太高，用作受拉钢筋时，在正常使用时钢筋应力太大，造成裂缝开展过宽；用作受压钢筋则破坏时混凝土最大压应变只能达到0.002，超过此值混凝土已压坏了，所以钢筋最大压应变只能达到0.002，钢筋应力不超过0.002Es，约为400N/mm²。若钢筋的屈服强度超过400N/mm²，在受压时就不能充分发挥作用。②有良好的塑性。钢筋塑性（伸长率和冷弯性能）好，破坏前就有足够变形。能提高结构的延性，使结构具有良好的抗震性能。③有良好的可焊性。这是钢筋电焊接长所必需的。④与混凝土有良好的粘结性能。这是能与混凝土共同工作的前提。

什么叫做荷载设计值？它与荷载标准值有什么关系？荷载设计值是在承载能力极限状态计算时表示荷载大小的值，它是由荷载标准值乘以荷载分项系数后得出的，用来考虑实际荷载超过预定的荷载标准值的可能性。

什么叫做材料强度设计值？它与材料强度标准值有什么关系？ 材料强度设计值是在承载能力极限状态计算时表示材料强度大小的值，它是由材料强度标准值除以材料分项系数后得出的，用来考虑材料实际强度低于其标准值的可能性。

钢筋混凝土梁、板主要的截面形式有哪几种？何谓单筋截面和双筋截面受弯构件？

梁的截面最常用的是矩形和T形截面。在装配式构件中，为了减轻自重及增大截面惯性矩，也常采用I形、冂形、箱形及空心形等截面。板的截面一般是实心矩形，也有采用空心的。

仅在受拉区配置纵向受力钢筋的截面称为单筋截面受弯构件；受拉区和受压区都配置纵向受力钢筋的截面称为双筋截面受弯构件。

当受弯构件的其他条件相同时，正截面的破坏特征随配筋量多少而变化的规律是什么？

①配筋量太少时，破坏弯矩接近于开裂弯矩，其大小取决于混凝土的抗拉强度及截面尺寸大小；②配筋量过多时，钢筋不能充分发挥作用，构件的破坏弯矩取决于混凝土的抗压强度及截面尺寸大小。3合理的配筋量应在这两个限度之间，避免发生超筋或少筋破坏。

绘出双筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算应力图，根据其计算应力图推出基本公式，并指出公式的适用范围（条件）及其作用是什么。

根据内力平衡条件，可列出基本设计公式：KM≤Mu=fcbx(h0-x/2)+fy’As’(h0-a’)

fcbx=fyAs-fy’As’

以上两个公式的适用条件为： x≤α1ξbҺ0 及x≥2a’

第一个条件的目的是避免发生超筋情况。第二个条件的意义是保证受压钢筋应力能够达到抗压强度。因为受压钢筋如太靠近中和轴，将得不到足够的变形，应力无法达到抗压强度设计值，基本设计公式便不能成立。

如何复核双筋截面的正截面受弯承载力？ 步骤：①计算相对受压区高度ξ，并检查是否满足适用条件式ξ≤α1ξb，如不满足，则取ξ=α1ξb，再带入公式αsb=α1ξb(1-0.5α1ξb),计算出αsb，再由公式Mu=fcαsbbh0²+fy’As’(h0-a’)，计算Mu。②如果满足ξ≤α1ξb，则计算x=ξh0，并检查是否满足条件式x≥2a’。如不满足，则应由x<2a’时的公式Mu=fyAs(h0-a’)计算正截面受弯承载力Mu。③如满足条件式x≥2a’，则由ξ计算αs，αs=ξ（1-0.5ξ）。④再由公式Mu=αsfcbh0²+fy’As’(h0-a’)计算正截面受弯承载力Mu。⑤当已知弯矩设计值M时，则应满足M≤Mu/K。

钢筋混凝土梁中为什么会出现斜裂缝？它将沿着怎样的途径发展？ 钢筋混凝土梁在弯矩M和剪力V共同作用的区段，存在着由M产生的法向应力σ和由V产生的剪应力τ，二者组合成主应力。当主拉应力σtp超过了混凝土的抗拉强度ft时，将出现与σtp方向垂直的斜向裂缝，斜裂缝将沿着主压应力的轨迹发展，下边与梁受拉边垂直，上端进入受压区。

为什么梁内配置腹筋可大大加强斜截面受剪承载力？①腹筋直接承担了斜截面上的一部分剪力。②腹筋能阻止斜裂缝开展过宽，延缓斜裂缝向上伸展，保留了更大的混凝土余留截面，从而提高了混凝土的受剪承载力Vc。③腹筋的存在延缓了斜裂缝的开展，提高了骨料咬合力。④箍筋控制了沿纵筋的劈裂裂缝的发展，使销栓力有所提高。

对截面尺寸、配筋（As及As’）及材料强度均给定的非对称配筋矩形截面偏心受压构件，当已知e0需验算截面受压承载力时，为什么不能用ηe0大于还是小于0.3h0来判别大小偏心受压情况？ 0.3h0是根据最小配筋率给出的最小界限偏心距的平均值。当截面配筋面积（As及As’）给定时，其界限偏心距e0b为定值，一般情况下均大于0.3h0。即便εe0>0.3h0，但仍有可能εe0

抗扭纵筋和抗扭箍筋是否需要同时配置？它们对于构件的承载力和开裂扭矩有何影响？必须同时配置。它们对构件开裂扭矩几乎没有影响，但对于构件受扭承载力有重要影响，合理配置的抗扭纵筋与箍筋能大幅度提高构件的受扭承载力。

钢筋混凝土受弯构件中，界面抵抗矩的塑性系数γm反映了混凝土的什么性质？主要于哪些因素有关？它与轴心拉力、偏心拉力和偏心受压的塑性系数γ轴拉、γ偏拉、γ偏压的大小

塑性系数γm是受弯构件即将开裂前将受拉区的实际应力图形折算为直线分布的应力图形时，受拉边缘应力与混凝土抗拉强度的比值，其反应混凝土在开裂前受拉区的塑性性质。γm主要与截面形状有关，也与截面高度h的大小有关。

轴心受拉构件因全截面均匀受拉，所以应变梯度为零，没有塑化效果，所以其γ轴拉=1.0。偏心受压构件受压区的应变梯度最大，塑化效果最充分，所以其γ偏压最大。因此，他们之间的排列为：γ轴拉＜γ偏拉＜γm＜γ偏压。什么叫塑性内力重分布？塑性铰与内力重分布有何关系？

钢筋混凝土连续梁板是超静定结构，在其加载的全过程中，由于材料的非弹性性质的发展，各截面间内力的分布规律会发生变化，这种情况称为内力重分布。钢筋混凝土超静定结构中，每形成一个塑性铰，就相当于减少一次超静定次数，内力发生一次较大的重分布。塑性铰的形成会改变结构的传力性能，所以超静定结构的内利分布很大程度上来自于塑性铰形成到结构破坏这个阶段。预应力混凝土结构的主要优缺点是什么？

合理有效地利用高强度钢材和混凝土，从而大大节约钢材，减轻结构自重。它比钢筋混凝土结构一般可节约钢材30%~50%，减轻结构自重达30%左右，特别在大跨度承重结构中更为经济。

受压和受拉构件大小偏心判别标准各是什么？

大小偏拉构件是以轴向拉力N的作用点在纵向钢筋之外或在纵向钢筋之间作为判别的界限的：当N作用在纵向钢筋的外侧，为大偏心受拉；当N在纵向钢筋之间，为小偏心受拉。

大小偏压构件的判别条件有两种： ①通过相对受压区高度ξ与相对界限受压区计算高度ξb的比较：当ξ<=ξb时，为受拉钢筋达到屈服的大偏心受压情况；当ξ>ξb时为受拉钢筋为达到屈服的小偏心受压情况。

②实际设计时常根据偏心距的大小来加以判定：当εe0>0.3h0时，在正常配筋范围内一般均属于大偏心受压破坏；当εe0<=0.3h0时，在正常配筋范围内一般均属于小偏心受压破坏

单筋受弯正截面界限破坏的含义是什么？

在受拉钢筋的应力达到屈服强度的同时，受压区混凝土边缘的压应变恰好达到极限压应变而破坏，即为界限破坏。

简述抵抗弯矩图及纵横坐标含义

所谓抵抗弯矩图，就是构件各截面实际能够抵抗的弯矩图形。

图形上的各纵坐标就是各截面实际能够抵抗的弯矩值，它可根据截面实有的纵筋截面面积求得；横坐标表示构件轴向尺寸长度。

正常使用极限状态验算内容包括哪些？其分项系数如何取值？

(1)验算内容抗裂验算、裂缝开展宽度验算和变形验算。

(2)5个分项系数均取1。为什么梁一般在跨中产生垂直裂缝而在支座附近产生斜裂缝？

什么情况受弯构件正截面强度计算应设计成双筋截面梁？采用双筋截面梁是否经济？ 钢筋和混凝土共同工作的原因有哪些？钢筋混凝土结构对有明显屈服点的钢筋有哪些质量要求？

简述钢筋混凝土梁斜截面的主要破坏形态以及影响截面承载力的主要因素。

何谓混凝土的徐变？影响徐变的因素有哪些？ 徐变与塑变的区别?

混凝土在一定的应力水平（如50%～70%的极限强度）下，保持荷载不变，随着时间的延续而增加的变形称为徐变。

水工建筑混凝土结构的施工技术 篇3

摘要：我国水利建设事业是在不断进步的，水工建筑物的重要作用在社会建设中得到了充分的发挥。目前我国正在大力建设水利工程，且大多数工程的开发采用的是钢筋混凝土结构。可以说，混凝土的质量直接影响着整个工程的质量，是保证工程使用寿命和正常运行的关键所在。本文分析了水利建筑混凝土结构施工中存在的问题及问题原因所在，着重探讨混凝土结构施工的质量控制问题。

关键词：水工建筑；混凝土结构；施工

水是生命的源泉，修建水利工程是为了调节和分配自然水，除害兴利。所以水利工程是我国着重开发和建设的工程。目前，我国大多数水工建筑使用的是混凝土结构形式。而当下混凝土结构在工程建设中存在着施工管理不当、原材料质量不高等问题，影响水利工程的质量，给企业用水、居民饮水带来一定的影响。因此，要加强在水工建筑混凝土结构施工的管理，促进用水安全，利国利民。

一、水工建筑混凝土结构常出现的问题

混凝土结构出现裂缝的情况是一个相当常见的问题，大量的施工实践以及对混凝土的科学研究证明结构出现裂缝是不可避免的材料特性。

（一）混凝土结构的裂缝

依据混凝土裂缝出现的原因可以将其分为结构性的裂缝及非结构性裂缝两个大类。产生结构性裂缝的原因是负荷超载所引起的，混凝土的承载能力与裂缝的产生是相互对应的，是其承载能力不足所导致的结果，其产生的裂缝形式也是多种多样的，具体的形式有以下几种：

1、设计原因所导致的裂缝。因为钢筋锚固的长度没有达到相应的要求从而产生裂缝；设计阶段的设计要求同实际的受力情况存在偏差，从而导致受力不符出现裂缝；计算理论的选择失误，结构的构造存在问题引起的裂缝；构件刚度没有达到相应的要求，造成了结构开裂；平板结构中的构造与实际情况不匹配导致板面开裂；在模型计算选择阶段，没有做到充分考虑应力，单纯的考虑应力，忽略部分的应力造成裂缝出现；设计阶段施工技艺考虑不全面；预制构件的连接部分出现裂缝。

2、施工原因导致的裂缝。施工阶段，钢筋位置摆放存在偏差，在结构中导致裂缝的出现；模板的支护不得当；使用的原材料没有达到相应的标准或是设计的要求；构件没有达到有关的强度要求，使其无法承载相应的负荷；施工质量不达标，进而引起裂缝。

3、使用原因导致的裂缝。建筑使用条件所引起；火灾或是自然灾害引起的结构开裂。

（二）混凝土的外观质量问题

1、混凝土表面露筋。在注砼的时候，钢筋的保护层垫块出现移动或是垫块数量太少甚至是漏放，造成钢筋下沉或是外移至模板面外露；保护层混凝土漏振或是砼保护层过小，或是踏踩钢筋，使钢筋发生位移；木质模板没有进行浇水湿润，或是脱模过早，在拆除模板时掉角，造成钢筋外露。

2、蜂窝麻面。混凝土的下料不均，单次下料太多或是太少，没有设置串筒，导致石子集中，出现了离析的情况；振捣不够密实；未进行分段分层的下料，振捣不够全面，或是未及时的进行振捣就下料，因为漏振导致蜂窝；模板的缝隙过大，在振捣的过程中水泥浆大量的流失；结构构件的截面过小，钢筋相对较密。

二、混凝土结构施工的质量控制

（一）结构裂缝问题在施工中避免的方法。為了防止开裂问题的出现需要对混凝土的温度控制及改善约束两个方面进行：

1、混凝土的拌制工序需要按照严格的比例进行投料，各种外加剂及减水剂称重之后要进行封袋工作。若遇到雨天或是施工现场的含水量出现明显的变化时，需要进行多次的混合料含水情况的检测，并根据实际情况作出相应的调整。进行现场混凝土的拌制时，一般情况会将称重后的原材料汇聚在料斗之中进行搅拌。混凝土用料的准确性可以保证混凝土的质量，是重要的环节之一，需要下料这一工序进行严格的监控。混凝土搅拌好之后运输的时间需要控制在混凝土初凝的实际之内，并且预留好浇筑的时间。在热天进行浇筑时要降低浇筑的厚度，有利于表层散热。

2、在混凝土实行振捣的过程之中，合理的进行分缝分块，避免基础过大产生起伏。需要及时对集料振捣的深度进行监控，重点检查的项目还包括检查集料底部是够出现夹层等。水利工程混凝土施工要求振捣密实，不可出现漏振或是多振的情况，特别是要避免内模漏振及模板跑浆的情况，浇筑振捣工序完成之后需要及时覆盖，避免水分的蒸发。需要在混凝土养护至一定的强度后方可将模板拆除。

3、合理的安排施工的时间及工序，防止出现高差过高或是侧面的长期暴露。养护工作是水利工程混凝土施工中用时最长的一道工艺，实际的养护用时同浇筑混凝土结构的自然条件及水泥品种有着联系。一般情况下，混凝土的养护工作需要在混凝土浇筑完毕之后的12小时到24时进行，并且根据实际的养护情况持续3至4周左右。绝大部分的水工混凝土结构养护都是通过洒水的方式进行自然的养护。

（二）在施工过程中对混凝土外观存在的质量问题进行有效的避免，具体方法如下：

1、针对钢筋外露的情况按照钢筋保护层的需求安放垫块，并且保证其固定的牢固性，在完成模板的闭合后对钢筋是否出现移位进行检查，如果出现移位的问题进行及时的调整；在浇筑砼时，需要对钢筋的位置及保护层的实际厚度进行检查，保证其匹配，打灰之前，应当将木质模板充分的湿润，并且认真的缝隙填补好；在打灰时，钢筋的施工人员需要进行严格的检查，如果存在偏差进行及时的修改；在混凝土的振捣阶段严禁撞击钢筋的情况出现，尤其是的钢筋密度较高的地方，可以直接使用直径偏小或是带刀片的振捣棒实现振捣工作，保护层处砼要实行细致的振捣，防止踏踩钢筋，如果有踩踏或是脱扣等情况，需要进行及时的纠正；拆除模板的时间需要根据实际的情况而定，避免出现过早拆模的情况。

2、针对蜂窝麻面的问题需要严格的进行混凝土的配比，保证配比的合理性，并且保证材料的计量准确；在混凝土下料是若大于2厘米，建议使用串筒或者是溜槽；在浇筑的时候要实行分层下料，并且进程分层的振捣固定，避免漏振的情况发生。

结束语

水利工程建设任务重、周期长、难度大，在工程建设中存在着一定的问题，混凝土结构问题尤其突出。由于大多数水利工程建设都采用混凝土结构，所以这是一个普遍存在的问题。因此，要高度重视水利建筑混凝土结构的施工质量，严格把关每一个环节，各部门通力合作，加强对混凝土结构施工质量控制，减少安全隐患，保证供水质量，促进社会和谐发展。

参考文献：

[1]许伟幸，吴联袍.现代水工建筑混凝土结构施工要点[J].黑龙江水利科技，2013（3）

[2]田恒仓.水工建筑混凝土施工的质量控制措施[J].甘肃科技，2012（21）

对水工混凝土结构的浅析 篇4

国外混凝土坝研究主要进展:由于综合国力和整体科技水平上的差距, 从国际上看, 欧美、日本各国的水利水电开发程度在世纪已经达到很高的水平, 在高坝设计与施工方面曾取得很大的进展。当前, 在发达国家, 高坝大库的兴建已不多见, 混凝土坝已不再是他们的重点研究方向。然而, 拱坝、重力坝、碾压混凝土坝这几种高混凝土坝常用坝型以及胶凝砾石坝都是我国从国外引进的。涉及固体力学、混凝土力学、岩石力学、土力学的动静力本构关系和数值计算方法的原创性成果大多源于欧美国家。美国、瑞士和日本等国家近年来开展了对大坝抗震安全评价的研究。

目前, 发展中国家的坝工建设正方兴未艾, 这些国家所取得的成就和经验教训值得我国重视, 国际上已提出了碾压混凝土坝可以建到任何高度的设想, 巴基斯坦待建的Basha坝向300m级特高碾压混凝土坝提出的挑战也值得我国关注。

2 混凝土坝产生裂缝的危害

2.1 裂缝影响结构的整体性。当结构出现贯穿

性裂缝以后, 要恢复结构的整体性是很困难的。裂缝开展得很宽将预示着结构临近破坏, 并且可能伴随着混凝土剥落。剪切裂缝多产生于靠近支座或大的集中荷载附近, 早期的温度裂缝直接影响到钢筋混凝土构件的完整性。当裂缝影响了剪应力的传递时它会影响到结构的安全。大多数裂缝并不会危及结构的安全, 但随着时间的推移它们可能发展, 并引起严重的后果。

2.2 裂缝导致结构使用功能上不正常。对堆石

坝混凝土面板而言, 由外部环境产生的早期温度裂缝往往贯穿整个截面厚度, 这样会引起渗漏。对挡水建筑物来说, 裂缝渗漏水会严重影响建筑物的使用功能, 即使水量的损失本身并不严重, 但裂缝的存在往往会限制蓄水位。

2.3 裂缝会影响结构的耐久性。所有现行的标

准和规范都把限制裂缝的宽度作为一项耐久性指标。横向裂缝通常是指垂直于受拉钢筋方向的裂缝一般由外荷载引起。为了结构耐久性的要求和结构的美观, 规范中对裂缝宽度均作了限制。在较宽的裂缝处, 如果有水和氧气侵入, 钢筋首先发生个别点的侵蚀, 继而逐渐形成“环蚀”;同时向缝两侧扩展, 形成锈蚀面。这种钢筋局部断面削弱发展比普通性锈蚀要快, 特别是预应力混凝土结构, 局部锈蚀具有很高的危害性。因为单根钢丝断面小, 高应力及高强钢材的变形性能较差, 很可能发生突然断裂。因钢筋全面锈蚀引起混凝土结构的顺筋向开裂对结构的危害性更大, 是目前影响结构耐久性的主要危险, 具有一定厚度且密实的保护层, 对防止混凝土顺筋向开裂至关重要。钢筋表面生锈时, 其体积要膨胀, 在膨胀压力作用下混凝土保护层会因挤压而剥落, 如果没有了保护层, 钢筋更容易锈蚀, 这对耐久性很不利的。

3 混凝土坝温控防裂办法

混凝土坝的开裂是非常普遍的现象, 一直以来有“无坝不裂”的说法。造成这种说法的根本原因之一, 是人们只重视早期表面保护而忽视后期表面保护。近年来, 我国学者全面总结了混凝土坝的设计、施工和科研的经验和成果, 提出了“全面温控, 长期保温, 结束无坝不裂的历史”的构想, 反映了我国在混凝土坝防裂限裂的应用基础理论研究和工程技术上的长足进步。

3.1 从20世纪50年代我国的学者和水利工作

者开始对混凝土坝温控防裂进行研究, 全面系统地开拓和发展了现代水工混凝土建筑物施工温控理论方法和技术。近期鉴定通过的混凝土高坝施工温度控制决策支持系统, 集中体现了我国在混凝土坝温控防裂仿真计算的理论、方法、软件方面的世界领先水平以及水工结构与现代计算机技术的高层次的交叉与融合。该系统实用性强, 可根据混凝土高坝实际施工进度、浇筑工艺和温控措施及接缝灌浆等真实情况, 利用实际数据进行实时仿真分析及时反映全坝实际温度场和应力场状况, 预测未来温度与应力的变化, 掌握其变化规律, 为现场施工温控决策提供技术支持可在同一可视化仿真分析平台上对现场的混凝土热学参数、各项温控指标和措施进行反演分析计算同时也可应用于混凝土高坝的设计和运行管理。

3.2 我国近几十年来减水剂和粉煤灰的应用使

得坝工混凝土的绝热温升已有所降低采用氧化镁含量为3.5%~5%中热硅酸盐水泥, 使混凝土自生体积变形为膨胀变形, 以补偿温降收缩变形, 提高了混凝土抗裂性混凝土掺钢纤维与面板堆石坝混凝土面板混凝土掺合成纤维, 均提高混凝土抗裂性提出考虑因素全面、物理意义明确的水工混凝土材料抗裂指数计算公式采用自动化拌和楼和大型平仓振捣机混凝土施工质量亦有较大改进预冷骨料、水管冷却等技术已趋成熟, 基础温差的控制基本符合设计要求, 防止了基础贯穿裂缝发生。

3.3 温控防裂上的一个新措施是在混凝土大坝

表面采用外贴保温板和喷涂泡沫保温材料的方法进行坝面的保温, 已用于三峡的三期工程、汾河二库、石门子和龙首碾压混凝土拱坝等工程。三峡三期工程在上下游表面采取3~5m厚聚苯乙烯板长期保护, 并实行了全面严格的温度控制, 浇筑了500万立方米混凝土, 未发现裂缝。研究成果和工程实践表明了永久保温措施在运行期的重要作用其绝非仅在施工期才需要。永久保温板和保温防渗板已有研制。另外一个新的混凝土防裂措施是利用微膨胀混凝土的膨胀特性抵消混凝土温度收缩带来的拉应力, 起到防止混凝土开裂的效果, 减少温控措施, 从而加快了施工速度。

3.4 研究表明拱坝设计中采用的设计荷载、计

算条件、基岩地质构造及材料特性与实际情况存在差别, 抗裂安全系数取值偏低, 对碾压混凝土温控的认识有偏差, 这些是混凝土拱坝竣工后出现各种事故的根本原因。在结构和温控设计中使用有限元仿真分析使计算结果尽可能接近真实状态, 在做好基础温差等常规温度控制的基础上, 重视运行期保温对上下游坝面依工程的重要性和坝型及部位的不同进行分区保温, 施工区可选择长期或短期保温, 运行期可选择永久保温或永久保温防掺, 有望使混凝土拱坝不再开裂。

4 混凝土坝防裂科学建议

4.1 加强水工混凝土结构与材料学科的自主性

创新性的基础理论研究。在混凝土材料破坏机理和本构关系的研究中, 注重试验基础, 在计算方法的研究中注重有利于方法向软件化的发展。

4.2 抓住多个世界级混凝土大坝在我国兴建的

机遇, 针对工程关键技术问题, 加大具有自主知识实用型应用技术的研发。

4.3 对特高坝建设经验不多, 现有规范和标准不

能完全满足近期发展的需要, 有必要针对特高坝的建设审核其适用性。

4.4 在高层次上实现水工结构和混凝土材料学

科与其他学科的交叉、融合, 在有选择地合理引进现代计算机网络、先进的勘测、试验和监测技术的同时, 鼓励自主研发, 逐步实现水工结构和建设管理相结合的智能化、可视化和网络信息化, 具备超大型科学计算的能力。

4.5 结合国家主管部门和建设单位的需求和经

验, 充分调动科研院所的应用创新和高等院校在基础理论研究上的各自优势, 针对具体工程加速科研步伐, 实现学科在整体上达到世界先进水平的目标。

4.6 开发新品种混凝土掺和料, 并开展多元掺

和料混凝土试验研究研发新品种多功能复合外加剂, 并加强外加剂分子设计理论及应用技术研究。

4.7 加强混凝土耐久性微观机理与量化研究,

开展多因素复杂环境侵蚀条件下混凝土抗侵蚀仿真研究混凝土老化状态诊断技术、混凝土耐久性定量评估方法与结构寿命的预报研究, 以及混凝土耐久性专家系统的研究。

4.8 开展聚梭酸高效减水剂、减缩剂、轻烧氧化

镁膨胀剂复合掺混凝土抗裂性试验研究进一步开展掺钢纤维与合成纤维混凝土抗裂性能试验研究。开展病坝、老混凝土坝安全评估、检测技术、评判准则、补强加固技术等研究与应用。进一步开展高抗冲磨材料、水下修补材料与结构补强加固材料的研发与应用。加强水工混凝土建筑物用高分子材料研发与应用工作。加快研究成果纳人规范及推广应用的进程。

责任编辑:温雪梅

摘要：近年来, 我国筑坝水平有突飞猛进的提高, 很多水工建筑物的规模已跃居世界第一位, 一些被世界坝工权威、专家定为“难以克服”的技术难题也已被相继征服, 我国已成为世界坝工建设的中心。在水工混凝土结构中, 无论是施工期或是运行期, 都会发现结构存在或多或少的宽窄不一的各种裂缝。至于裂缝的危害及其后果, 主要是引起渗漏和钢筋锈蚀, 以及影响结构的整体性和耐久性。因此, 一旦结构出现危害性的裂缝 (通常指贯穿性裂缝) 后, 必须进行修补以防渗漏。然而, 当结构出现贯穿性裂缝后, 靠修补是很难恢复结构整体性的, 只是不得已而采取的补救措施。所以, 在设计或施工阶段就应该着手安排在原受力结构表面设置一层柔性防渗防护层, 使之成为受力结构和防渗结构相结合的新型结构, 实现水工混凝土结构裂缝的危害得以控制。

水工结构专题课程总结 篇5

邵朋昊2008150106

水工结构专题是基于水工建筑物的深化。虽然我们之前没有对水工建筑物进行系统的学习，但是两年水利知识的耳濡目染，使我们对水工建筑物有一定的感性认识。再经过本学期水工结构专题的学习，使原先的感性认识里带有了一些理性认识。现在回想起来整个课程，还是可以发现自己学到了不少知识，可能不精，但终究有用。在这篇文章中，我将对自己学到的知识做个总结。

整个课程分为6个章节，分别讲解了我国的水资源水能源概况及利用情况、三种坝型、边坡设计和监测设计。整个课程其实也是一个坝从设计到施工再到监测管理的过程。以下是我对这个过程的理解和相关知识点的总结。

1.坝址及坝型的选择

建坝主要用于防洪发电，因而需要坝具有很高的滞洪蓄洪能力。因此，坝址通常选在狭窄河谷，使坝具有较大的库容、较长的库区，也可以减少工程量。但是，为了布置河床式溢洪道、坝后式水电厂房和通航船闸，有时也选择在比较宽的河谷建坝，如三峡大坝。

有三种坝型：重力坝、拱坝、土石坝，根据其剖面形状或内部构造的不同又可以细分。坝型依靠坝址的地理特点(岩层)选择。

① 重力坝由于坝体重量大，水平水压力大，一般应修建在坚硬完整、抗渗性能好、无难于处理的断层的基岩上。

② 拱坝由于其特殊的受力原理，要求坝址处的河谷狭窄、河谷左右两岸大致对称、河谷平面形状向下游收缩，同时要求坝肩岩体完整坚硬，没有大的断裂构造和软弱夹层，耐风化、渗透性小。

③ 土石坝一般是就地取材。高山峡谷覆盖层很厚时，宜修建土石坝。我国土石坝占所有已建坝总数的90%。

2.坝的设计

坝型确定后，需要进行坝的设计。坝的设计原则就是安全经济、施工方便。坝的设计最终要获得坝的具体尺寸，设计内容中应力计算、地基处理设计、稳定计算、监测设计尤为重要。

① 重力坝的应力分析。重力坝主要受到以下荷载。坝体及坝上永久设备的自重；上、下游坝面上的静水压力；扬压力;溢流坝反弧段上的动水压力;冰压力；浪压力；泥沙压力；地震荷载，包括地震惯性力、地震动水压力和地震动土压力；由于建筑材料的体积变形（由温度和干湿所引起的伸缩变形）受到约束所引起的荷载；其他荷载，包括风压力、雪压力、船舶的缆绳拉力和靠船撞击力、运输车辆、货物、起重机和人群等的临时荷载以及爆炸引起的气浪力等。

② 拱坝的地基处理，主要步骤如下。坝基开挖；固结灌浆、接触灌浆、防渗帷幕灌浆；坝基排水；断层破碎带和软弱夹层的处理；预应力锚固地基；岩溶处理。

③ 土石坝的防渗设计。主要是一些防渗体的应用，如土质心墙、土质斜墙、斜心墙、粘土铺盖、沥青混凝土或钢筋混凝土防渗体。

3.施工

边坡设计是施工过程中的一个重要环节。

① 重力坝坝体材料分析。由于各部分工作条件不同，对材料性能指标的要求也不同。为了节约和合理使用水泥，通常需要对坝体材料分区：

1区：上下游水位以上坝体表层混凝土，以抗冻性能控制。

2区：上下游水位变化区的坝体表层混凝土，以抗冻性能控制。

3区：上、下游最低水位以下坝体表层混凝土，以抗渗性能控制。

4区：坝基部位混凝土，以强度性能控制。

5区：坝体内部混凝土，以强度性能控制。

6区：有抗冲刷要求部位的混凝土（例如溢流面，泄水孔，导墙和闸墩等），以抗冲刷性能控制。

② 治坡先治水。边坡的渗流问题。地表排水：截水沟、坡面防渗、排水沟；地下排水：排水平洞、排水钻孔。数学模型：等效连续介质模型；裂隙网络模型；裂隙孔隙介质模型。

4.监测

监测是通过仪器监测或巡视检查对建筑物（如大坝、溢洪道、水闸、隧洞、地下洞室、电站建筑物、渡槽、桥梁等）主体结构、地基基础、两岸边坡、相关设施以及周围环境所作的测量及观察。

① 监测的作用

⑴ 监视工程安全可以及时获取第一手资料，评价水工建筑物的安全状况，实现对工程的在线、实时安全监控，为实施安全预警和制定应急预案提供基础。

⑵ 服务工程效益可以及时了解和掌握水工建筑物的工作性态，发现工程的异常迹象，制定工程的控制运行计划和维护改造措施，为充分发挥工程经济效益提供技术服务和安全保障。

⑶ 检验设计、指导施工、研究机理可以认识监测效应量的变化规律，对基本理论、设计方法、计算参数等作出验证，对施工措施、材料性能、工程质量等作出验证，对破坏机理进行探索。

② 监测项目

⑴ 仪器监测是指在水工建筑物表面安装或内部埋设相关的监测设备或仪器，以获取监测数据。

⑵ 巡视检查是指通过目视或利用简单的仪器或工具，对水工建筑物进行的大范围检查。巡视检查分为日常巡视检查、巡视检查和特别巡视检查三类。

③ 监测技术

⑴ 变形监测。主要包括水平位移监测、垂直位移监测、接缝开合度监测、基岩变形监测、土体固结监测等。

⑵ 渗流监测。主要包括渗透压力监测和渗流量监测。

⑶ 应力监测。是对温度监测、应力应变监测、压应力监测、土压力监测、钢筋应力监测、荷载监测等与应力有关的监测项目的统称。

水工混凝土防裂研究 篇6

关键词 水工混凝土；原因；对策

中图分类号 TU 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)021-0148-01

1 质量缺陷产生的原因

1.1 管理制度不健全

施工现场管理制度不健全、管理不善，未严格按施工组织设计、施工图、规范组织施工，施工准备不足，施工人员素质较低，事故方案不明确，未确定质量目标的控制和分解，或是在整个施工过程中制度执行不力。

1.2 模板原因

模板及其支架未具有足够的承载力、刚度和稳定性，造成模板变形，接缝漏浆。在浇筑混凝土前，浇水湿润不够或积水，模板清洁不够，模板内有杂物，未涂刷隔离剂。用作模板的地坪、胎模不平整，梁板起拱高度不够，预埋件、预留孔洞安装不牢固，模板拆除时间未把握好等。

1.3 混凝土

对水泥、碎石、砂、外加剂等原材料的品种、级别、规格把握不严，杂物过多，达不到质量要求。未及时测定水泥的实际活性，影响了混凝土配合比设计的正确性，或套用混凝土配合比选用不当，同时对外加剂掺量控制不准确等。未严格按配合比称料，任意增加用水量，任意提高混凝土坍落度，搅拌时颠倒加料顺序，搅拌时间过短、过长，造成搅拌不均匀和离析现象。施工振捣不实，发生离析、捣空现象，混凝土未能连续施工，振捣时间超过初凝时间；表面处理不当。未按规定的时间、方法对混凝土进行养护。放线误差过大，环境温度过低，混凝土受冻等。

2 水工混凝土裂缝的对策

对水工混凝土裂缝，可以根据其产生的成因的不同，认真分析，区别对待，科学防治。设计中应该明确混凝土施工温度控制的具体要求和混凝土养护的基本要求，控制外加剂的品种和掺量，确保混凝土收缩与膨胀相抵消；根据构造要求情况配置必要的钢筋限制裂缝的产生；按《规范》要求设置必要的变形缝。

2.1 混凝土配制拌和

配置大体积混凝土宜使用低水化热水泥，如硅酸盐水泥或普通硅酸水泥、矿渣水泥，此外可掺加膨胀剂、适量的粉煤灰等；还应分层、分块浇筑，以利于散热，减小约束。施工时要严格控制混凝土配合比，计量要准确，特别是水灰比应根据当地气温、混凝土部位不同，选定适宜值。骨料级配采用连续级配，控制含泥量和砂的细度模数符合规范

规定。

在保证混凝土具有良好工作性的情况下，应尽可能的降低混凝土的单位用水量，采用“三低（低砂率、低坍落度、低水胶比）二掺（掺高效减水剂和高性能引气剂）一高（高粉煤灰掺量）”的设计准则，生产出“高强、高韧性、中弹、低热和高极拉值”的抗裂混凝土。严格控制混凝土纯拌和时间。应在浇筑混凝土前根据拌和机容量、设计最大骨料粒径和坍落度要求，确定纯拌和时间。监理应加强检查，对混凝土拌和及配料不当，或因拌和时间过长而报废的混凝土应弃置至指定场地。并根据建筑物的性质、钢筋含量、混凝土运输、浇筑方法和气候条件，尽量采用小的坍落度。

2.2 混凝土的浇筑施工

浇筑混凝土时，应保证钢筋位置和保护层厚度正确，并加强检查。钢筋密集时，应选用适当粒径的石子，保证混凝土配合比准确和良好的和易性。浇筑高差超过2 m时，应用串筒或溜槽进行下料，以防离析。模板应充分湿润并认真堵好缝隙，正确掌握脱模时间，防止过早拆模，破坏棱角。混凝土处于不利环境时，钢筋表层涂刷防腐涂料。

混凝土振捣要密实，不能漏振、过振，拆模后要挂草帘或铺草浇水养护保湿，以确保混凝土内外温差小于25℃。夏季初凝15天，白天每隔2 h～3 h洒一次水；冬季，白天每隔4 h～5 h洒一次水，同时采取保温措施。恰当的养护不仅对防止早期表面裂缝很重要，其对混凝土后期强度的发展、混凝土的进一步成熟和耐久性等也同样重要。

2.3 施工缝的合理设置

认真按施工验收规范要求处理施工缝及变形缝表面，接缝处锯屑、泥土砖块等杂物应清理干净并洗净。接缝处浇筑前应先浇50 mm～100 mm厚原配合比无石子砂浆，以利结合良好，并加强接缝处混凝土的振捣密实。另外，当混凝土浇筑高差大于2 m时应设置串筒或溜槽；缝隙夹层不深时，可将松散混凝土凿去，洗刷干净后，用1:2 或1:2.5水泥砂浆填密实；缝隙夹层较深时，应清除松散部分和内部夹杂物，用压力水冲洗干净后支模，灌细石混凝土或将表面封闭后进行压浆处理。

2.4 裂缝的补救加强

对已经出现裂缝的水工混凝土，可以采取开槽、低压注浆法、表面覆盖法、结构加固、混凝土置换、电化学防护、仿生自愈合法等修补方法，进行适当修补，使其继续发挥效益。

3 水工建筑物裂缝处理方法

3.1 压力注浆法修补裂缝

它可分为机械动力法和低压注浆法。机械动力法: 利用压送设备（压力0.20 MPa～0.40 Mpa）将补缝浆液注入混凝土裂缝，以达到闭塞的目的，该方法属传统方法，其效果很好。低压注浆法：利用弹性补缝器将注缝胶注入，不用其他动力，操作十分方便，效果也很理想。

3.2 开槽填补法修补裂缝

沿混凝土裂缝开凿成槽，用聚合物水泥砂浆将其填补封闭的方法称为开槽填补法。适用于结构允许开槽而宽度较大但数量不多的裂缝。

3.3 涂抹封闭法修补裂缝

在混凝土表面涂刷防水涂膜以封闭细微裂缝的修补方法称为涂抹封闭法，适用于宽度小于0.20 mm 的细微裂缝的修补。在各工序施工中，要严格进行交接检查，主要是施工单位班组自检、互查。在专业质量检查人员检查的基础上，还应经监理人员对重要的工序或对工程质量有重大影响的工序按规范进行质量检查后，方可进入下一道工序。混凝土裂缝，尤其是水工混凝土裂缝，它的质量好坏直接影响着运行的效果，更重要的是严重危及水工建筑物的使用寿命。所以施工技术人员必须要认真学习技术规范，在实践中要不断总结经验，提高发现问题、分析问题、解决问题的能力。对水工混凝土裂缝要采取以预防为主的方针，尽量杜绝出现问题。

参考文献

[1]张焕敏,涂兴怀.水工混凝土裂缝的成因及控制[J].混凝土,2005,10.

[2]宋克勇,罗顺利,刘保松,潘爱国.水工混凝土裂缝控制制综合分析[J].南水北调与水利科技,2007,04.

[3]曹炜.近尾洲水电站石房裂缝成因及处理[J].湖南水利水电,2002,02.

[4]赵立云,董伟,胥姗姗.水工混凝土裂缝成因及控制[J].山西建筑,2010,09.

水工钢筋混凝土结构 篇7

水利工程是我国的基础产业工程,目前我国正在大规模、快速地进行水利工程基础设施建设,然而裂缝是水工混凝土建筑物最普遍、最常见的病害之一,它对水工混凝土建筑物的危害程度不一,严重的裂缝不仅危害建筑物的整体性和稳定性,而且还会产生大量的漏水,使水工建筑物的安全运行受到严重威胁。另外,裂缝的存在往往会引起渗漏溶蚀、钢筋锈蚀和冻融破坏等其它病害的发生和发展,并与它们形成恶性循环,严重降低水工混凝土的耐久性。因此,裂缝的存在增加了建筑物使用过程中的修理与加固费用,影响或限制了结构的正常使用功能,并缩短了结构的使用年限,影响效益和安全,造成经济损失,严重浪费资源,甚至引发社会问题。研究裂缝的种类、成因和修补措施已成为水利工程建设的重要问题之一。

1 裂缝的成因及修补措施

1.1 裂缝的成因

混凝土结构裂缝的成因[1,2,3,4,5,6]复杂, 甚至多种因素相互影响, 但每条裂缝均有其产生的一种或几种主要原因。水工混凝土建筑物结构裂缝就其产生的原因, 大致可划分为以下6种。

1.1.1 荷载引起的裂缝

直接应力裂缝是指外荷载引起的直接应力产生的裂缝。如设计计算阶段, 结构计算时不计算或部分漏算、计算模型不合理、结构受力假设与实际受力不符、荷载少算或漏算、内力与配筋计算错误;结构设计时不考虑施工的可能性、设计断面不足、结构刚度不足、构造处理不当、设计图纸交代不清等;施工阶段, 不加限制地堆放施工机具和材料、不按设计图纸施工、擅自更改结构施工顺序、改变结构受力模式等;使用阶段, 超出设计载荷、发生大风、大雪、地震、爆炸等。

1.1.2 温度变化引起的裂缝

混凝土具有热胀冷缩性质, 当外部环境或结构内部温度发生变化时, 混凝土将发生变形, 若变形遭到约束, 则在结构内将产生应力, 当应力超过混凝土抗拉强度时即产生温度裂缝。引起温度变化的主要因素有年温差、日照、骤然降温、水化热,都是导致结构温度裂缝最常见的原因。

1.1.3 收缩引起的裂缝

在实际工程中, 混凝土因收缩引起的裂缝最常见。在混凝土收缩种类中, 塑性收缩和缩水收缩(干缩)[7]是发生混凝土体积变形的主要原因, 另外还有自生收缩和碳化收缩[8]。

1.1.4 钢筋锈蚀引起的裂缝

由于混凝土质量较差或保护层厚度不足, 混凝土保护层受二氧化碳侵蚀碳化至钢筋表面, 使钢筋周围混凝土碱度降低, 引起钢筋表面氧化膜破坏, 钢筋中铁离子与侵入到混凝土中的氧气和水分发生锈蚀反应, 其锈蚀物氢氧化铁体积比原来增长2～4倍, 从而对周围混凝土产生膨胀应力, 导致保护层混凝土开裂、剥离, 沿钢筋纵向产生裂缝, 并有锈迹渗到混凝土表面。由于锈蚀, 钢筋有效断面面积减小, 钢筋与混凝土握裹力削弱, 结构承载力下降, 并将诱发其它形式的裂缝, 加剧钢筋锈蚀, 导致结构破坏。

1.1.5 施工材料质量引起的裂缝

混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌合水及外加剂组成。配制混凝土所采用材料质量不合格, 可能导致结构出现裂缝。

1.1.6 施工工艺质量引起的裂缝

在混凝土结构浇筑、构件制作、起模、运输、堆放、拼装及吊装过程中,若施工工艺不合理、施工质量低劣, 容易产生纵向的、横向的、斜向的、竖向的、水平的、表面的、深进的和贯穿的各种裂缝。

1.2 裂缝修补措施

裂缝的修补措施主要有表面处理法、填充法、灌浆法和结构补强法。

(1)表面处理法

表面处理法包括表面涂抹和表面贴补法,表面涂抹适用于浆材难以灌入的细线裂缝、深度未达到钢筋表面的发丝裂缝、不漏水不伸缩的裂缝。表面贴补法(土工膜或其它防水片)适用于大面积漏水的防渗堵漏,如蜂窝麻面或不易确定漏水位置、变形的裂缝。

(2)填充法

填充法是用修补材料直接充填裂缝,一般用来修补较宽的裂缝,如宽度小于0.3mm、深度较浅的裂缝,或裂缝中有充填物且用灌浆法很难达到效果的裂缝。该法多采取开V型槽,然后作填充处理,其特点是作业简单,费用低。

(3)灌浆法

灌浆法[9,10,11,12]可适用于细微裂缝到大裂缝,应用范围广,处理效果好。该方法是利用灌浆设备(压力0.2～0.4MPa)将补缝浆液注入混凝土裂隙,达到填塞目的。

(4)结构补强法

因超载荷产生的裂缝、裂缝长时间未处理导致的混凝土耐久性降低、火灾造成的裂缝等影响结构强度的可采取结构补强法,包括分断面补强法、锚固补强法、预应力法等。

2 传统水泥基修补材料

2.1 高强度预缩砂浆

预缩砂浆[13]是将普通水泥砂浆拌好, 归堆存放0.5～1.5h后再使用的干硬性水泥砂浆,其收缩小、粘度好、强度高,抗压抗拉强度为普通砂浆的3～4倍,与底层混凝土的粘结力大,抗冲磨性能好。其主要特点是:①水胶比小,一般为0.18～0.22,且经过预缩后,水分在水泥浆中能均匀分布,砂浆孔隙、表面不泌水,提高了与界面的粘结质量;②灰砂比一般在1∶1.8～1∶2.5,经过预缩后,砂浆已接近初凝,体积先行收缩,再经振实后,砂粒被水泥浆牢固地粘结,从而在一定程度上避免了因砂浆的收缩而造成脱壳;③经振实后的砂浆密度大、强度高,与原混凝土界面粘结的强度高,抗冲磨强度亦高。预缩砂浆的变形性能与混凝土比较接近,施工操作简单,具有碱性防锈作用,而且性能稳定,不含有机合成类材料,对水和环境无污染,能够减少修补后的体积收缩,防止与基材脱开,是值得优先考虑的混凝土表面缺陷修补材料。预缩砂浆具有良好的抗冲磨性能,适用于闸室、护坦等水平层磨损部位的修补。

刘红明[14]研究了预缩砂浆在钢筋混凝土压力管道结构表面缺陷修补中的应用,通过对陂底水库坝后电站钢筋混凝土压力管缺陷采用预缩砂浆进行修补,缺陷处预缩砂浆质量稳定, 3d强度可达28d强度的50%左右, 使用干硬性预缩砂浆比环氧砂浆方便、经济, 在混凝土结构缺陷修补中具有广阔的应用前景。黄开士[15]研究了预缩砂浆修补砼过流面缺陷工程的应用,对良浅水电站的砼过流面缺陷进行修补,砂浆终凝2～3d后,现场用短钢筋敲击修补块与相邻老砼,前者声音清脆,后者沉闷,直接感觉修补块应该比相邻老砼强度高。试修补缺陷28d后,对试块进行试压,其平均抗压强度可达到30MPa,最低的也能达到28 MPa,远远高于老砼的C19强度。这说明预缩砂浆修补缺陷达到良好效果,可以用来处理其它大量的砼过流面缺陷。

2.2 硅粉砂浆

硅粉混凝土的研究始于挪威和丹麦等国家,到20世纪70年代末期,硅粉混凝土已在不少工程中得到了应用。自1984年以来,我国进行了实验室的各种性能试验和施工现场较大规模的工业型试验。结果表明,硅粉具有许多独特的优点,作为一种掺合料,它可以显著改善混凝土的力学性、耐久性、流动特性和抗腐蚀性能。

硅粉砂浆[16,17,18]主要由普通水泥、石英砂、水及硅粉等掺加剂拌制而成。硅粉改善砂浆的主要机理和性能是:①普通的水泥砂浆组成结构是由水泥填充砂的空隙,而掺加极细的硅粉后,水泥的空隙又由硅粉颗粒填充,形成一种更为致密的结构物;②硅粉中的无定形SiO2能与水泥水化反应后生成的Ca(OH)2发生二次反应,生成CSH凝胶,CSH凝胶优于粗大而多孔的Ca(OH)2晶体,从而改善了砂浆的空隙结构和空隙率;③硅粉的微粒填充及火山灰反应使砂浆的力学性能、抗磨蚀、抗冲击、粘结、抗渗、抗冻等诸多性能得以改善,在宏观上表现为其吸水率明显降低,重度增大,抗压强度可达120MPa,相当于二级花岗岩;④抗磨蚀性能比普通水泥M60砂浆高1.5倍;⑤因其材料属无机盐类,不存在老化问题,且无毒、施工方便;⑥经实验室试验,新老砂浆粘结强度高达3.61MPa,超过C60混凝土的抗拉设计强度,从理论上完全能满足使用要求。

随着科学技术的发展, 新材料不断被研制成功, 经过实践和试验表明, 改性硅粉砂浆具有高强、耐磨、抗空蚀性能强等优良性能, 可广泛应用于水工泄水、排沙建筑物护面及有抗渗、抗冻等要求的工程。与同类修补材料相比, 其施工工艺简便、造价较低、毒性较小,且施工工艺易撑握, 有利于改善施工人员劳动条件。所以,改性硅粉砂浆施工技术在水工建筑物修补中推广和应用具有明显的经济效益和社会效益。

2.3 水泥基渗透结晶型防水材料

20世纪70年代水泥基渗透结晶型防水材料在国外市场畅销,90年代进入我国市场,自引入我国后已经成功应用于道路交通、住宅建筑、工业建筑、大型公共建筑、水工及特殊构筑物等工程中。

水泥基渗透结晶型防水材料[19](简称CCCW)是波特兰水泥、硅砂和多种特殊的活性化学物质组成的灰色粉末状无机材料。它与水作用后,材料中含有的活性化学物质通过载体向混凝土内部渗透,在混凝土中形成不溶于水的结晶体,填塞毛细孔道,从而使混凝土致密、防水[18]。传统防水材料在混凝土表面形成隔水层,随时间延长,其性能逐渐退化而失去防水效果,CCCW的防水性能随着时间延长持续增强,并且永久防水不老化。且独特的自我修复能力、整体防水性能、防化学侵蚀、无毒无公害以及施工简便等特性使其在混凝土防水领域具备了显著的优越性。水泥基渗透结晶型防水材料具有以下特点:①初凝速度快,防水效果显著,不需要长期保养;②具有超强的抗渗透能力,在混凝土内部渗透结晶,在自然条件下不老化、不变质;③耐化学腐蚀性好,特别适合在背水面施工;④自我修复能力强,含有特殊的活性物质,对水有极强的亲和力,遇水反应,再生成新的晶体;⑤涂层强度高;⑥无毒、无味、无污染,属环保型产品。该材料已在水工混凝土建筑物防渗修补中逐渐得到应用,如天生桥二级水电站、大坳水库、安康水库、十三陵水库等工程均取得良好效果。

3 聚合物水泥砂浆类修补材料

自20世纪80年代初在国内首先推出新型防渗、防腐、防冻材料丙乳砂浆后,我国相继研制成功并在工程中推广氯丁、氯偏、丁苯、偏氯乙烯、水溶性环氧等各种聚合物水泥砂浆。聚合物水泥砂浆[20,21]是通过向水泥砂浆掺加聚合物乳胶改性而制成的一类有机无机复合材料。这类砂浆的硬化过程是伴随着水泥水化形成水化产物刚性空间结构的同时,由于水化和水分散失使得胶乳脱水,胶粒凝聚堆积并借助毛细管力成膜,填充结晶相之间的空缺,形成聚合物相间网状结构。聚合物相的引入既提高了水泥石的密实性、黏结性,又降低了水泥石的脆性。与普通水泥砂浆相比,聚合物水泥砂浆的弹模低、抗拉强度高、极限拉伸率高、与老混凝土的粘结强度高,因此聚合物水泥砂浆层能承受较大振动、反复冻融循环、温湿度强烈变化等作用,耐久性优良,适用于恶劣环境条件下水工混凝土结构的薄层表面修补。施工方法有人工涂刷、喷涂及灰浆机湿喷,大大加快了施工速度,提高了施工质量。以下重点介绍丙乳砂浆和环氧树脂砂浆修补材料。

3.1 丙乳砂浆修补材料

丙乳是丙烯酸脂共聚乳液的简称,是一种高分子聚合物的水分散体,也是一种水泥改性剂,加入水泥砂浆后为聚合物水泥砂浆,属于高分子聚合物乳液改性水泥砂浆,适用于水利、公路、工业及民用建筑等钢筋混凝土结构的防渗、防腐护面和修补工程。丙乳砂浆中聚合物膜弹性模量较小,使水泥浆体内部的应力状态得到改善,可以承受变形而使水泥石应力减小,产生裂缝的可能性也减小,同时聚合物纤维越过微裂缝,起到桥架作用,缝间都有聚合物纤维相连,所形成的均质聚合物框架作为填充物跨过已硬化的微裂缝,限制微裂缝的扩展,微裂缝常在聚合物膜较多处消失,显示聚合物的抗裂作用;另外,聚合物有减水作用,使砂浆的水灰比减小,聚合物膜填充了水泥浆体的孔隙,切断了孔隙与外界的通道,起到密封的作用。

采用丙乳砂浆进行水工混凝土表面防护修补,国外1964年已开始使用这种材料,根据国内有关资料,1985年以来国内在潘家口水库加固、南湾水库溢洪道加固、山东省南四湖二级节制闸加固、福建山仔碾压混凝土坝上游防渗涂层、广西蒙山水库、上海陈家冲溢洪道公路桥大梁裂缝修补、韶山灌区渡槽表面修补、江苏万福闸加固等10多个工程采用这种材料进行各种表面防护修补,最长使用年限已达20年,均取得良好的效果。

3.2 环氧树脂砂浆修补材料

环氧树脂是一种无定形黏稠液体, 加热呈塑性,没有明显的熔点,受热变软,逐渐熔化而发黏,不溶于水,本身不会硬化,当加入一定量硬化剂后逐渐固化,是常用的高分子化学物质,常用的环氧树脂如E-44、E-42、E-43,以E-44最常用。环氧树脂具有强度高、粘结性能好、耐磨性好、价廉等优点, 对混凝土等各种材料都有很强的粘结性,但是其脆性大[22,23],为了扬长避短,常对环氧树酯进行改性处理。在树脂内加入适量的固化剂时,能配制出在常温下正常固化的树脂砂浆,固化后具有可使用的物理力学性能。根据使用条件和要求不同,在树脂砂浆配制过程中还可以加入适当比例的水泥、砂等填料和增塑剂。

环氧乳液水泥砂浆[24,25,26]修补材料是由环氧树脂经乳化后与水泥、砂子、填料按一定比例配制而成的一种聚合物水泥砂浆,具有与混凝土、石材和瓷砖等多种材料的粘结力强、耐水、耐酸碱、耐冲刷、抗渗强度高、耐冻融和防腐蚀等优异性能,特别适用于混凝土构筑物的粘结、修补。环氧乳液水泥砂浆的一个突出优点是能在潮湿基面施工,从而解决了建筑业防水施工的一大难题,使得被修复的构筑物不需干燥处理及溶剂清洗(污染环境) 即可施工,降低了施工难度,提高了劳动效率。另外,在钢筋混凝土施工中,在钢筋表面涂刷环氧乳液可有效预防钢筋的锈蚀,并可提高混凝土对钢筋的握裹力。环氧乳液水泥砂浆修补材料的粘度可任意调配,操作既方便又不污染环境,对人体无害,是目前建筑防水材料中很有发展前途的产品。

4 其它修补材料

4.1 粘钢植筋补强加固技术

混凝土结构外表面粘贴钢板补强加固技术始于20世纪60年代,目前已成为国内外适用面较广的一种加固技术。粘钢工艺[27,28]就是采用特制的粘钢胶将钢板粘贴在直立墙混凝土结构表面,这种特制的粘钢胶能将两种性质完全不同的物体长久而牢固地粘结在一起;该材料固化后为柔性粘结层, 牢牢粘结的同时, 还能较好地适应船舶碰撞作用产生的变形。粘钢施工工艺流程为:被粘混凝土和钢板表面处理→粘结剂配制→钻孔植筋→混凝土及钢板粘接面涂胶→粘贴→旋紧螺栓螺帽加压→固化→检查→对空鼓部位压力注胶。

植筋工艺[29]就是将锚固钢筋(螺栓) 植入原混凝土结构中, 利用螺帽将护面钢板与螺杆连接锚固, 使得护面钢板通过锚栓与混凝土结构有效连接。植筋施工工艺流程为:施工准备→钢筋探测及放样→混凝土钻孔及孔内清洗处理→植筋→灌胶与锚固→加压与固定→质量检查。钢板通过粘结力强大的粘结剂与结构紧密结合为一体,共同承担荷载,对结构的抗拉、抗弯、抗剪等能力进行补强,显著提高结构的强度和韧性,恢复承载能力,延长使用寿命。由于钢板贴合部位的混凝土受到约束,可控制已有裂缝的扩展,防止新裂缝的产生。因此,粘结剂的性能及粘贴工艺是结构补强加固成功与否的关键。

4.2 硅粉丙乳砂浆修补材料

硅粉能够填充水泥颗粒间的孔隙,同时与水化产物生成凝胶体,与碱性材料氧化镁反应生成凝胶体。丙乳是丙烯酸脂共聚乳液的简称,是一种高分子聚合物的水分散体,也是一种水泥改性剂,加入硅粉水泥砂浆后为聚合物水泥砂浆。

硅粉丙乳砂浆与普通砂浆相比,极限拉伸率提高1～3倍,抗拉强度提高1.35～1.5倍,抗拉弹模降低,收缩小,抗裂性显著提高,与混凝土面、老砂浆及钢板粘结强度提高4倍以上,2d吸水率降低为1/10,抗渗性提高1.5倍,抗氯离子渗透能力提高8倍以上,使用寿命基本相同,且具有基本无毒、施工方便、成本低以及密封作用,能够达到防止老混凝土进一步碳化、延缓钢筋锈蚀速度、抵抗剥蚀破坏的目的。

4.3 碳纤维修补材料

碳纤维补强加固技术[31,32,33]是利用高强度或高弹性模量的连续碳纤维, 单向排列成束, 用环氧树脂浸渍形成碳纤维增强复合材料片材, 将片材用专用环氧树脂胶粘贴在结构外表面受拉或有裂缝部位, 固化后与原结构形成一整体, 碳纤维即可与原结构共同受力。由于碳纤维分担了部分荷载, 降低了钢筋混凝土结构的应力, 从而使结构得到补强加固。由于碳纤维补强加固技术具有耐久性好、施工简便、不增大截面、不增加质量、不改变外形等优点,日渐受到国内外工程界重视。

碳纤维片补强技术的施工工艺流程为:混凝土结构表面处理→粘贴碳纤维基层处理→涂刷底层胶粘剂→粘贴部位的修补→粘贴碳纤维→养护。

碳纤维复合材料[34]用于混凝土结构的补强加固在我国只有几年的历史,但发展迅速。1997年由日本引进该技术,近几年主要用于钢筋混凝土建筑物的梁、板、柱等构件的补强加固。在水工混凝土建筑物补强加固工程中,已在山东和新疆的工程中采用了这项新技术。目前国内虽能生产碳纤维片,但在材质均匀性、预浸树脂含量等关键技术方面与国外相比尚有较大差距。对于粘结用的环氧树脂材料,根据不同部位的使用功能和使用条件需选用不同型号、不同性能的树脂。国产树脂性能比较单一,与国外产品性能相比差异较大,这些都是国产材料急需解决的重要问题。

5 结语

浅谈水工少筋混凝土结构设计方法 篇8

钢筋混凝土是现代主要的建筑材料之一, 但是它的发明既不是建筑师, 也不是材料专家, 而是一位来自法国的园艺师。钢筋混凝土的出现, 使大型的高层建筑和大跨度的桥梁的建设成为可能, 钢筋混凝土的出现开创了建筑业的新纪元。目前, 在中国, 钢筋混凝土是应用最多的一种结构形式, 占总数的绝大多数, 同时也是世界上使用钢筋混凝土最多的结构地区。混凝土是水泥和骨料的混合物, 坚固性很好, 但混凝土的抗拉强度较低, 而钢筋的抗拉强度较高, 两者综合, 使钢筋混凝土成为较好的建筑材料。少筋混凝土是采用钢筋做骨架的混凝土构件。这样, 钢筋可以承受拉力, 增加机械强度。少筋混凝土合理地利用了钢筋和混凝土两种不同受力性能材料的强度, 比钢结构更节约钢材。钢筋和混凝土共同作用, 提高了构件的抗拉强度, 耐久性, 并且具有耐火性、整体性、可塑性, 混凝土所用的砂石可就地取材。但是它自重大、抗裂性能差、施工时模板费用高。钢筋与混凝土之间存在良好的粘结作用;钢筋和混凝土的温度线膨胀系数几乎相同, 在温度变化时不致破坏钢筋混凝土结构的整体性;钢筋被混凝土包裹着, 使钢筋不会因大气的侵蚀而生锈变质。在我们日常的建筑工作当中, 少筋混凝土是必不可少的建筑材料, 对我们的建筑起到了很大的作用。

1 少筋混凝土的具体结构设计

我国的相关法律对少筋混凝土的使用有明确的限制, 为保证建筑时的安全性, 应按照国家有关规定进行设计, 少筋混凝土主要是用钢筋和混凝土结合在一起的, 这样既能够保证它的硬度, 又能够保证它的坚固度和柔韧度, 可以有效防止它发生变形和断裂, 少筋混凝土中的钢筋必须要选用优质的钢筋材料, 因为用于建筑物, 要保证建筑物的安全和长期的使用, 在建筑物的使用寿命期间要保证钢筋不发生任何断裂等危险情况。

少筋混凝土的截面尺寸较大的底板和墩墙一类结构, 其最小配筋率可由钢筋混凝土构件纵向受力钢筋基本最小配筋率所列的基本最小配筋率乘以截面极限内力值与截面极限承载力之比得出。

(1) 对底板 (受弯构件) 或墩墙 (大偏心受压构件) 的受拉钢筋As的最小配筋率可取为:ρmin=ρ0min () , 底板与墩墙的受压钢筋可不受最小配筋率限制, 但应配置适量的构造钢筋。

(2) 对墩墙 (轴心受压或小偏心受压构件) 的受压钢筋As'的最小配筋率可取为:

按上式计算最小配筋率时, 由于截面实际配筋量未知, 其截面实际的极限承载力Nu不能直接求出, 需先假定一配筋量经2-3次试算得出。

采用本条计算方法, 随尺寸增大时, 用钢量仍保持在同一水平上。

对于截面尺寸由抗倾、抗滑、抗浮或布置等条件确定的厚度大于5m的结构构件, 规范规定:如经论证, 其纵向受拉钢筋可不受最小配筋率的限制, 钢筋截面面积按承载力计算确定, 但每米宽度内的钢筋截面面积不得小于2500mm2。

规范对最小配筋率作了三个层次的规定, 即对一般尺寸的梁、柱构件必须遵循规相应的计算标准的规定, 钢筋混凝土听起来比较简单, 很多的施工人员认为就是将钢筋和混凝土混合在一起就可以, 其实并不是那样的, 钢筋的比重占到多少, 混凝土的比重又应该是多少, 这些都是有严格的数据把控着的, 应该将比例保持在国家规定的数据范围之内, 如果不遵守相应的数据规定的话, 制造出来的钢筋混凝土就会是不达标的, 用该种钢筋混凝土建造出的建筑物也将是不合格的, 没有办法居住和使用。

为慎重起见, 目前仅建议对卧置于地基上的底板和墩墙可采用变化的最小配筋率, 对于其他结构, 则仍建议采用国家通用的规范表所列的基本最小配筋率计算, 以避免因配筋过少, 万一发生裂缝就无法抑制的情况。

经验算, 按所建议的变化的最小配筋率配筋, 其最大裂缝宽度基本上在容许范围内。对于处于恶劣环境的结构, 为控制裂缝不过宽, 宜将国家通用的规范表中所列受拉钢筋最小配筋率提高0.05%。大体积构件的受压钢筋按计算不需配筋时, 则可仅配构造钢筋。

2 规范的应用举例

例一水闸底板, 板厚1.5m, 采用C20级混凝土和Ⅱ级钢筋, 每米板宽承受弯矩设计值M=220kN/m (已包含γ0、φ系数在内) , 试配置受拉钢筋As。

解: (1) 取1m板宽, 按受弯构件承载力公式计算受拉钢筋截面面积As。

计算配筋率ρ===0.041%

(2) 如按一般梁、柱构件考虑, 则必须满足ρ≥ρmin条件, 查规范表9.5.1, 得ρ0min=0.15%, 则As=ρ0bh0=0.15%×1000×1450=2175mm2

(3) 现因底板为大尺寸厚板, 可按国家通用规范表计算ρmin

实际选配每米5Φ18 (As=1272mm2)

可见, 采用相应的规范来计算最小配筋率时, 当承受的内力不变, 则不论板厚再增大多少, 配筋面积As将保持不变。有上述的举例可以看出来, 我们必须要严格遵守一定的数据规范才能够保证我们所建造的建筑物的质量是过硬的, 任何时候我们都要认真谨慎, 不能够得过且过, 因为建筑的施工问题关系到的是很多人的生命安全。

3 结束语

少筋混凝土的建筑设计较为的复杂, 设计到方方面面, 我们的生活离不开各种建筑物, 我们要在房子里住, 我们要在学校上学, 我们要在办公室里办公, 家、学校和办公室这些都是以建筑为支撑的。建筑与我们的生活息息相关, 必须要保证建筑物的质量, 这样我们才能生活好, 学习好和工作好。少筋混凝土是建筑施工当中必不可少的一个建筑材料, 可是说是支撑了整个建筑物。这个建筑物质量的好坏与少筋混凝土的质量是有密切的关系的, 施工人员要严把质量关, 才能保证施工不出差错。政府也应该出台相应的政策和措施, 来保障施工的顺利进行。社会和媒体的监督也是必不可少的, 现在总有一些建筑工程被曝光, 偷工减料, 领导人员挪用公款, 这都给建筑施工带来不小的安全隐患, 我们更要严格监督机制, 建设现代化高质量的建筑物。

摘要：建筑行业是国家的重要行业之一, 保证着工业的顺利进行和居民的安居乐业, 建筑的质量是人们最为关心的问题, 其中建筑中混凝土是建筑中不可缺少的材料, 混凝土的质量对于整个建筑的质量有重要的影响作用。混凝土有不同的种类, 根据建筑的不同需要以及建筑结构的特点外形, 制备不同的混凝土进行使用, 其中少筋混凝土就是其中的一种。少筋混凝土也是建筑中较为常用的材料, 虽然硬度不及钢筋混凝土但是却是混凝土的一个过渡标准。对少筋混凝土国家也进行了明确的规定, 建筑行业中应按照标准进行建造, 保证建筑的质量, 文章就来详细的讨论一下水工少筋混凝土结构设计方法, 并通过一个例子来进行说明。

关键词：水工,少筋混凝土,结构,设计

参考文献

[1]刘冬梅, 方坤河, 石妍.磷渣对水泥浆体水化性能和孔结构的影响[J].硅酸盐学报, 2007 (1) .

[2]计涛, 纪国晋, 王少江, 刘艳霞.PVA纤维对水工抗冲磨混凝土性能的影响[J].东南大学学报 (自然科学版) , 2010 (S2) .

水工钢筋混凝土结构 篇9

一、项目化课程教学实施方案

(一) 课程教学实施依据

根据水利工程专业特点和“必需、够用”原则, 进行《水工混凝土结构》课程的内容整合, 打破原有的传统授课章节概念, 按课程对应具体的工作岗位要求确定课程学习的项目内容以及各项目对应的知识、技能、态度目标。采用有利于学生掌握技能的授课方式组织教学, 根据授课内容灵活采用“课内小项目化”、“案例分析”、“多媒体授课”、“分组讨论法”等教学手段与方法。

本课程设计了3个学习项目, 分别为: (1) 钢筋混凝土梁板的设计与识图; (2) 钢筋混凝土柱的设计与识图; (3) 钢筋混凝土渡槽设计与识图。根据水利工程专业教学计划, 总授课学时为76学时, 其中钢筋混凝土渡槽设计与识图项目为课内实训, 占20学时。

(二) 课程教学培养目标

1. 技能目标

(1) 会设计钢筋混凝土梁、板, 会绘制与识读钢筋混凝土梁、板结构图;

(2) 会设计钢筋混凝土柱, 会绘制与识读钢筋混凝土柱结构图;

(3) 会设计渡槽结构, 会绘制与识读渡槽结构图。

2. 知识目标

(1) 掌握钢筋混凝土结构基本知识;

(2) 掌握钢筋混凝土梁板设计与构造要求;

(3) 掌握钢筋混凝土柱的设计与构造要求;

(4) 理解渡槽结构的设计与构造要求。

3. 态度目标

(1) 具有吃苦耐劳、刻苦学习的精神, 能认真上课、保质保量独立完成作业;

(2) 具有规范应用习惯, 会正确应用和查阅相关规范, 根据规范解决实际问题;

(3) 具有团结协作精神, 能互相帮助、相互学习, 达到目标;

(4) 具有创新精神, 能独立思考问题, 采用不同设计方案;

(5) 具有认真的工作态度和严谨的工作作风, 具有作为工程施工和技术人员应有的职业道德和敬业精神。

二、项目化课程考核实施方案

考试观实际上是教育观的反映。现代教育观认为, 教育的目的是培养全面发展的人才, 是知识、能力、素质的协调发展。考试作为教育质量评价的重要手段之一, 具有评定学生学业成绩、检查教师教学效果、促进教育目标实现的重要作用。因此, 考试不仅要考知识, 更要考能力和素质, 要注重学生创新能力、实践能力和职业精神的培养。为适应课程项目化的教学模式, 体现能力本位, 《水工混凝土结构》课程的考核采用“知识+技能+态度”的多元化过程考核模式。

(一) 基于过程的考核

《水工混凝土结构》课程的考核取消了期末考试, 变“终结性考核”为“过程性考核”。整个课程的考核按照项目分为3次单元考核, 每次考核都占一定的比例, 这样就在教学过程中增加日常性的考核。一般每个项目的知识内容与技能内容之比为3:4, 而态度 (包括平时的出勤、作业、上课表现、小组表现等) 占课程成绩30%左右, 由任课教师根据每个学生具体表现评定 (见表1) 。

课程总成绩由每次项目考核的成绩加权得到。

课程考核总成绩= (x1c1+x2c2+……xici+……xncn) xii

其中:xi——第i个项目考核成绩;

ci——第i项目考核权重系数, 由内容的重要性、知识难易程度确定, Σci=1;

i——项目考核编号;

n——项目考核次数;

课程某项目考核成绩x=f[知识 (30%) 、技能 (40%) 、态度 (30%) ]。

对于《水工混凝土结构》这门课程, 笔者认为项目一的考核是非常重要的, 因为梁板是钢筋混凝土结构中主要的受弯构件, 所占比重大。如在受弯构件计算的理论教学中抓住“试验→应力应变分析→基本假定→建立计算模型 (应力应变图形) →基本公式→适用条件→基本公式应用→构造规定”这一主线组织教学。只要让学生在学习这门课程的初期重视项目一的学习和考核, 打好基础, 在后续的学习中就会发现其它基本构件的学习主线是完全相同的, 这样学生很快就能做到举一反三, 对课程产生兴趣。在笔者所教的2010级水利工程专业两个班的《水工混凝土结构》课程里, 首次实行过程性评价, 两个班95人中只有3个学生不及格, 不及格率明显下降, 取得了较好的教学效果。

(二) 基于知识的考核

“知识”考核主要针对学生“应知”的考核, 《水工混凝土结构》课程的知识点多、公式多、内容繁杂。因此本课程对于知识的考核主要包括课程的基本概念、基本理论和基本公式, 这些知识大部分是需要记忆和理解的, 也是学生顶岗实习和走向工作岗位所必备的专业基本知识。本课程针对“知识”的考核采用无纸化考核, 即学生上机考试的形式。由担任课程的教师团队根据需要理解和记忆的知识点建立习题库, 习题库全部是客观题, 主要包括单选、多选、判断、填空等题型, 并附答案, 由教师按照子项目或章节归类上传到考试系统和课程网站。教师可利用考试软件, 根据不同项目的内容合理布局试卷的深广度、难易度、区分度, 合理设置题型并完成组卷。学生可以在完成一个项目的学习后进行机考, 获得相应的成绩, 作为知识考核的成绩评定的组成部分。

通过无纸化考核的实施, 本课程网站的利用率得到了明显提高。学生只需在寝室电脑前就能进行备考, 登陆校内的课程网站就能在考试题库里进行答题练习。这样一来, 学生学习专业课程的主动性和积极性得到了提高, 在取得优异成绩的同时也强化了对专业课程基本概念、基本理论和基本公式的记忆和理解, 为今后学生顶岗实习和走向工作岗位奠定了扎实的理论基础。

(三) 基于技能的考核

“技能”考核主要针对学生“应会”的考核, 是为了能突出高职教育培养应用型、技能型人才的要求, 强调对学生实践能力、动手能力的培养。本课程“技能”考核的目的主要是检验学生是否会设计钢筋混凝土梁、板、柱以及水利工程小型的渡槽, 是否会绘制和识读相关的结构图。

在《水工混凝土结构》开课之前, 教师应安排学生到建筑工地去参观正在施工中的混凝土结构工程, 使学生对混凝土重力坝、渡槽、水电站厂房等常见的混凝土建筑物和梁、板、柱等混凝土结构基本构件有一个初步的感性认识, 并借以引发和提高学生学习这门课的兴趣, 了解开设本课程的目的和意义。教师要注重收集和选择典型工程设计实例, 将其作为教学案例, 并拟定一些技能测试题目, 用以启发学生思考, 活跃课堂气氛, 加强师生间的双向交流, 培养学生综合分析问题和解决问题的能力。 (3) 实践性例题讲解时抓住“计算简图→内力分析→截面设计→构造规定→绘制施工图”这一主线组织教学内容, 对每一类型构件计算皆整理出其计算框图, 讲解例题时计算过程按照该框图程序填空, 并强化学生对计算框图的整体把握 (4) 。

本课程项目一和项目二的技能考核采用书面试卷的形式, 试卷的内容主要以典型工程设计实例作为依据, 涵盖配筋计算、承载力复核以及构件结构施工图的识读, 学生取得的卷面成绩作为项目的技能考核成绩。项目三的技能考核主要采用小组讨论和答辩相结合的方式, 每个学生拿出自己绘制的渡槽设计图纸和计算说明书, 由教师或其他组的同学进行提问, 教师根据学生的回答进行评分, 技能评定最终成绩有小组评定和教师评定相结合。因为钢筋混凝土渡槽设计包括了典型的梁、板、柱的设计以及正常使用极限状态验算的全部内容, 综合性强, 能检验学生是否能设计典型的钢筋混凝土构件以及是否能正确识读结构施工图, 所以权重系数也相对较高, 为40%。

(四) 基于态度的考核

“态度”考核主要针对学生的学习态度和职业态度两方面的内容。学习态度主要包括课堂出勤、课堂文明、尊敬教师、作业完成、自主学习、吃苦耐劳、团结协作等方面, 教师可以根据学生一学期的表现综合评定。

通过对水利行业40家单位的工程施工、工程监理、工程咨询、工程测量等发放调查问卷, 了解学生走向工作岗位应具备哪些职业素养和职业态度。对调查问卷汇总, 我们了解到企业要求学生必备的职业态度包括:爱岗敬业、诚实守信、勇于学习、积极上进、不怕吃苦、踏实肯干、认真负责、有良好的沟通协调能力及团队精神。参考以上结论, 我们根据《水工混凝土结构》课程性质, 制定了细化的态度考核项 (见表2) 。

本课程对于学生职业态度的培养是潜移默化的, 平时教师要注重收集和选择典型工程设计实例, 将其作为教学案例, 如在讲授基本理论和原理后, 教师可以精选几个由于配筋错误或者违反国家相关规范造成工程事故的实例进行讲解, 一方面, 可以引起学生重视, 增强学生的事业心、责任心;另一方面, 还可以鼓励学生发表不同的见解, 引导学生得出一些有益的结论。此外, 在对学生进行职业技能和就业创业能力教育的同时, 也要切实加强以职业态度内容为核心的思想政治教育, 积极培养水利行业所需的高素质技能人才。

通过以上对“知识+技能+态度”的多元化过程考核模式的介绍, 我们可以算出学生在课程的某个阶段取得的成绩。如某学生在《水工混凝土结构》项目一阶段的学习中, 知识考核 (机考) 的成绩为80, 技能考核 (课内书面试卷) 的成绩为90, 态度的考核的成绩为90, 则该学生项目一的考核成绩x1=f[知识 (30%) 、技能 (40%) 、态度 (30%) ]=80×0.3+90×0.4+90×0.3=87。每个项目阶段的成绩取得以后再根据公式“课程考核总成绩= (x1c1+x2c2+……xici+……xncn) ”得到的总评成绩。

三、结语

在《水工混凝土结构》课程建设中, 项目化教学使得教师的“教”不再是对教科书上枯燥的理论和公式的照搬, 学生的“学”也不再是被动的接受知识。学习过程成为一个人人参与的实践活动, 注重的不是最终的结果, 而是完成项目的过程。项目化教学法中实施的项目的主题与工程实践密切联系, 目的是培养学生解决实际工作问题的能力, 让学生提前体验未来的工作岗位, 从学生角色转化为职业角色。采用“知识+技能+态度”的多元化过程考核模式, 能够反映学生基本理论和基本技能的掌握情况以及分析与解决问题的综合运用能力, 使考核真正能够对学生的知识、技能、态度进行全方面测试与评价。

摘要：以项目化课程《水工混凝土结构》为例, 介绍了课程的教学实施方案, 以及为适应项目化教学而提出的基于知识、技能和态度的多元化过程考核模式。这种考核模式能全面评价学生专业知识、技能和职业态度, 最终达到提高学生综合素质的目的。

关键词：高职教育,项目化教学,水工混凝土结构,考核模式

注释

1路海萍:《课程项目化:高职院校课程改革走向的选择》, 载于《大学》, 2009年第3期, 第31页。

2龙芳:《高职项目化课程考核模式研究》, 载于《职业教育研究》, 2009年第2期, 第147页。

3高海虎:《〈钢筋混凝土结构〉课程创新教学研究》, 载于《职业教育研究》, 2009年第3期, 第109页。

水工钢筋混凝土结构 篇10

1 实例概况

某水工结构工程的基础长度182.6 m, 宽度55.3 m。在设计后浇带的时候, 主要采取了三横两纵式, 把整个建筑结构的平面划分为10段, 将后浇带的宽度控制在800 mm。计划采取大底盘多搭结构的方法进行建筑物的建设以确保建筑功能满足使用者以及业主的需求, 并且要将地下室建设连接为一体。在地下室外墙的施工过程中, 为了确保混凝土的浇筑、振捣以及维护工作能够顺利进行需要在混凝土中添加微膨胀剂以及抗裂纤维, 并且在具体的施工作业中进行规范操作, 合理使用混凝土施工工艺。在进行地下室的建设过程中, 要求混凝土的强度等级达到C40, 混凝土的抗渗等级达到0.8 MPa, 在选择基础的时候, 需要利用钻孔灌注桩以及承台筏板。要求地下室使用的全部混凝土都需要添加微膨胀剂, 添加量应该按照试验的具体结果进行确定, 并且将其限制膨胀率控制在0.03%的范围之上。在建设后浇带的过程中使用的混凝土强度等级达到C45, 并且将融合限制膨胀率严格的控制在0.04%的范围之上,

2 后浇带的布置

防止温差过大或者是建筑主体出现一定程度的沉降而导致的不良伸缩以及沉降现象就必须要设置后浇带, 来避免这些状况对建筑物本身的性能造成不良影响。通常来说, 在进行后浇带的布置过程中, 一般没有必要切断钢筋, 对后浇带左右两面的混凝土, 在浇筑完成2个月后, 要对其实施凿毛处理, 在彻底清理干净后, 使用高级混凝土进行浇灌, 同时要进行振捣密实以及维护。25~45 m范围内安设1道, 其宽度在700~900 mm范围内, 还要通过一些手段对钢筋强度进行加固。在进行模板的支设时, 对于后浇带来说, 需要利用具有较高独立性能的支模方式进行支设, 在对其他部位进行拆模的过程中, 为确保混凝土的成型质量能够达到施工要求应该合理的控制模板, 要提高模板的使用率。在现场浇筑钢筋混凝土之后, 如果跨度范围不是很大, 通常会使用后浇带, 除此之外, 还需要对钢筋进行一定程度的加强处理。要求后浇带的宽度在850°以上, 并且将其控制在柱和墙之间的1/3处, 如果箱形和筏板的长度都大于40 m, 就需要在每隔20~30m的距离位置处设置一道后浇带。除此之外, 要将模板的实际情况作为主要的施工依据, 确保模板支撑系统具有良好的稳定性。为了确保混凝土在进行振捣的时候保持正常, 在挡板之间要进行钢管的安置以便于更好的支撑。对框架梁位置施工缝的处理, 最好在刚开始浇筑混凝土的时候通过挡板进行封堵, 如果在挡板和梁模板之间出现了裂缝, 一定要及时的使用胶带等工具进行严密的封堵, 通过这样的方式可以避免裂缝在进行混凝土的振捣时加大。为了加强挡板强度要使挡板支设和绑扎钢筋的工作同时进行, 挡板能通过木方拼接形成, 在背部进行木方横肋的设计。对于现浇板部位出现的裂缝, 根据上下层板筋之间的距离, 在挡板上锯出一个跟钢筋的直径保持一致, 大小适中的豁口, 还应该选择由多层胶合板所制造的挡板进行封堵。

3 钢筋处理

钢筋在整个建筑结构当中, 是最主要的构成部分, 为避免在支设模板以及浇筑混凝土的时候出现钢筋偏移的现象, 从而对整个建筑结构的性能造成不良影响。在实际的施工操作过程中, 一定要严格的按照设计图纸进行钢筋的绑扎工作。关于断开钢筋, 对其位置要注意针对后浇带进行有效维护, 可以有效的调节接头所处的具体位置。另外, 关于钢筋的绑扎要避免出现错绑以及漏绑情况, 否则会使结构出现损坏, 还要关注钢筋保护层。在进行钢筋的焊接处理之前, 一定要保证后浇带的时间控制已经满足了施工要求。在完成该层混凝土的工作之后, 在确保主筋跟后浇带保持垂直的前提下, 可以在3 d内把主筋切断。我们可以通过常规施工措施完成配筋工作, 确保其能够顺利穿过后浇带, 并且提高施工效率。

4 施工缝的处理

在30 d之后, 应该开始楼板混凝土的浇筑工作, 首先需要拆除多余的现浇板以及梁底板等, 一定要避免现浇板出现变形的现象, 但是注意不能把必须留下的梁底板拆除掉, 完成之后, 还应该将后浇带的板底进行保存, 在进行浇筑混凝土后浇带之前, 为了防止对后浇带边缘部位或者是杂物带来的异常损害, 一定要做好准备工作, 要通过木板等实施铺盖处理。当后浇带混凝土的浇筑可以进行时, 通过一定的手段来确保浇带位置的混凝土和施工缝左右两边在标高方面相同, 对后浇带位置的模板一定要进行严格的测试。发现施工缝时, 要尽快解决, 只有在把施工缝位置上所有的水泥浆以及水锈等物质全部清理干净之后, 才能保证钢筋的性能满足施工以及使用要求。主要通过铁钻子将施工缝位置余下的混凝土以及木方彻底清理掉, 然后将其改成垂直缝。首先需要将施工缝清理干净, 才可以开始在后浇带进行混凝土的浇筑工作, 在清理施工缝的时候应该特别注意底模位置当中存在杂物, 还要重点清理水泥浆, 然后开始凿毛处理, 在还没有开始浇筑之前, 需要利用水泥浆进行涂刷, 要求在完成清理工作之后采取必要的湿润措施。

5 后浇带内混凝土的级配及浇筑方法

刚开始施工的时候, 要对有关材料的性能以及质量进行检测, 具体有:水泥和砂以及石等, 这样有利于对混凝土配合比的确定能尽早实现。在进行机械振捣过程中要遵照相关的秩序, 为防止引起原混凝土发生振裂, 在离缝边90 mm的地方要停止继续振捣, 再通过人工捣实措施促使施工缝接缝位置的结合更加有效。除此之外, 在确定施工标准时, 可以选择高强度的膨胀混凝土来完成浇筑工作, 这就首先要进行混凝土配合比的确定。在施工作业的时候通常都会在现场进行混凝土的搅拌工作, 因为在对后浇带位置的混凝土进行浇筑时都不能大面积进行。在搅拌混凝土的过程中, 一定要严格控制材料的使用量, 提高混凝土搅拌的均匀程度, 避免膨胀出现程度不一的现象, 给混凝土的质量以及性能等造成不良的影响。在进行混凝土的浇筑工作时还应该严格的按照工程施工的要求, 对养护空间进行合理的设计和安排, 确保后浇带部位混凝土的强度能够达到施工要求。通常情况下, 在掺人了微膨胀剂之后, 可以适当的延长混凝土的搅拌时间。

6 后浇带的养护方法

为了提高混凝土的使用性能, 延长混凝土的使用寿命, 在完成混凝土的浇筑工作之后, 一定要做好后期的维护工作。通常可以在混凝土上铺设覆盖层, 要求养护时间在7 d以上, 进行受损保水养护工作, 在后浇带混凝土的强度达到了100%之后才可以将模板拆除, 并且在后浇带的周围设置栏杆。

7 结语

通过设置后浇带能够有效的实现大空间结构, 并且避免了沉降以及伸缩缝等问题的出现, 特别是当前形势下超长结构建筑不断的增多, 就应该严格按照设计图纸以及相关的施工标准进行施工, 引进先进的施工工艺, 争取将建筑物的最佳使用效果发挥出来, 以确保建筑物能够有较好的使用性能。到目前为止, 该项目工程已经封顶两年, 已经初步达到了预期的建设效果, 但是在地下室的墙板部位出现了几个渗漏的地方, 在经过修补之后已经不再渗漏。

摘要：结合某水工混凝土结构防裂设计与施工的实例分析探讨了微膨胀混凝土后浇带防裂技术的应用方法。为今后类似工程提供参考资料。

关键词：微膨胀混凝土,防裂,后浇带,水工结构

参考文献

[1]王冲.微膨胀混凝土在工程中的应用[J].科学与财富, 2013 (5) :350.

水工建筑混凝土施工的质量控制 篇11

【关键词】水工建筑；砼施工；影响因数；质量控制

1 前言

随着社会经济的不断发展，我国水工建筑逐渐增加，然而受技术条件以及施工经验等因素的影响，施工质量得不到保障。尤其是混凝土的施工，正是其质量控制的薄弱环节。水工建筑的大坝、渡槽、厂房、桥梁、隧洞衬砌等工程都会使用到大量的混凝土，其施工质量直接决定工程的整体质量。因此，混凝土施工质量的控制对于施工建筑施工来说尤为重要。本文在分析影响混凝土施工质量的因素的基础上，从源头出发，寻求加强水工建筑混凝土施工质量控制的措施。

2 影响混凝土施工质量的因素

在实际的水工建筑工程施工中，影响混凝土施工质量的因素很多，如天气、湿度、施工强度、工期长短、原材料质量等，本文主要分析对施工质量影响较大的几个方面：

2.1 混凝土和易性不佳。混凝土的和易性是在满足一般施工条件的情况下对混凝土施工质量影响最大因素。所谓混凝土的和易性是指混凝土拌合物能够保持其组成成分均匀混合，不发生泌水、分层离析等现象，并易用于运输、浇筑等施工作业。水工建筑施工中使用的混凝土如火和易性不佳，那么混凝土就容易产生离析或者振捣不实的现象，从而导致建筑质量缺陷。混凝土的和易性不佳，其保水性和粘聚性就会较差，产生泌水等现象。

2.2 混凝土施工环节缺陷。整个水工建筑混凝土的施工过程，包括很多环节，如混凝土比例设计、原材料原则、搅拌、运输、浇筑振实等，其中对混凝土施工质量影响最大的环节是浇筑振实。此环节容易产生两种问题：一种是表层问题，诸如外观上的蜂窝、孔洞等；一种是内部问题，没有振实而导致内部产生孔洞、空穴等质量问题，这种问题很难从外观上检测，这类问题很容易造成整个建筑结构遭到破坏，建筑受力不均，产生严重的后果。

2.3 工程监理不严格。对于混凝土的施工质量，应该有严格的监理组织和制度进行监督和控制，然而现阶段的工程监理制度不完善，很多质量问题在施工过程中不能及时发现及时弥补，在完工之后发现质量问题很难修补。现行的监理制度往往只注重事后监理，对于事前和事中的控制不到位。

2.4 混凝土变形。混凝土容易受到各种因素的影响而导致变形。根据所受因素的不同，混凝土的变形可以分为体积变形、温度变形、湿胀干缩变形和在荷载变形等。混凝土的变形会导致原本质量合格的工程重新出现问题。

3 加强水工建筑混凝土施工的质量控制

根据以上对影响水工建筑混凝土施工质量的影响因素分析，可以从因素入手，具体问题寻求具体解决方法，以提高水工建筑混凝土施工的质量。

3.1 从源头着手，加强对混凝土原材料的质量控制。混凝土的原材料作为影响混凝土质量的首要因素，其质量必须得到保证。原材料的好坏，不仅对混凝土的质量而且对工程的施工工艺有很大影响。如水泥的强度对混凝土强度起很大的决定作用，石子的含量以及大小变化直接影响混凝土的配合比和和易性。因此，必须把好原材料这一关。在水工建筑混凝土施工过程中，要保证水泥、石子等原料的质量达到了法定质量标准和规范，并对其进行定时检测，以防其含量发生变化。当原材料的质量不符合标准要求时，应及时向相关部门反馈，控制好原材料的质量。

3.2 科学配置混凝土是保证混凝土施工质量的先决条件。对于混凝土的科学配置，应从以下三方面着手：首先，清楚混凝土施工配合比的换算。试验室所确定的混凝土的配合比，其各级骨料都是不含有超粒径颗粒的，且处于饱和面干状态。但是在施工时，各级骨料往往含有一定量的超粒径颗粒。而且含水量超过饱和面干状态。因此，应根据实际情况测试骨料超粒径颗粒的含量以及砂石的含水率，将实验室确定的配合比换算成施工配合比。其次，合理调整混凝土的配合比。实验室所确定的混凝土配合比，其和易性不一定能够与实际施工条件完全符合。尤其是当施工设备、运输方法等发生变化时，所需要的混凝土的坍落度也会随之改变，为了保证混凝土的和易性能够符合施工的要求，应适当调整混凝土的含水量，即保持水灰比不变。最后，混凝土的配合比只有符合水工建筑工程技术性能以及施工工艺的要求，才能保证混凝土顺利施工以及达到工程要求的强度等性能。水工素混凝土和少筋混凝土配制坍落度一般为3～5cm，配筋率超过l％的钢筋混凝土配制坍落度一般为7～9cm，对于桥梁施工中的箱梁采用泵送施工，混凝土配制坍落度一般为10～14cm，初凝时间在4h 以上，强度为45Mpa的缓凝早强混凝土；灌注桩要求配制强度为35Mpa，凝结时间在10h 以上，坍落度一般为18～22cm 的大坍落度超缓凝混凝土。按通常的配制方法使混凝土达到上述工程技术性能是困难的，为改善混凝土性能，提高混凝土强度，达到工程各部位对混凝土各种性能的要求，在混凝土中掺入不同类型的外加剂，改善混凝土性能的科学配制，优化混凝土的配合比，在施工中效果明显。可见，科学配制混凝土，早期强度明显提高，加快模板周转，加快施工速度，其技术、经济综合效益十分显著。

3.3 保证混凝土的和易性。所谓的和易性亦称为工作性，指的是拌混凝土适合于运输、搅拌、振捣密实成型以及浇注的性能。它包括混凝土的保水性、流动性、粘聚性、可泵性等技术性能，同时，和易性是决定混凝土施工质量的重要组成因素。因为，混凝土中如果和易性不佳通常会导致很多严重的质量问题与缺陷，因此，这就要求在水工建筑混凝土施工中要确保混凝土的和易性。研究表明，当施工中混凝土的和易性不合格时，往往会使混凝土的上表面泌水现象，同时会导致其硬化后表面疏松多孔，从而严重地降低了混凝土强度和耐久性，甚至还会导致浇注后模板中的混凝土不密实，产生蜂窝，狗洞等质量事故，并影响到混凝土的耐久性及正常使用的功能。所以，务必要将混凝土的和易性视为水工建设施工中不可忽视的重要环节，尽可能地使混凝土的和易性趋于最佳状态，切实地提高施工效率。

3.4 加强对混凝土施工重点环节的质量控制。混凝土的施工环节是影响混凝土施工质量的重要一环。如上文所述，最重要的一环是浇筑振实。为了减少因浇筑振实不力导致的气孔、蜂窝、孔洞、裂缝等现象的发生，首先应加大对这一环节施工的重视，积极研究浇筑振实的新科学施工办法，对于施工细节方面尤其要重视。其次，加强对浇筑振实的设计管理也是保证施工质量的重要手段。施工设计人员应在全面的考察施工环境等多方面因素的基础上确定浇筑振实施工方案，切忌经验主义。再次，浇筑振实应选用经验多、技术熟练的施工人员进行操作，尽量减少施工失误。施工组织应加强对施工人员的培训，培养有经验、有技术的高级施工队伍。

3.5 加强对水工建筑混凝土施工的工程监理工作。监督工作是促进施工质量不断提高的有效手段。但是现阶段，工程監理不力，且只重视事后监督对施工质量产生了很大影响。对于混凝土的施工，监理组织应从原材料采购开始就跟踪监督，配合施工人员把好原材料这一关，对于各个施工环节，也要时时监督，发现问题要及时向有关部门反馈，促使施工部门进行改进。此外，工程监理组织应积极研究科学的监理办法，以便更好的对混凝土施工进行监督。同时，监理组织应提高工作效率，发现问题要及时解决，不能因发现问题而长时间没有解决办法，拖延施工进度。

4 结语

水工建筑的混凝土施工对于整个工程的质量有很大的决定作用，因此必须在重视现阶段混凝土施工质量问题的基础上，研究导致问题的各种因素，从原因入手，寻求解决办法。除上述措施以外，施工人员的质量意识等也是十分重要。设计、施工、监理等各个单位都应树立质量第一的意识，从主观意识上加强对混凝土施工质量的控制。

水工混凝土裂缝 篇12

自混凝土问世以来, 它以其坚固耐久、造价低廉等特点成为工程建设中一种最主要的建筑材料。随着国民经济的快速增长和现代建筑的飞速发展, 政府大力发展水利、交通等基础设施建设, 大体积混凝土的应用也越来越广泛, 大坝、码头、闸墩等都是应用大体积混凝土的典型建筑物。

混凝土的固有特性表明它是一种“韧性不足, 脆性有余”的建筑材料, 容易在外界因素影响下产生开裂。对于水工混凝土结构, 开裂现象非常普遍, 裂缝的存在与发展不仅影响水工建筑物的外观质量, 更会影响其承受能力和使用功能, 同时容易造成钢筋锈蚀、混凝土碳化等一系列影响混凝土耐久性的问题, 严重危害水工建筑物的使用寿命。因此, 有关混凝土裂缝问题的研究一直是学术界研究的热点。

2 裂缝的危害性

裂缝是水工混凝土结构常见的一项病害问题, 其形成原因复杂, 因素影响众多, 危害性巨大。裂缝的存在严重影响了混凝土结构的耐久性和安全性, 危及人民生命财产安全。裂缝种类众多, 危害性各异, 表面裂缝影响混凝土结构的外观质量, 容易造成应力集中, 存在发展为深层裂缝或贯穿裂缝的潜在性。深层裂缝或贯穿裂缝的危害性巨大, 不仅破坏水工混凝土结构的整体性, 影响混凝土结构功能发挥, 还会加重钢筋锈蚀、加速混凝土碳化、降低混凝土抗疲劳和抗渗性能, 大大降低水工混凝土结构的使用寿命[1,8]。

3 裂缝类型及形成原因

裂缝的产生、存在和发展直接影响到水工混凝土结构的安全运行, 影响水工建筑物的耐久性能。长期以来, 工程界和科学界都着力探索混凝土结构裂缝产生及扩展的原因, 并取得一定成果。引起水工混凝土开裂的因素众多, 根据已有研究成果和工程开裂破坏实例, 总结出水工混凝土裂缝主要为以下几类[2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13]:

3.1 温度裂缝

温度裂缝多发生于大体积混凝土结构中。混凝土浇筑后, 水泥水化产生大量水化热, 由于混凝土体积大, 导热性能差, 大量水化热得不到及时散发, 积聚于混凝土内部, 致使混凝土内部温度急剧升高;而混凝土表面散热快, 温度降低较快, 由此形成较大内外温差, 产生不均衡变形, 当混凝土变形受到约束时, 即形成温度应力, 该应力超过混凝土抗拉强度时, 混凝土结构便开裂破坏[14,15,16,17,18]。

混凝土浇筑初期, 其弹性模量和强度都相对较低, 对混凝土内部温升引起的变形约束不大, 由此产生的温度应力较小, 不易形成温度裂缝;随着期龄增长, 混凝土弹性模量和强度不断提高, 对混凝土内外温差引起的变形约束越来越强, 由此产生的温度应力较大, 温度裂缝也最易产生。因此, 温度裂缝多发生在混凝土凝结硬化中后期, 其危害性较大。

3.2 收缩裂缝

收缩是混凝土的一项固有特性, 它对混凝土结构性能影响较大。在正常使用条件下, 由于混凝土收缩变形产生的具大内应力, 足以导致混凝土开裂破坏, 严重影响混凝土结构的承载能力和整体性, 为及时发现和预防混凝土收缩裂缝产生, 在工程施工过程中, 必须严格控制混凝土生产的各个环节。工程实际中, 混凝土收缩裂缝多因塑性收缩和干燥收缩引起[19,20]。

塑性收缩裂缝[2,4,8]:混凝土浇筑成型后, 凝结硬化前, 固体颗粒下沉, 内部水分向表面迁移, 表面水分在外力作用下快速蒸发。当水分迁移速率小于蒸发速率时, 表层毛细管产生较大负压力, 使得混凝土体积急剧收缩, 而此时混凝土自身强度无法抵挡其收缩变形, 最终形成塑性收缩裂缝。此类裂缝多发生于夏季高温和大风环境中, 裂缝多呈中间宽、两端细, 且长短不一、互不贯通, 主要在混凝土表面呈现龟裂状, 因此时混凝土还处于可塑状态, 故其危害性相对较小。

干燥收缩裂缝[4,8]:混凝土浇筑完成并形成一定强度后, 因结构失水导致混凝土产生较大变形, 此时, 混凝土形成的强度对该变形具有强大约束作用, 当这种约束力超过混凝土抗拉强度时, 混凝土结构便开裂破坏, 形成干缩裂缝。此类裂缝多发于空气相对湿度较小的季节或地区, 裂缝主要呈现为平行线状或网状, 多数较宽, 深度较大, 且不可逆, 其危害性较大。

混凝土收缩裂缝往往是多种因素共同作用的结果, 并无明确关系界定, 在一定条件下, 混凝土自身收缩和碳化收缩也会引起混凝土开裂。因此, 为预防或降低混凝土产生收缩裂缝, 应加强原材料控制和养护手段。

3.3 沉降裂缝

混凝土沉降裂缝多由地基沉降不均或模板搭设质量不合格引起[3,8,11,12]。混凝土结构物地基处理过程中, 常常因土质不匀、回填压实度不够或地基浸水等原因, 造成结构地基不均匀沉降, 致使混凝土结构物受力不均, 产生变形开裂。混凝土浇筑过程中, 模板自身刚度不够、模板架设不牢固, 以及模板支撑间距过大, 同样会造成混凝土沉降裂缝。此类裂缝多为深层裂缝或贯穿性裂缝, 裂缝走向与沉降情况相关, 当沉降裂缝较大时, 往往会在混凝土结构物中呈现出一种错位, 严重影响混凝土结构安全性, 其危害性巨大。

3.4 化学反应裂缝

化学反应裂缝主要是指混凝土结构物内某些组分发生一系列化学反应, 致使混凝土结构体积膨胀, 形成膨胀裂缝。化学反应裂缝的典型例子是碱-骨料反应裂缝和钢筋锈蚀裂缝[6,8,21,22,23,24]。

碱-骨料反应裂缝:配制混凝土时, 若水泥中的碱性氧化物含量较高, 将可能与骨料中的硅酸盐矿物或碳酸盐矿物发生化学反应, 生成凝胶状物质, 该物质吸水后产生较大体积膨胀 (体积增大约3倍) , 形成的内应力足以使混凝土结构物开裂, 形成致命裂缝。因碱-骨料反应过程十分缓慢, 常常需要数年甚至数十年时间才能明显表现出来, 一旦出现将很难补救, 给工程带来巨大危害, 素有“混凝土的癌症”之称。碱-骨料反应裂缝的形貌特征及分布规律与钢筋约束力有关, 当约束力较小时, 常出现地图状裂缝, 并在缝隙中伴有白色沉淀物生成;当约束力较强时, 则沿钢筋走向出现裂缝[8,11]。

钢筋锈蚀裂缝:钢筋混凝土在所使用的环境中, 混凝土保护层发生碳化反应, 其孔溶液碱度降低, 导致钢筋钝化膜破坏, 钢筋便与侵入混凝土中的有害离子 (主要为氯离子) 发生复杂的电化学反应, 生成铁锈, 其体积增长2~4倍, 形成巨大内应力, 导致混凝土膨胀开裂, 严重影响混凝土结构物的承载能力和耐久性能[21,22,23,24]。此类裂缝多为破坏性裂缝, 发生时, 混凝土表面往往伴有铁锈产生, 容易鉴定, 但对结构危害性较大。

3.5 冻胀裂缝

冻胀裂缝是水工混凝土一项常见的耐久性问题[9,11,12]。水工混凝土长期处于与水接触环境中, 毛细孔大量饱水, 当环境温度低于毛细水冰点温度时, 毛细孔水将冻结膨胀, 体积增大约9%, 在混凝土内部形成膨胀应力, 同时, 混凝土凝胶孔中的过冷水在混凝土结构中迁移和重新分布产生的渗透压力, 使得该膨胀应力进一步加大, 当该应力大到一定程度时, 混凝土结构便开裂破坏。冻胀裂缝往往沿结构钢筋布置方向出现, 宽窄不一, 深及钢筋。

水工混凝土裂缝的产生往往是多种因素综合作用的结果, 为避免或减少裂缝的产生, 应采取合理的施工工艺, 加强原材料质量控制, 采取适当养护措施, 确保混凝土结构稳定、耐久。

4 裂缝预防与修补

4.1 预防措施

混凝土裂缝因形成原因不同, 其预防措施也不尽相同。经过工程实践摸索, 混凝土结构裂缝可从多方面采用措施加以预防[1,2,11,25]。

⑴结构设计方面:优化结构设计, 充分考虑边界条件和环境因素;选择合适的结构形式;合理分缝、分块;合理设计钢筋保护层厚度;在满足结构稳定性前提下, 尽量使用低强度等级混凝土;

⑵材料方面:优化混凝土配合比, 有效控制水胶比;使用水化热相对较低的中热或低热水泥;限制水泥用量, 降低混凝土入模温度;选择优质原材料, 选用低碱水泥;适量掺用优质膨胀剂、粉煤灰、纤维等材料, 提高混凝土自身抗裂性能。

⑶施工方面:优化施工工艺和施工程序, 规范施工行为;夯实地基基础, 确保其压实度合格;严格控制混凝土原材料计量和拌合过程, 提高混凝土密实度和抗渗性;避免集中卸料, 保证混凝土均匀性;加强或改进混凝土养护制度, 适当延长养护时间;预处理混凝土原材料, 降低混凝土入模温度;严格控制结合面处理质量, 确保混凝土粘结牢固, 避免起层破坏。

4.2 修补方法

混凝土结构出现裂缝后, 根据其裂缝类型和破坏程度, 及时采取补救措施, 防止裂缝继续扩散或发展, 减小裂缝对混凝土结构的影响程度, 使既有裂缝得到有效控制或无害化处理[3,7,9,26,27,28,29,30,31,32,33,34,35]。

⑴表面涂抹法:在裂缝表面涂抹水泥浆、水泥砂浆、环氧树脂、环氧砂浆、丙烯酸橡胶等材料以修补裂缝[9,31]。此法适用于修补稳定型表面裂缝;

⑵表面贴补法:利用胶粘剂将止水材料贴于混凝土表面的裂缝处, 达到密封裂缝、防止渗漏的作用[9]。常用止水材料有氯丁胶皮、止水铜片、高分子土工防水材料等;

⑶灌浆法:利用压力设备将胶凝材料压入混凝土裂缝中, 胶凝材料硬化后与混凝土形成一个整体, 从而起到封堵加固的作用[27,28,29,30]。常用的胶凝材料有水泥浆、水泥砂浆、环氧树脂、甲基丙烯酸酯等;

⑷嵌缝法:沿裂缝凿成V形或U形槽, 清除浮灰, 嵌入止水材料以达封堵裂缝的目的[3,7]。此法一般应用于裂缝深度较浅的浅层或表面裂缝修补;

⑸锚固法:利用钢筋栓沿混凝土裂缝方向以一定间隔将裂缝锚固的修补方法, 或沿裂缝相垂直的方向配置锚杆或钢筋, 然后拉紧使其产生预应力后锚定, 以防止裂缝继续扩散或发展[3,22,23,24,32]。此法多用于混凝土及钢筋混凝土的补强加固。

⑹生物修复法:在新拌混凝土中添加特殊微生物, 当混凝土出现裂缝时, 混凝土中的微生物将在裂缝中发生一系列化学反应, 生成碳酸钙及凝胶状物质, 通过碳酸钙沉淀和凝胶状物质的胶结作用, 逐渐将混凝土裂缝修复[33,34,35]。目前, 该技术作为先进的修复技术正处于试验研究阶段, 推广应用条件尚未成熟, 仍需科研工作者付出大量努力, 早日将其推广应用于工程实践中。

5 有待进一步研究的问题

目前, 水工混凝土裂缝方面已有不少研究成果, 但许多问题仍有待进一步研究:

⑴寻求更合理的防裂措施和更先进有效的裂缝修复方法;

⑵探索高效、便捷的仿真计算方法, 以满足现代工程建设需要;

⑶探索混凝土微观模型与宏观开裂之间的相互联系;

⑷探索混凝土温升过程与膨胀开裂过程的相互关系;

⑸探索多因素影响下混凝土的开裂问题。

6 结束语

在当前对混凝土耐久性要求日益提高的情况下, 混凝土裂缝是一个不容忽视的问题。大体积混凝土作为工程施工技术飞速发展的产物, 广泛应用于水利工程建设中, 结构开裂现象更是屡见不鲜, 严重影响了水工混凝土结构物的耐久性和安全性。鉴于水工混凝土使用环境复杂, 引起其开裂破坏的因素众多, 加强水工混凝土裂缝研究, 对确保重大水工混凝土结构安全和耐久意义深远。

摘要：介绍了水工混凝土结构裂缝的类型、形成原因及危害性;探讨了预防裂缝破坏的相关措施和修复方法, 提出进一步研究的建议。

关键词：水工混凝土,裂缝,形成原因,预防措施,修复方法

参考文献

[1]范思毅.浅谈水库大坝水工混凝土裂缝病害及防治技术措施[J].珠江水运, 2011 (22) :76-77.

[2]熊恩胜.水工混凝土裂缝分析及控制措施[J].建材发展导向, 2014, 12 (11) :16-17.

[3]李娥.水工混凝土建筑物裂缝的处理[J].吉林农业, 2014 (2) :44-44.

[4]吴永斌.浅析水工混凝土裂缝原因及应对措施[J].水利规划与设计, 2013 (4) :75-77.

[5]姜君.浅议水工混凝土裂缝与施工缝的处理[J].水利科技与经济, 2008, 14 (7) :598-599.

[6]刘群.水工混凝土产生裂缝的原因和处理[J].技术与市场, 2013, 20 (11) :68-69.

[7]钱秋生.水工建筑物混凝土裂缝产生的因素与加固措施[J].陕西水利, 2012 (3) :52-53.

[8]叶春秀.综述水工混凝土裂缝的处理措施[J].建材发展导向, 2012 (1) :117-118.

[9]张伟.温泉水电站大坝面板混凝土裂缝成因及处理措施[J].水利水电技术, 2013, 44 (10) :93-95.

[10]孙海禄.衬砌混凝土面板裂缝成因分析及防裂措施探讨[J].南水北调与水利科技, 2014, 12 (B01) :179-181.

[11]胡旭方, 刘海涛.某泄水闸混凝土裂缝成因分析及防治措施[J].施工技术, 2013 (12) :71-73.