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目前,我国水利工程针对混凝土底板结构,允许存在某些特定的程度的裂缝,同时对宽度有一定的约束,裂缝宽度一般为0.2~0.3mm。在裂缝控制中,变形的约束应力由于结构环境影响,只有当变形得到某些特定的程度的满足时,约束应力才能得到一定效果控制。在整体性自由状态下,自身结构不会产生约束应力。原则上允许作为水利工程结构建造的变形条件,在实际在做的工作中,由于整体性自由的状态不可能随意做到,因此,必须在释放变形、降低约束的过程中,让工程约束应力尽量降低。
当水利工程结构出现全约束形式时,使用有充足拉伸和强度的结构材料,避免伸缩缝开裂,即限制性原则。通常限制性原则一定要有足够的强度,在允许原则的范围内,拥有足够的变形空间。混凝土裂缝作为建筑施工最常见的现象,为了有很大效果预防裂缝造成的不利影响,必须加大设计、运行、材料及维护的研究力度,在逐渐完备实施工程技术的同时,以限制性原则为主体,从根本上做好结构施工。
在水库防险加固中,由于水泥水化热影响,通常在1~3d的水泥水化中就可以产生50%的热量,或者更多;当工程达到最高温度时,由于自身因素影响,随着热量散发,逐步降温,直到和环境和温度一致。在体积混凝土施工中,由于热量存储,让外部温度不高于内部温度,从而让内部出现峰值。在混凝土升温结束后,散热阶段和混凝土散热条件不同,在外界环境和混凝土接触中,由于散热条件良好,热量很容易挥发;相反内部条件由于散热能力比较差,使得混凝土降温后造成内部温度高于外部温度,形成混凝土温度梯度,因此导致变形。
当内部膨胀受到外部限制影响时,外部收缩由于内部约束影响,由此产生内部拉应力。当混凝土拉应力达到水库拉应力极限时,裂缝随之产生。在初期阶段裂缝较细,跟着时间以及外部应力影响,不断变深、扩大,进而出现贯穿现象。在表面温降、寒潮影响中,由于自身结构影响,使裂缝逐渐加深。因此,在水闸设计中,必须根据施工环境、施工条件,对水泥用量、品种、浇筑以及温度进行相对有效控制。
在混凝土水分中,大部分水分是在浇捣过程中蒸发,由于水泥硬化、凝结影响,使混凝土不断进行变形、缩小,从而形成干缩现象。在此过程中,由于水分蒸发总是由表向里,使内部水分蒸发速度、程度总是小于表面,收缩增大;受内部混凝土影响,当拉应力产生时,表层混凝土增加,干缩性裂缝产生。由于混凝土环境和养护过程对干缩具有直接影响,因此,在材料选用中,尽量使用级配好、骨料密度大。弹性高的粒径,从而不断缩小干缩裂缝造成的不良影响。在这过程中,水灰比和施工材料化学成分作为混凝土收缩的重要的因素,水灰比和混凝土干缩成反比关系;当水灰比低于0.35时,干缩与自身收缩一致,必须认线时,干缩比和自生收缩可忽略不计。