变电站裂缝

摘要：变电站现浇楼板常常出现裂缝现象。情况较轻者，影响美观；情况严重的，引起钢筋锈蚀，甚至出现通缝、漏水，影响设备安全运行和使用功能。本文试对其成因进行简略，并提出相关的预防措施。 关键词：裂缝 成因 预防         0 引言         引起混凝土构件出现裂缝的因素非常繁多和十分复杂。主要因素有：混凝土材料组成、施工管理、气候条件、地基变形等。各主要成因及预防措施简述如下。         1 混凝土构件出现裂缝的因素、成因及预防的措施         1.1 混凝土材料组成不当         1.1.1 成因分析 ①水泥安定性不合格，水泥水化后，在混凝土的凝结过程中，产生剧烈的不均匀体积变化，在构件内部产生破坏应力，引致构件开裂。②不同品种、不同标号的水泥混合使用，因不同品种的水泥在水化后的初凝、终凝和收缩率均不相同，使构件产生收缩裂缝，如图1所示。③水泥品种使用不当。例如使用了快硬的硅酸盐水泥配制的混凝土浇筑主变压器基础等大体积构件，因大体积内混凝土的水化热的大量释放而产生温度应力和收缩应力，导致大体积构件出现裂缝。又例如，使用了火山灰质硅酸盐或粉煤灰硅酸盐水泥拌制的混凝土浇筑屋面板，导致产生大量的干缩和收缩裂缝使屋面出现渗漏。④石子的含泥量超标，使构件的强度大大下降，并产生泥浆收缩裂缝。石子中含有生石灰，因生石灰的体积增大而使构件出现爆裂。⑤砂子的粒径过小和含泥量超标。因近年来因河道禁止采砂，砂源枯竭，使市场管理失控，常发生用中砂代替粗砂，以细砂代替中砂，甚至以泥砂替代中砂的现象，使构件产生大量的收缩裂缝，并严重地降低了构件的强度和抗渗性。⑥配比中的砂率和水灰比过大。某些施工单位为使泵送砼的有较大的流动性，追求过大的砂率和水灰比，同时也使水泥的用量大为增加，也导致构件的凝结过程产生大量的收缩裂缝。⑦外掺剂质量参差、使用不当或超量。因使用不合格外掺剂，或外掺剂计量失误、超量而引起的工程质量事故的案例也时有发生。         1.1.2 预防措施 ①所有进场的水泥均要检查并核对出厂合格证，并按要求进行安定性的复检，不合格的水泥不能用于工程施工。②水泥应按不同品种、标号及牌号按批分别存储在专用的仓罐或水泥为中，并建立明显的标识，防止不同品种、不同标号的水泥混合使用。③要熟悉规范，正确掌握常用水泥品种的特性和适用范围。④加强对砂、石等骨料的含泥量的监控，骨料应按品种、规格、分别堆放，严禁混入有害物质，骨料应坚硬、洁净、粒径级配均匀，含泥量要低于施工规范要求。⑤根据不同的结构种类和构件的钢筋疏密，正理确定混凝土的坍落度，合理确定水灰比、砂料、水泥用量，以减少构件的收缩裂缝。⑥宜适度使用技术成熟和质量稳定的外渗剂，并须对外渗剂的计量进行严格的监控。谨慎试用新型的外掺剂。         1.2 施工管理不当。         1.2.1 成因分析 近年来，随着商品砼的广泛推广应用，上述的混凝土质量问题已得到较大的改善，但因施工管理不当而导致构件裂缝的产生的案例也不在少数。表现为：①由于泵送砼的推广，使施工速度大为提高。但因浇筑速度快，泵送砼的水泥用量大，也使构件内在短时间内产生较大的水化热。在采用泵送砼浇筑梁板时，很多施工单位只用插入式振动器对楼面梁进行振捣，而楼板砼因坍落度过大，短时间内未能初凝并承载平板式振动器，故并未对楼板砼进行振捣，直接赶平刮直。因而大大降低了楼板砼的密实性、抗渗性、强度和耐久性，并在凝结过程产生大量收缩裂缝。②浇砼工人随意踩踏楼板的负筋，浇砼后又没有及时将下沉的负筋提起复位，使楼板抗负弯矩能力大为削弱，故楼板在梁边出现了负弯矩裂缝。情况严重的，一些悬臂板出现整体折断。③混凝土养护不够。按施工规范要求，普硅砼结构浇筑完毕初凝后必须马上覆盖浇水养护，养护时间不少于7天，使水泥充分水化，以减少收缩裂缝的产生。而实际上，很多工程的养护时间并未达到此要求，加上长江以南地区的夏季户外气温极高，太阳直射处的温度常达45℃以上，构件内的水分迅速蒸发，使收缩裂缝不可避免地产生。④支架体系刚度不够或体系下的基土变形超标。个别施工单位的模板支架体系没有按规范要求进行计算和设计，支架下的基土承载力不够，支架杆件下未有铺设垫块或浇筑垫层，体系下的基土或砂土因模板浇水而受水软化或下陷，泵送砼集中一处堆筑并未有及时摊开而引到局部模板严重过载。模板体系变形较轻者，引起构件的变形及定位偏差；重者，构件初凝后，模板体系仍继续变形，使构件发生开裂；更严重的，模板支架体系整体坍塌。⑤拆模过早或超标承受施工荷载。近年来，因用电缺口不断加大，变电站施工工期相对紧张。一些施工单位为满足工期要求，未顾混凝土强度是否达到规范的规定要求而提前拆模，混凝土强度尚未达标使构件过早承受自重和上部荷载，进而使构件产生变形和裂缝。一些施工单位为节省模板体系的周转材料，将下层已拆的模板支架材料用于上一层模板体系，使下层的楼板在无支撑的情况下承受上一层楼板的模板支撑体系及浇砼荷载，这些荷载，特别是GIS室屋面板的施工荷载和模板支撑体系荷载，往往远超过下一层楼板的设计的荷载，进而不可避免地产生过载的变形和裂缝，情况严重的发生楼板坍塌的质量事故。         1.2.2 预防措施①必须按施工规范要求，在混凝土初凝前，用平板式振动器对楼板砼进行充分振捣，以保证楼板砼的密实性、抗渗性、强度和耐久性。②及时对踩沉的楼板负筋提起复位，保证楼板的抗负弯矩性能。加强对工人的职业道德教育，提高质量意识。③加强构件的浇水养护，普硅混凝土初凝后必须马上覆盖浇水养护，养护时间最短不得少于7天，应以不少于14天为宜。在有条件的情况下，应广泛推广经济、便捷、有效的薄膜布覆水养护措施。④必须严格按施工规范和规程要求进行模板支架体系的有效计算和设计，加强对模板体系施工的监控和验收，保证模板体系有足够的强度、刚度和稳定性。对承受模板荷载的基土必须进行充分压实或夯实，合理确定模板立杆下垫块的大小和厚度，保证模板体系的压应力不大于基土的承载力。并对基土采取防水和排水措施，保证基土不因上部模板淋水而软化或下陷。浇砼时要使楼面的砼料及时摊开，保证模板体系不发生局部集中过载。 1.3 气候条件         1.3.1 成因分析①温差过大。长江以南地区气候为亚热带气候，夏季的屋面温度达40℃，若采黑色防水层的屋面，太阳照射的屋面温度达45℃以上。而该地区雨量充沛，暴风骤雨频繁，雨后的屋面表面温度迅速骤降至20～25℃，睛雨间的温差达25℃以上。屋面的结构在快速降温下产生的冷缩变形应力大于梁板的抗拉强度，则产生了拉裂缝。此类裂缝多发生在纵向长度较长的屋面连续梁及板上，如图2中的裂缝a。梁裂缝大部分在梁的上半部分，个别严重的裂缝将裂至梁底，而板的裂缝则常常裂至板底需形成通缝，进而发生屋面渗水而影响使用功能。②室内湿度过低。由于变电站的房间门窗长期紧闭，其中相对湿度在70～80％之间，甚至更低。而房间的混凝土往往处于收缩状态，这种收缩状态自其浇筑完成后可持续2年左右的时间。在正常的湿度环境中，混凝土收缩所产生的裂缝是十分微小的，而且这些裂缝随湿度变化处于产生、愈合的反复过程，因而裂缝不会进一步扩展。但当混凝土所处环境的相对湿度低于80％时，混凝土内部的自由水(非化学结合水)蒸发加速，从而加剧混凝土的收缩。若这一过程持续时间过长，进而形成通缝。这种裂缝多发生在室内楼板的板角处，如图2中的裂缝b，而屋面较少出现此类裂缝。         1.3.2 预防措施①屋面板采用带反光铝箔或浅色的防水层，以减少深色吸热效应而降低屋面温度，进而减少冷热温差。②设置伸缩缝或后浇带，按《混凝土结构设计规范》要求，框架结构设置伸缩缝和后浇带的间距应控制在35～55m为宜。③屋面梁，特别是连续梁，负弯矩筋必须通长设置，截面最小配筋率宜提高至1％～1.5％，且钢筋截面积不宜少于800mm2(上下各不少于2Φ16)。连续梁间距应不大于2.5m为宜。④屋面板，板跨不宜过大，以不大于2.5m为宜，屋面板厚度不宜少于120mm，屋面板负弯矩钢筋应通长设置，底筋、负筋的间距不宜大于@150，底筋直径不宜小于Φ6，负筋直么不宜小于Φ8。⑤为防止室内楼板因湿度过低而引起干缩裂缝，应经常开窗，或在外墙设置百页窗或抽风机等设备，以改善室内外空气流通，保证室内有不低于85％的正常湿度。条件许可的，可定期洒水以增加室内湿度，则室内楼板的防裂效果更好。⑥在各楼板的阳角中增设抗收缩的构造钢筋，宜采用双层、双向Φ8@100～150的钢筋(L~2000mm)。⑦按前述要求，加强混凝土材料的控制和完善混凝土的施工管理。         1.4 地基变形         1.4.1 成因分析 地基发生较大的变形及不均匀沉降，也是引起楼板开裂重要因素。地基发生变形和不均匀沉降的原因是繁多和复杂的，本文只讨论在工程实践中常常比较容易被忽视的两种因素。①天然地基持力层被扰动、浸泡，使持力层的基土软化而丧失承载力。或基坑超挖后回填松散材料，使该填充层的压缩性大为增加，增大了建筑物的地基变形和不均匀沉降。②该地区较多地方的地貌为冲积地带，地下的淤泥层较厚，有的地方甚至为新填区。这些地方地下水位高，新泥仍未完成固结，并仍在继续发生沉降。若在这些地方进行工程建设，在进行桩基础设计时，仍在下沉和固结的新填土和淤泥层对桩侧的负摩阻力影响往往经常被忽视，高估了桩基础的承载力，引起建筑物发生较大的沉降和不均匀的沉降，使建筑结构出现裂缝。         1.4.2 预防措施①严格按施工规范要求进行基坑和基础施工，基坑开挖并验槽合格后，应立即对基坑进行封闭，防止水浸和暴露，并及时进行地下结构施工。若基坑发生超挖，严禁填充余泥、浮土、垃圾等松散材料，必须浇筑强度等级不低于c15的素砼或毛石混凝土至基础底的设计标高。②在淤泥层或新填土较厚的地方采用桩基础，须视淤泥层和新填土层的固结程度等具体因素，确定是否需要考虑上部土层的固结对桩侧的负摩阻力影响，合理计算桩基础的承载力。         3 结束语         引起混凝土构件出现裂缝的因素非常复杂，在工程实践中采取了上述措施后，可在一定程度上减少裂缝的发生，但仍不能完全杜绝裂缝的发生。故对混凝土的裂缝成因和预防仍需继续不断地摸索和研究。 参考 HYPERLINK "http://www.studa.net/" 文献： [1]张廷荣等著.《建筑工程抗裂堵漏方法和实例》.郑州科学技术出版社. [2]《建筑施工手册》缩印本第二版，中国建筑工业出版社.转贴