大坝裂缝产生的原因有哪些?

2023年06月01日 15:57

  在水工建筑中,混凝土的裂缝是一种常见的问题。裂缝发生的原因多种多样,其中温度、变形、荷载和地基沉降等都是引起裂缝的原因。因此,必须采取合理的措施来防止裂缝的出现。工程实践中,防止混凝土产生裂缝有很多有效的措施,如采用高性能混凝土、改善施工工艺、控制温度、控制变形、使用补偿收缩混凝土、采用防渗和抗裂等措施等。本文将主要讨论温度变形、沉降变形和地基沉降三种裂缝类型及其产生原因。

  一、温度变形

  由于混凝土的收缩,会引起混凝土表面产生裂缝,这种裂缝也称为干缩裂缝。这种裂缝主要由混凝土中的水泥水化引起。在水泥水化过程中,混凝土内部与表面之间产生热量交换,从而导致内部温度升高,外部温度下降。当内部温度高于外部温度时,内部和外部温差将导致收缩应力。如果在结构上施加过大的约束力,则会产生拉应力,导致表面裂缝的形成。此外,当混凝土暴露在极端条件下时,其温度应力也可能超过允许值。

  二、沉降变形

  地基不均匀沉降是大坝裂缝产生的最主要原因,是一种最常见的变形裂缝。由于地基不均匀沉降,造成坝体和基础产生差异变形,使得坝体和基础受力不均匀,从而引起应力集中而产生裂缝。根据裂缝形态可分为:水平裂缝、垂直裂缝、放射状裂缝和贯穿式裂缝。

  水平裂缝多出现在坝体内,在坝体与地基接触面上;垂直缝多出现在坝轴线与坝体基础接触面上;放射状裂缝主要出现在坝轴线和坝体与地基接触的部位;贯穿式裂缝一般出现在大坝的局部位置。

  三、地基沉降

  地基沉降是指在软土地基上建筑物的不均匀沉降,其产生的原因是软土地基上建筑物荷载的增加或增加,或由于地基变形引起基础、墙、柱等结构受力性能发生变化,导致结构发生位移,从而在墙体、柱等构件上出现裂缝。

  四、温度应力和混凝土的收缩

  温度应力是由于混凝土在硬化过程中,由于水泥水化热的作用,以及由于混凝土内部与外部的温差所引起的。温度应力的大小和方向都是不确定的。温度应力可以分为两种:一是热应力,二是拉应力。在混凝土内部,由于水泥水化热的作用,使混凝土内部温度升高,而混凝土表面与大气接触,因此表面与大气接触的温度就会下降,即产生热应力。在混凝土内部,由于水泥水化热引起的温度变化不大,但在混凝土表面受外部气温变化影响较大。因此,两种力都会产生温度应力。

  由于收缩而引起的裂缝多为干缩裂缝,通常与水泥水化热引起的膨胀存在着一定的联系。

  五、结语

  混凝土裂缝是水工建筑中常见的问题,也是工程实践中比较难解决的问题。裂缝产生的原因是复杂的,但主要与材料和施工有关。因此,在设计、施工过程中必须充分考虑材料、结构和施工条件,尽量减少温度变形、沉降变形和地基沉降等因素的影响,采取有效措施控制裂缝。根据工程实践经验,可以采用以下措施防止混凝土裂缝的产生:

  (1)提高混凝土抗拉强度,控制混凝土内外温差;

  (2)设计合理的浇筑和养护方案;

  (3)选择合理的原材料和配合比;

  (4)采用低热或中热水泥;

  (5)采用补偿收缩混凝土;

  (6)采用防渗和抗裂措施。

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