火力发电厂水工结构工程裂缝的成因及防治探析

火力发电厂水工结构工程裂缝的成因及防治探析

张哲源

（中国能源建设集团山西省电力勘测设计院有限公司山西太原030001）

摘要：在火力发电厂水工结构的施工中，会出现很多结构性裂缝的，这些裂缝的出现会给整个工程的质量带来不利影响，为此必须对出现这些裂缝的原因进行仔细分析，以找到根本的解决措施，实现火力发电厂水工结构工程施工质量的不断提升。就此本文对火力发电厂水工结构工程的裂缝成因做了详细阐述，并提出了一些具体的防治措施，希望能够给工程的施工实践提供一定的借鉴作用。

关键词：水工结构；施工控制；裂缝；措施

一、前言

在大型火力发电厂主厂房结构中，由于其高度较大，且竖向荷载较大，故裂缝问题较为突出。经常出现的情况是：框架柱的断面由轴压比限值确定，而框架柱的配筋由构造配筋率决定，这其中存在着不合理的地方。应用高强混凝土可以显著减小构件的截面尺寸，减轻结构自重和钢筋用量，具有明显优点，可获得较高的经济效益。但高强混凝土的脆性会在某些情况下产生裂缝，强度等级愈高，脆性愈大。因此，在大型火力发电厂主厂房结构框架柱中应用高强混凝土，需研究改善高强混凝土柱抗裂缝能力的有效措施。

在火力发电厂结构工程中，裂缝的防治是一个有较大普遍性的问题。裂缝的扩展是结构物破坏的初始阶段;同时，对于结构物而言，裂缝可能引起渗漏，影响结构的使用功能，并且引起持久强度的降低，如钢筋混凝土结构中保护层剥落。水工建筑物在水压头不高于水位的l0cm以下，就会产生的裂缝、渗漏、钢筋腐蚀、混凝土碳化等。因此，对裂缝的成因进行分析，在此基础上对预防裂缝的产生和发展及对裂缝形成后的处理措施进行探讨是非常必要的。

二、水工结构工程裂缝的主要成因

（一）形成裂缝的内部因素

裂缝就是指在固体材料当中出现的某种不连续的现象。在火力发电厂水工结构的工程施工中，如果出现一些微观的裂缝，不及时采取措施就会造成裂缝的增加及扩展，这样就会造成应力应变曲线向水平倾斜，导致应力明显滞后于应变，造成工程结构持久强度的降低。在这种情况下，一旦受到一些大的负荷的影响及作用，就会导致一些宏观裂缝的产生。

（二）形成裂缝的外部因素

裂缝的产生受到很多外部因素的影响，由各种直接作用的外荷载如静、动荷载引起的直接应力就会导致裂缝的产生，这一类荷载产生的应力是比较明确的，也比较直接，能够通过常规的计算方法进行计算，所以能够实现在设计过程的有效控制。另外，结构次应力也会引起裂缝的产生，这种应力的产生，是因为结构物的实际工作状态与常规模型的出入，造成应力集中部位裂缝的产生。除此之外，还有很多是由于变形而引起的裂缝。在工程的实践中，这种裂缝比较常见，造成这种裂缝主要是因为变形得不到满足而引起了附加应力，当着这种附加应力的值达到一定的值，就会导致裂缝的产生。

三、高强混凝土框架柱工程的特点

在美国，以圆柱抗压强度标准值达到或超过42MOa为高强混凝土。欧洲国际混凝土委员会1995年的资料通报中定义高强混凝土为圆柱体抗压强度高于50MPa的混凝土，大体相当于我国C60级混凝士。在我国通常将强度等级等于或超过C50级的混凝土称为高强混凝土。这个分类标准适合我国国情。高强混凝土具有以下一些特性：

（一）高强混凝土受压时呈高度脆性，延|生很差。

（二）高强混凝土的抗拉强度、抗剪强度和粘结强度虽然均随抗压强度增加而增加，但它们与抗压强度的比值却随强度提高而变得愈来愈小，所以在处理高强混凝土构件的抗剪、冲切和扭转等问题时必须慎重。

(三)在相同的横向约束力作用下，高强混凝土纵向承载力的改善要比普通强度混凝土稍差，所以在计算配有间接钢筋的螺旋箍筋柱和局部承压等承载能力时，表示横向约束作用贡献的部分也要做出修正。

(四)受压时高强混凝土还有易产生裂缝的倾向，因此在设计局部承压以及钢筋搭接锚固时应特别注意。在这些部位要加强设置横向箍筋以防止裂缝。由于塑性变形能力较差，高强混凝土中钢筋锚固粘结应力的分布变得更不均匀。弯起钢筋的转角处会使混凝土受到较高的局部挤压力，也应注意防止裂缝。

四、水工结构工程裂缝的预防对策

火电厂水工结构工程中，通过预防措施的有效实施，能够实现裂缝问题的科学控制。在预防措施上，要根据现有的规范，加大水荷载的分析，以保证建筑物能够达到一定的强度。在施工中，要注意复核最大裂缝的宽度，将最大裂缝的宽度应控制在一定的范围内，这样就能实现裂缝的分散。在配筋中要加强配筋的均匀分布，尽量采用一些小直径小间距筋，通过一定的措施来实现荷载体形突变的控制，减少裂缝集中发生的机率。

在预防措施中，还要注意构造措施的加强以及温度应力的影响，在煤泥沉淀池和综合泵房的下部结构中，还要合理设置后浇带。对于循环水泵房的底板及部分侧墙的施工中，还要做好入模温度的控制，通过入模温度的减少降低混凝土饿的水化热现象发生，是实现强度的增加。在冷却塔其下部的施工中，要通过对称环形基础的采用通过分段浇筑来有效控制裂缝的产生。

总而言之，为了实现裂缝预防措施的理想效果，就必须加大结构刚度和强度的控制，通过配筋的设置来实现裂缝出的有效降低。还要进一步加强结构物的适应能力，通过刚度的减少，使得变形之后的结构产生内力重分布，这样就能够减少不均匀沉降和温差等因素所引起的集中应力。在具体的设计中，还要灵活的运用个中国预防措施，通过全面而科学的考虑来实现预防措施的有效整合，从而能够最终选出预防效果最佳的设计方案，以最大限度上减少火力发电水工结构施工中的裂缝问题的发生。

五、裂缝的主要治理措施

水工结构工程的裂缝的治理还是要将预防工作作为工作开展的关键点，将后期的治理作为一种辅助处理措施。由于火力发电水工结构的施工会受到很多不确定因素的影响，所以在具体的施工设计中难免会出现预防措施的漏洞，为此必须加强施工技术的控制措施，以最大限度上减少水工结构物的设计和施工受不确定因素的影响，减少结构工程裂缝的发生。在产生裂缝之后，有爱及时的进行修补或者加固，以实现裂缝的有效控制，保证结构工程功能的正常发挥。

在火力发电厂水工结构的工程施工中，地下构筑物的结构裂缝比较常见，为了实现这一问题的有效解决，就必须加大压力灌浆法的应用，以实现裂缝问题的有效解决。这一方法就是将灌浆材料配成浆液，通过选用合理的压送设备来将浆液注入到混凝土的孔隙中，通过这些浆液的扩散、胶凝及固化来实现结构性裂缝修补。在压力灌浆的施工中，比较常用的材料有水泥浆、水泥、水玻璃浆、环氧糠酮、氰凝及丙凝等。要选择合格优质的材料，还要做好浆液配比度的控制，这样才能达到较好的施工效果。压力灌浆堵缝工程的施工中，要保证开槽的清洁坚实，没有浮灰和油脂，严格进行注浆材料的选择，可以通过裂缝宽度、渗水量大小和具体的渗水面积来确定所使用的材料。

在水工结构工程的施工中，砌体结构是一种应用比较多的结构，在综合泵房和雨淋阀室等地方多会采取这一结构。在这一结构中，如果裂缝是因为温度和地基沉降造成的，并没有产生贯通性的大裂缝，就可以运用裂缝表面封闭法来实现裂缝的修补。对于那些贯通性的裂缝，就需要运用压力灌浆法的实施来解决。在结构性裂缝宽度较大，裂缝较多的时候，如果在采取多种措施之后仍然造成墙体的开裂，就需要采用钢筋网水泥砂浆夹板墙的做法，来实现墙体的加固。

六、结语

综上所述，在大型火力发电厂主厂房结构中，采用高强度混凝土柱有利于提高主厂房结构的稳定性，但是由于高强度混凝土脆性随着强度提高而严重等自身的缺点，在施工和维护过程中必须采取合理的措施来防止高强度混凝土柱的裂缝的产生，这对于最大限度的提高高强度混凝土柱在大型火力发电厂主厂房结构中的优势具有指导意义。

总而言之，在火力发电厂的水工结构工程施工建设中，要通过积极有效的措施来预防结构性裂缝的产生，坚持预防为主，治理为辅的防治措施实施，来做好工程结构裂缝的管理。

参考文献：

[1]朱文松，吴玮.牛桥水库扩大基础混凝土的裂缝控制措施[J].浙江水利科技，2005（04）

[2]陈云波.元荡分流节制闸A1型翼墙裂缝的成因及处理[J].江苏水利，2001（09）